Vue2 MVVM 双向绑定(数据劫持+发布者-订阅者模式)

参考文献:https://www.cnblogs.com/libin-1/p/6893712.html

https://juejin.im/post/5b2f0769e51d45589f46949e

 

MVVM拆开来即为Model-View-ViewModel,有View,ViewModel,Model三部分组成。View层代表的是视图、模版,负责将数据模型转化为UI展现出来。Model层代表的是模型、数据,可以在Model层中定义数据修改和操作的业务逻辑。ViewModel层连接Model和View。

在MVVM的架构下,View层和Model层并没有直接联系,而是通过ViewModel层进行交互。ViewModel层通过双向数据绑定将View层和Model层连接了起来,使得View层和Model层的同步工作完全是自动的。因此开发者只需关注业务逻辑,无需手动操作DOM,复杂的数据状态维护交给MVVM统一来管理。在Vue.js中MVVM的体现:


对象数据劫持

vue.js 是采用数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式实现MVVM的。vue2.x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,对视图进行更新。 

通过Object.defineProperty( )对属性设置一个set函数,当数据改变了就会来触发这个函数,所以我们只要将一些需要更新的方法放在这里面,就可以实现data更新view了。

实现过程

我们已经知道实现数据的双向绑定,首先要对数据进行劫持监听,需要设置一个监听器Observer,用来监听所有属性。如果属性发上变化了,就需要告诉订阅者Watcher看是否需要更新。因为订阅者是有很多个,所以我们需要有一个消息订阅器Dep来专门收集这些订阅者,然后在监听器(发布者)Observer和订阅者Watcher之间进行统一管理的。接着,我们还需要有一个指令解析器Compile,对每个节点元素进行扫描和解析,view初始化,为watcher绑定相应的更新函数,此时当订阅者Watcher接收到相应属性的变化,就会执行对应的更新函数,从而更新视图。因此接下去我们执行以下3个步骤,实现数据的双向绑定:

 

1.实现一个监听器Observer,用来劫持并监听所有属性,如果有变动的,就通知订阅者。

2.实现一个订阅者Watcher,可以收到属性的变化通知并执行相应的更新函数,从而更新视图。

3.实现一个解析器Compile,可以扫描和解析每个节点的相关指令,并初始化模板数据以及初始化相应的订阅器。

1.实现一个Observer

1.1 对象劫持

Observer是一个数据监听器,其实现核心方法就是前文所说的Object.defineProperty( )。如果要对所有属性都进行监听的话,那么可以通过递归方法遍历所有属性值,并对其进行Object.defineProperty( )处理。

function defineReactive(data, key, val) {observe(val); // 对象有可能有多级,递归劫持Object.defineProperty(data, key, {enumerable: true,configurable: true,get: function() {return val;},set: function(newVal) {val = newVal;console.log('属性' + key + '已经被监听了,现在值为:“' + newVal.toString() + '”');}});
}// 对象劫持
function observe(data) {if (!data || typeof data !== 'object') {return;}Object.keys(data).forEach(function(key) {defineReactive(data, key, data[key]);});
};

 

 

var library = {book1: {name: ''},book2: ''
};
observe(library);
library.book1.name = 'vue权威指南'; // 属性name已经被监听了,现在值为:“vue权威指南”
library.book2 = '没有此书籍';  // 属性book2已经被监听了,现在值为:“没有此书籍”

 

1.2 数组劫持

 

const oldProtoMethods = Array.prototype
const proto = Object.create(oldProtoMethods)function defineReactive(obj,key,value){observer(value) // 有可能对象类型是多层,递归劫持Object.defineProperty(obj,key,{get(){// 在get 方法中收集依赖return value},set(newVal){if(newVal !== value){observer(value)update() // 在set方法中触发更新}}})
}
['push','pop','shift','unshift'].forEach(method=>{Object.defineProperty(proto, method,{get(){return oldProtoMethods[method]}})
})
function observer(target){if(typeof target !== 'object'){return target}// 如果不是对象数据类型直接返回即可if(Array.isArray(target)){Object.setPrototypeOf(target, proto)// 给数组中的每一项进行observrfor(let i = 0 ; i < target.length; i++){observer(target[i])}return}// 重新定义keyfor(let key in target){defineReactive(target, key, target[key])}
}
let obj = {hobby:[{name:'zhuanzhuan'}]}
observer(obj)
// 使用['push','pop','shift','unshift'] 方法,更改数组会触发视图更新
obj.hobby.push('转转')
// 更改数组中的对象也会触发视图更新
obj.hobby[0].name = 'new-name'

 

Object.defineProperty缺点:

  • 无法监听数组的变化

  • 需要深度遍历,浪费内存

 

思路分析中,需要创建一个可以容纳订阅者的消息订阅器Dep,订阅器Dep主要负责收集订阅者,然后再属性变化的时候执行对应订阅者的更新函数。所以显然订阅器需要有一个容器,将上面的Observer稍微改造下,植入消息订阅器:

 

function defineReactive(data, key, val) {observe(val); // 递归遍历所有子属性var dep = new Dep(); Object.defineProperty(data, key, {enumerable: true,configurable: true,get: function() {if (是否需要添加订阅者) {dep.addSub(watcher); // 在这里添加一个订阅者}return val;},set: function(newVal) {if (val === newVal) {return;}val = newVal;console.log('属性' + key + '已经被监听了,现在值为:“' + newVal.toString() + '”');dep.notify(); // 如果数据变化,通知所有订阅者}});
}function Dep () {this.subs = [];
}
Dep.prototype = {addSub: function(sub) {this.subs.push(sub);},notify: function() {this.subs.forEach(function(sub) {sub.update();});}
};

 

从代码上看,我们将订阅器Dep添加一个订阅者设计在getter里面,这是为了让Watcher初始化进行触发,因此需要判断是否要添加订阅者,至于具体设计方案,下文会详细说明的。在setter函数里面,如果数据变化,就会去通知所有订阅者,订阅者们就会去执行对应的更新的函数。到此为止,一个比较完整Observer已经实现了,接下来我们开始设计Watcher。

2.实现Watcher

订阅者Watcher在初始化的时候需要将自己添加进订阅器Dep中,那该如何添加呢?我们已经知道监听器Observer是在get函数执行了添加订阅者Wather的操作的,所以我们只要在订阅者Watcher初始化的时候触发对应的get函数去执行添加订阅者操作即可,那要如何触发get的函数,再简单不过了,只要获取对应的属性值就可以触发了,核心原因就是因为我们使用了Object.defineProperty( )进行数据监听。这里还有一个细节点需要处理,我们只要在订阅者Watcher初始化的时候才需要添加订阅者,所以需要做一个判断操作,因此可以在订阅器上做一下手脚:在Dep.target上缓存下订阅者,添加成功后再将其去掉就可以了。订阅者Watcher的实现如下:

 

function Watcher(vm, exp, cb) {this.cb = cb;this.vm = vm;this.exp = exp;this.value = this.get();  // 将自己添加到订阅器的操作
}Watcher.prototype = {update: function() {this.run();},run: function() {var value = this.vm.data[this.exp];var oldVal = this.value;if (value !== oldVal) {this.value = value;this.cb.call(this.vm, value, oldVal);}},get: function() {Dep.target = this;  // 缓存自己var value = this.vm.data[this.exp]  // 强制执行监听器里的get函数Dep.target = null;  // 释放自己return value;}
};

 

这时候,我们需要对监听器Observer也做个稍微调整,主要是对应Watcher类原型上的get函数。需要调整地方在于defineReactive函数:

 

function defineReactive(data, key, val) {observe(val); // 递归遍历所有子属性var dep = new Dep(); Object.defineProperty(data, key, {enumerable: true,configurable: true,get: function() {if (Dep.target) {.  // 判断是否需要添加订阅者dep.addSub(Dep.target); // 在这里添加一个订阅者}return val;},set: function(newVal) {if (val === newVal) {return;}val = newVal;console.log('属性' + key + '已经被监听了,现在值为:“' + newVal.toString() + '”');dep.notify(); // 如果数据变化,通知所有订阅者}});
}
Dep.target = null;

 

到此为止,简单版的Watcher设计完毕,这时候我们只要将Observer和Watcher关联起来,就可以实现一个简单的双向绑定数据了。因为这里没有还没有设计解析器Compile,所以对于模板数据我们都进行写死处理,假设模板上又一个节点,且id号为'name',并且双向绑定的绑定的变量也为'name',且是通过两个大双括号包起来(这里只是为了掩饰,暂时没什么用处),模板如下

<body><h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>

这时候我们需要将Observer和Watcher关联起来

 

function SelfVue (data, el, exp) {this.data = data;observe(data);el.innerHTML = this.data[exp];  // 初始化模板数据的值new Watcher(this, exp, function (value) {el.innerHTML = value;});return this;
}

 

然后在页面上new以下SelfVue类,就可以实现数据的双向绑定了

 

<body><h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">var ele = document.querySelector('#name');var selfVue = new SelfVue({name: 'hello world'}, ele, 'name');window.setTimeout(function () {console.log('name值改变了');selfVue.data.name = 'canfoo';}, 2000);</script>

 

这时候打开页面,可以看到页面刚开始显示了是'hello world',过了2s后就变成'canfoo'了。到这里,总算大功告成一半了,但是还有一个细节问题,我们在赋值的时候是这样的形式 '  selfVue.data.name = 'canfoo'  ' 而我们理想的形式是'  selfVue.name = 'canfoo'  '为了实现这样的形式,我们需要在new SelfVue的时候做一个代理处理,让访问selfVue的属性代理为访问selfVue.data的属性,实现原理还是使用Object.defineProperty( )对属性值再包一层:

 

function SelfVue (data, el, exp) {var self = this;this.data = data;Object.keys(data).forEach(function(key) {self.proxyKeys(key);  // 绑定代理属性});observe(data);el.innerHTML = this.data[exp];  // 初始化模板数据的值new Watcher(this, exp, function (value) {el.innerHTML = value;});return this;
}SelfVue.prototype = {proxyKeys: function (key) {var self = this;Object.defineProperty(this, key, {enumerable: false,configurable: true,get: function proxyGetter() {return self.data[key];},set: function proxySetter(newVal) {self.data[key] = newVal;}});}
}

 

这下我们就可以直接通过'  selfVue.name = 'canfoo'  '的形式来进行改变模板数据了。如果想要迫切看到现象的童鞋赶快来获取代码!

3.实现Compile

虽然上面已经实现了一个双向数据绑定的例子,但是整个过程都没有去解析dom节点,而是直接固定某个节点进行替换数据的,所以接下来需要实现一个解析器Compile来做解析和绑定工作。解析器Compile实现步骤:

1.解析模板指令,并替换模板数据,初始化视图

2.将模板指令对应的节点绑定对应的更新函数,初始化相应的订阅器

为了解析模板,首先需要获取到dom元素,然后对含有dom元素上含有指令的节点进行处理,因此这个环节需要对dom操作比较频繁,所有可以先建一个fragment片段,将需要解析的dom节点存入fragment片段里再进行处理:

 

function nodeToFragment (el) {var fragment = document.createDocumentFragment();var child = el.firstChild;while (child) {// 将Dom元素移入fragment中fragment.appendChild(child);child = el.firstChild}return fragment;
}

 

接下来需要遍历各个节点,对含有相关指定的节点进行特殊处理,这里咱们先处理最简单的情况,只对带有 '{{变量}}' 这种形式的指令进行处理,先简道难嘛,后面再考虑更多指令情况:

 

function compileElement (el) {var childNodes = el.childNodes;var self = this;[].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {var reg = /\{\{(.*)\}\}/;var text = node.textContent;if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) {  // 判断是否是符合这种形式{{}}的指令self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);}if (node.childNodes && node.childNodes.length) {self.compileElement(node);  // 继续递归遍历子节点}});
},
function compileText (node, exp) {var self = this;var initText = this.vm[exp];this.updateText(node, initText);  // 将初始化的数据初始化到视图中new Watcher(this.vm, exp, function (value) {  // 生成订阅器并绑定更新函数self.updateText(node, value);});
},
function (node, value) {node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}

 

获取到最外层节点后,调用compileElement函数,对所有子节点进行判断,如果节点是文本节点且匹配{{}}这种形式指令的节点就开始进行编译处理,编译处理首先需要初始化视图数据,对应上面所说的步骤1,接下去需要生成一个并绑定更新函数的订阅器,对应上面所说的步骤2。这样就完成指令的解析、初始化、编译三个过程,一个解析器Compile也就可以正常的工作了。为了将解析器Compile与监听器Observer和订阅者Watcher关联起来,我们需要再修改一下类SelfVue函数:

 

function SelfVue (options) {var self = this;this.vm = this;this.data = options;Object.keys(this.data).forEach(function(key) {self.proxyKeys(key);});observe(this.data);new Compile(options, this.vm);return this;
}

 

更改后,我们就不要像之前通过传入固定的元素值进行双向绑定了,可以随便命名各种变量进行双向绑定了:

 

 

<body><div id="app"><h2>{{title}}</h2><h1>{{name}}</h1></div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">var selfVue = new SelfVue({el: '#app',data: {title: 'hello world',name: ''}});window.setTimeout(function () {selfVue.title = '你好';}, 2000);window.setTimeout(function () {selfVue.name = 'canfoo';}, 2500);</script>

 

如上代码,在页面上可观察到,刚开始titile和name分别被初始化为 'hello world' 和空,2s后title被替换成 '你好' 3s后name被替换成 'canfoo' 了

到这里,一个数据双向绑定功能已经基本完成了,接下去就是需要完善更多指令的解析编译,在哪里进行更多指令的处理呢?答案很明显,只要在上文说的compileElement函数加上对其他指令节点进行判断,然后遍历其所有属性,看是否有匹配的指令的属性,如果有的话,就对其进行解析编译。这里我们再添加一个v-model指令和事件指令的解析编译,对于这些节点我们使用函数compile进行解析处理:

 

function compile (node) {var nodeAttrs = node.attributes;var self = this;Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) {var attrName = attr.name;if (self.isDirective(attrName)) {var exp = attr.value;var dir = attrName.substring(2);if (self.isEventDirective(dir)) {  // 事件指令self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);} else {  // v-model 指令self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);}node.removeAttribute(attrName);}});
}

 

上面的compile函数是挂载Compile原型上的,它首先遍历所有节点属性,然后再判断属性是否是指令属性,如果是的话再区分是哪种指令,再进行相应的处理,处理方法相对来说比较简单。

最后我们在稍微改造下类SelfVue,使它更像vue的用法:

 

function SelfVue (options) {var self = this;this.data = options.data;this.methods = options.methods;Object.keys(this.data).forEach(function(key) {self.proxyKeys(key);});observe(this.data);new Compile(options.el, this);options.mounted.call(this); // 所有事情处理好后执行mounted函数
}

 

这时候我们可以来真正测试了,在页面上设置如下东西:

 

<body><div id="app"><h2>{{title}}</h2><input v-model="name"><h1>{{name}}</h1><button v-on:click="clickMe">click me!</button></div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">new SelfVue({el: '#app',data: {title: 'hello world',name: 'canfoo'},methods: {clickMe: function () {this.title = 'hello world';}},mounted: function () {window.setTimeout(() => {this.title = '你好';}, 1000);}});</script>

 

 

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