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vue数据双向绑定原理

2021-02-02  本文已影响0人  李小白呀

vue数据双向绑定原理

vue.js 采用数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式，通过Object.defineProperty()来劫持各个属性的setter，getter，在数据变动时发布消息给订阅者，触发相应的监听回调。

首先我们为每个vue属性用Object.defineProperty()实现数据劫持，在监听数据的过程中，为每个属性分配一个订阅者集合的管理数组dep；然后在编译的时候在该属性的数组dep中添加订阅者 watcher，v-model会添加一个订阅者，{{}}也会，v-bind也会，只要用到该属性的指令理论上都会，接着为input会添加监听事件，修改值就会为该属性赋值，触发该属性的set方法，在set方法内通知订阅者数组dep，订阅者数组循环调用各订阅者的update方法更新视图。

实现步骤：修改输入框内容 => 在事件回调函数中修改属性值 => 触发属性的 set 方法=>发出通知 dep.notify() => 触发订阅者的 update 方法 => 更新视图。

流程图：

image.png

在实例化一个Vue对象的时候，会传进去一个data对象，之后分成两个进程，一个进程是对挂载目标元素模板里的v-model和{{ }}；两个指令进行编译。另一个进程是对传进去的data对象里面的数据进行监听。

上图中，observe是利用Object.defineProperty()对传入的data对象进行数据监听，在数据改变的时候触发该属性的set方法，更新该属性的值，并发布消息，我（该属性）的值变了。

compile是编译器，找到vue的指令v-model所在的元素，将data中该属性的值赋给元素的value，并给这个元素添加二级监听器，在元素的值改变的时候，将新值赋给data里面同名属性，这个时候就完成了单向数据绑定，视图 >> 模型。

那么最终的由模型到视图的更新，依赖于dep和watcher，dep会收集订阅者，就是绑定了data里面属性的元素，在数据更新的时候，会触发该属性的set方法，在set里触发该属性的消息发布通知函数。而Watcher根据收到的数据变化通知，更新相应的数据。

dep这个东东给大家解释一下，就是data里的每个属性都有一个dep对象，dep对象里可以有很多订阅者（watcher），但是只有一个添加订阅者的方法和一个发布变化通知的方法，就是模板上可以有多处元素绑定data里的同一个属性值，所以dep是依赖于data里面的属性的。

而Watcher是每个{{ }}有一个，初次编译的时候，会在new的时候自动更新一下模板的数据，等到下次数据改变的时候，由dep通知数据更新，直接调用watcher的update方法，更新模板的绑定数据。

observer模块

observer模块共分为这几个部分：

示意图如下：

image.png

Observer的构造函数

constructor (value: any) {
  this.value = value
  this.dep = new Dep()
  this.vmCount = 0
  def(value, '__ob__', this)
  if (Array.isArray(value)) {
      const augment = hasProto
      ? protoAugment
      : copyAugment
    augment(value, arrayMethods, arrayKeys)
    this.observeArray(value)
  } else {
    this.walk(value)
  }
}

value是需要被观察的数据对象，在构造函数中，会给value增加ob属性，作为数据已经被Observer观察的标志。如果value是数组，就使用observeArray遍历value，对value中每一个元素调用observe分别进行观察。如果value是对象，则使用walk遍历value上每个key，对每个key调用defineReactive来获得该key的set/get控制权。

解释下上面用到的几个函数的功能：

observeArray: 遍历数组，对数组的每个元素调用observe

observe: 检查对象上是否有__ob__属性，如果存在，则表明该对象已经处于Observer的观察中，如果不存在，则new Observer来观察对象（其实还有一些判断逻辑，为了便于理解就不赘述了）

walk: 遍历对象的每个key，对对象上每个key的数据调用defineReactive

defineReactive: 通过Object.defineProperty设置对象的key属性，使得能够捕获到该属性值的set/get动作。一般是由Watcher的实例对象进行get操作，此时Watcher的实例对象将被自动添加到Dep实例的依赖数组中，在外部操作触发了set时，将通过Dep实例的notify来通知所有依赖的watcher进行更新。

Dep

Dep是Observer与Watcher之间的纽带，也可以认为Dep是服务于Observer的订阅系统。Watcher订阅某个Observer的Dep，当Observer观察的数据发生变化时，通过Dep通知各个已经订阅的Watcher。

Dep提供了几个接口：

addSub: 接收的参数为Watcher实例，并把Watcher实例存入记录依赖的数组中

removeSub: 与addSub对应，作用是将Watcher实例从记录依赖的数组中移除

depend: Dep.target上存放这当前需要操作的Watcher实例，调用depend会调用该Watcher实例的addDep方法，addDep的功能可以看下面对Watcher的介绍

notify: 通知依赖数组中所有的watcher进行更新操作

Watcher

Watcher是用来订阅数据的变化的并执行相应操作（例如更新视图）的。Watcher的构造器函数定义如下：

constructor (vm, expOrFn, cb, options) {
  this.vm = vm
  vm._watchers.push(this)
  // options
  if (options) {
    this.deep = !!options.deep
    this.user = !!options.user
    this.lazy = !!options.lazy
    this.sync = !!options.sync
  } else {
    this.deep = this.user = this.lazy = this.sync = false
  }
  this.cb = cb
  this.id = ++uid // uid for batching
  this.active = true
  this.dirty = this.lazy // for lazy watchers
  this.deps = []
  this.newDeps = []
  this.depIds = new Set()
  this.newDepIds = new Set()
  this.expression = process.env.NODE_ENV !== 'production'
    ? expOrFn.toString()
    : ''
  if (typeof expOrFn === 'function') {
    this.getter = expOrFn
  } else {
    this.getter = parsePath(expOrFn)
    if (!this.getter) {
      this.getter = function () {}
      process.env.NODE_ENV !== 'production' && warn(
        `Failed watching path: "${expOrFn}" ` +
        'Watcher only accepts simple dot-delimited paths. ' +
        'For full control, use a function instead.',
        vm
      )
    }
  }
  this.value = this.lazy
    ? undefined
    : this.get()
}

参数中，vm表示组件实例，expOrFn表示要订阅的数据字段（字符串表示，例如a.b.c）或是一个要执行的函数，cb表示watcher运行后的回调函数，options是选项对象，包含deep、user、lazy等配置。

watcher实例上有这些方法：

get: 将Dep.target设置为当前watcher实例，在内部调用this.getter，如果此时某个被Observer观察的数据对象被取值了，那么当前watcher实例将会自动订阅数据对象的Dep实例

addDep: 接收参数dep(Dep实例)，让当前watcher订阅dep

cleanupDeps: 清除newDepIds和newDep上记录的对dep的订阅信息

update: 立刻运行watcher或者将watcher加入队列中等待统一flush

run: 运行watcher，调用this.get()求值，然后触发回调

evaluate: 调用this.get()求值

depend: 遍历this.deps，让当前watcher实例订阅所有dep

teardown: 去除当前watcher实例所有的订阅

Object.defineProperty(obj, key, options) -->vue实现双向绑定的核心

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor) ，这个语法内有三个参数，分别为 obj （要定义属性的对象） prop （要定义或修改的属性的名称或 Symbol ） descriptor （要定义或修改的属性描述符=>具体的改变方法）

在ES6中，由于 Symbol类型的特殊性，用Symbol类型的值来做对象的key与常规的定义或修改不同，而Object.defineProperty 是定义key为Symbol的属性的方法之一。

简单地说，就是用这个方法来定义一个值。当调用时我们使用了它里面的get方法，当我们给这个属性赋值时，又用到了它里面的set方法；

主要解释第三个参数 {
value: 设置属性的值
writable: 值是否可以重写。true | false
enumerable: 目标属性是否可以被枚举。true | false (就是能不能被遍历出来)
configurable: 目标属性是否可以被删除或是否可以再次修改特性 true | false
set: 目标属性设置值的方法
get：目标属性获取值的方法
}

set 是一个函数，接收一个新值，会在值被重写或修改的时候触发这个函数
get 是一个函数，返回一个值，会在属性被调用的时候触发。

注：
Object.defineProperty()详解
Object.defineProperty()官方文档

Object.defineProperty()方法示例：

var obj  = {};
Object.defineProperty(obj, 'name', {
        get: function() {
            console.log('我被获取了')
            return val;
        },
        set: function (newVal) {
            console.log('我被设置了')
        }
})
obj.name = 'fei';//在给obj设置name属性的时候，触发了set这个方法
var val = obj.name;//在得到obj的name属性，会触发get方法

已经了解到vue是通过数据劫持的方式来做数据绑定的，其中最核心的方法便是通过Object.defineProperty()来实现对属性的劫持，那么在设置或者获取的时候我们就可以在get或者set方法里假如其他的触发函数，达到监听数据变动的目的。

实现最简单的双向绑定

我们知道通过Object.defineProperty()可以实现数据劫持，它的属性在赋值的时候触发set方法，

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Document</title>
</head>
<body>
    <div id="demo"></div>
    <input type="text" id="inp">
    <script>
        var obj  = {};
        var demo = document.querySelector('#demo')
        var inp = document.querySelector('#inp')
        Object.defineProperty(obj, 'name', {
            get: function() {
                return val;
            },
            set: function (newVal) {//当该属性被赋值的时候触发
                inp.value = newVal;
                demo.innerHTML = newVal;
            }
        })
        inp.addEventListener('input', function(e) {
            // 给obj的name属性赋值，进而触发该属性的set方法
            obj.name = e.target.value;
        });
        obj.name = 'fei';//在给obj设置name属性的时候，触发了set这个方法
    </script>
</body>
</html>

当然要是这么粗暴，肯定不行，性能会出很多的问题。

vue如何实现数据双向绑定

observer用来实现对每个vue中的data中定义的属性循环用Object.defineProperty()实现数据劫持，以便利用其中的setter和getter，然后通知订阅者，订阅者会触发它的update方法，对视图进行更新。

为什么要订阅者：在vue中v-model，v-name，{{}}等都可以对数据进行显示，也就是说假如一个属性都通过这三个指令了，那么每当这个属性改变的时候，相应的这个三个指令的html视图也必须改变，于是vue中就是每当有这样的可能用到双向绑定的指令，就在一个Dep中增加一个订阅者，其订阅者只是更新自己的指令对应的数据，也就是v-model='name'和{{name}}有两个对应的订阅者，各自管理自己的地方。每当属性的set方法触发，就循环更新Dep中的订阅者。

image.png

（拓展）订阅/发布者模式

订阅发布模式（又称观察者模式）定义了一种一对多的关系，让多个观察者同时监听某一个主题对象，这个主题对象的状态发生改变时就会通知所有观察者对象。

发布者发出通知 => 主题对象收到通知并推送给订阅者 => 订阅者执行相应操作
举个例子：

image

vue代码具体实现

  1. observer实现，主要是给每个vue的属性用Object.defineProperty()，代码如下：
function definereactive (obj, key, val) {
    var dep = new Dep();
        Object.defineProperty(obj, key, {
             get: function() {
                    //添加订阅者watcher到主题对象Dep
                    if(Dep.target) {
                        // js的浏览器单线程特性，保证这个全局变量在同一时间内，只会有同一个监听器使用
                        dep.addSub(Dep.target);
                    }
                    return val;
             },
             set: function (newVal) {
                    if(newVal === val) return;
                    val = newVal;
                    console.log(val);
                    // 作为发布者发出通知
                    dep.notify();//通知后dep会循环调用各自的update方法更新视图
             }
       })
}
        function observe(obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function(key) {
                definereactive(vm, key, obj[key]);
            })
        }

2.实现compile： compile的目的就是解析各种指令称真正的html。

function Compile(node, vm) {
    if(node) {
        this.$frag = this.nodeToFragment(node, vm);
        return this.$frag;
    }
}
Compile.prototype = {
    nodeToFragment: function(node, vm) {
        var self = this;
        var frag = document.createDocumentFragment();
        var child;
        while(child = node.firstChild) {
            console.log([child])
            self.compileElement(child, vm);
            frag.append(child); // 将所有子节点添加到fragment中
        }
        return frag;
    },
    compileElement: function(node, vm) {
        var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
        //节点类型为元素(input元素这里)
        if(node.nodeType === 1) {
            var attr = node.attributes;
            // 解析属性
            for(var i = 0; i < attr.length; i++ ) {
                if(attr[i].nodeName == 'v-model') {//遍历属性节点找到v-model的属性
                    var name = attr[i].nodeValue; // 获取v-model绑定的属性名
                    node.addEventListener('input', function(e) {
                        // 给相应的data属性赋值，进而触发该属性的set方法
                        vm[name]= e.target.value;
                    });
                    new Watcher(vm, node, name, 'value');//创建新的watcher，会触发函数向对应属性的dep数组中添加订阅者，
                }
            };
        }
        //节点类型为text
        if(node.nodeType === 3) {
            if(reg.test(node.nodeValue)) {
                var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                name = name.trim();
                new Watcher(vm, node, name, 'nodeValue');
            }
        }
    }
}
  1. watcher实现
function Watcher(vm, node, name, type) {
    Dep.target = this;
    this.name = name;
    this.node = node;
    this.vm = vm;
    this.type = type;
    this.update();
    Dep.target = null;
}

Watcher.prototype = {
    update: function() {
        this.get();
        this.node[this.type] = this.value; // 订阅者执行相应操作
    },
    // 获取data的属性值
    get: function() {
        console.log(1)
        this.value = this.vm[this.name]; //触发相应属性的get
    }
}
  1. 实现Dep来为每个属性添加订阅者
function Dep() {
    this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
    addSub: function(sub) {
        this.subs.push(sub);
    },
    notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
        sub.update();
        })
    }
}

这样一来就实现了vue的数据双向绑定。

参考链接：
理解VUE双向数据绑定原理和实现---赵佳乐
Vue的双向数据绑定原理
vue双向绑定原理分析
Vue原理解析之observer模块
深入响应式原理

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