vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

先来了解一下几个相关概念

1、渐进式框架

下面是摘自知乎的一个解答（个人认为讲述比较好的回答）：

在我看来，渐进式代表的含义是：主张最少。
每个框架都不可避免会有自己的一些特点，从而会对使用者有一定的要求，这些要求就是主张，主张有强有弱，它的强势程度会影响在业务开发中的使用方式。
比如说，Angular，它两个版本都是强主张的，如果你用它，必须接受以下东西：
– 必须使用它的模块机制– 必须使用它的依赖注入– 必须使用它的特殊形式定义组件（这一点每个视图框架都有，难以避免）

所以Angular是带有比较强的排它性的，如果你的应用不是从头开始，而是要不断考虑是否跟其他东西集成，这些主张会带来一些困扰。

比如React，它也有一定程度的主张，它的主张主要是函数式编程的理念，比如说，你需要知道什么是副作用，什么是纯函数，如何隔离副作用。它的侵入性看似没有Angular那么强，主要因为它是软性侵入。

Vue可能有些方面是不如React，不如Angular，但它是渐进的，没有强主张，你可以在原有大系统的上面，把一两个组件改用它实现，当jQuery用；也可以整个用它全家桶开发，当Angular用；还可以用它的视图，搭配你自己设计的整个下层用。你可以在底层数据逻辑的地方用OO和设计模式的那套理念，也可以函数式，都可以，它只是个轻量视图而已，只做了自己该做的事，没有做不该做的事，仅此而已。

渐进式的含义，我的理解是：没有多做职责之外的事。

2、MVC模式

MVC的全称是Model-View-Controller，模型-视图-控制器，整个结构分成三层：

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● 最上面一层，视图层（View）：用户界面（UI）

● 最底层，是核心的“数据层”：保存数据

● 中间层，控制层（Controller）：处理业务逻辑，负责根据用户从“视图层”输入的指令，选取“数据层”的数据，然后对其进行相应的操作，产生最终的结果

各部分的通信方式如下：

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A、View传送指令到Controller

B、Controller完成业务逻辑后，要求Model改变状态

C、Model将新的数据发送到View,用户得到反馈

所有通信都是单向的。

栗子：

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

以计算机的计算器为例，解释一下MVC模式（不一定使用这种模式编写）：

外部的按钮和最上面的显示条就是View(视图层)；需要运算的数字就是Model（数据层）；执行+ – * /等内部运算步骤就是Controller(控制层)。每一层都执行不同的功能。

详细讲解的链接

3、MVP

MVP模式将Controller更名为Presenter，同时改变了通信方向

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

A、各部分的通信都是双向的

B、View与Model不发生联系，都通过Presenter传递

C、View不部署任何业务逻辑，成为“被动视图”，而所有业务逻辑都部署在Presenter

4、MVVM模式

MVVM模式将Presenter更名为ViewModel（对应MVC中的C-controller），基本上与MVP模式一致。唯一区别MVVM采用双向数据绑定，View的变动自动反应在ViewModel上。

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● M（model）：模型—javascript object,代表真实情况的内容（一个面向对象的方法）、或表示内容（以数据为中心的方法）的数据访问层

● V（view）：视图—用户界面（UI）

● Viewmodel：在vue中指vue实例对象，是一个公开公共属性和命令的抽象的view；是一个转值器，负责转换Model中的数据对象，来让对象变得更容易管理和使用。

View的变化会自动更新到ViewModel,ViewModel的变化也会自动同步到View上显示。这种自动同步是因为ViewModel中的属性实现了Observer，当属性变更时都能触发对应的操作。

5、轻量级框架的定义详细介绍链接

6、数据双向绑定

所谓的双向绑定，就是view的变化能反映到ViewModel上，ViewModel的变化能同步到view上

详细参考链接

vue的定义：

● vue是一套用于构建用户界面的渐进式框架

● vue是一款基于MVVM方式的轻量级的框架

● vue是一款基于数据驱动、组件化思想的框架

● vue被设计为可以自底向上、逐层应用的框架

● vue的核心库只关注视图层，易于上手，还便于与第三方库或既有项目整合

● 当与现代化的工具链以及各种支持类库结合使用时，vue也完全能够为复杂的单页应用提供驱动

数据驱动：Vue.js 一个核心思想是数据驱动。所谓数据驱动是指视图是由数据驱动生成的，对视图的修改，不会直接操作 DOM，而是通过修改数据。相比传统的前端开发，如使用 jQuery 等前端库直接修改 DOM，大大简化了代码量，特别是当交互复杂的时候，只关心数据的修改会让代码的逻辑变的非常清晰，因为 DOM 变成了数据的映射，我们所有的逻辑都是对数据的修改，而不用碰触 DOM，这样的代码非常利于维护

在MVVM中，M(model)—代表JavaScript Objects，V(view)—DOM也就是UI，VM(ViewModel)—-代表Vue实例对象（在该对象中有Directives和DOM Listeners）

在vue.js里面只需要改变数据，Vue.js通过Directives指令去对DOM做封装，当数据发生变化，会通知指令去修改对应的DOM，数据驱动DOM的变化，DOM是数据的一种自然的映射。vue.js还会对View操作做一些监听（DOM Listener），当我们修改视图的时候，vue.js监听到这些变化，从而改变数据。这样就形成了数据的双向绑定。

Vue实现数据双向绑定的原理：

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

如右图所示，new Vue一个实例对象a，其中有一个属性a.b，那么在实例化的过程中，通过Object.defineProperty()会对a.b添加getter和setter，同时Vue.js会对模板做编译，解析生成一个指令对象（这里是v-text指令），每个指令对象都会关联一个Watcher,当对a.b求值的时候，就会触发它的getter，当修改a.b的值的时候，就会触发它的setter，同时会通知被关联的Watcher，然后Watcher就会再次对a.b求值，计算对比新旧值，当值改变了，Watcher就会通知到指令，调用指令的update()方法，由于指令是对DOM的封装，所以就会调用DOM的原生方法去更新视图，这样就完成了数据改变到视图更新的一个自动过程

大致上是使用数据劫持和订阅发布实现双向绑定。通过实例化一个Vue对象的时候，对其数据属性遍历，通过Object.defineProperty()给数据对象添加setter getter，并对模板做编译生成指令对象，每个指令对象绑定一个watcher对象，然后对数据赋值的时候就会触发setter，这时候相应的watcher对其再次求值，如果值确实发生变化了，就会通知相应的指令，调用指令的update方法，由于指令是对DOM的封装，这时候会调用DOM的原生方法对DOM做更新，这就实现了数据驱动DOM的变化。同时vue还会对DOM做事件监听，如果DOM发生变化，vue监听到，就会修改相应的data

实现数据双向绑定的方法：

A、发布者-订阅者模式（backbone.js）

思路：使用自定义的data属性，在HTML代码中指明绑定。所有绑定起来的javascript对象以及DOM元素都将订阅一个发布者对象。任何时候如果javascript对象或者一个HTML输入字段被侦测到发生变化，将代理事件变成发布者-订阅者模式，这会反过来变化广播，并传播到所有绑定的javascript对象以及DOM元素上。

B、脏值检查（angular.js）：dirty check 详细讲解链接

angular.js是通过脏值检测的方式，对比数据是否有变更，从而决定是否更新视图。最简单的方式就是通过setInterval()定时轮询检测数据变动。angular.js只有在指定的事件触发时，进入脏值检测，大致如下：

● DOM事件，譬如用户输入文本，点击按钮等（ng-click）

● XHR响应事件（$http）

● 浏览器location变更事件（$location）

● Timer事件（$timeout,$interval）

● 执行$digest()或$apply()

C、数据劫持结合发布者-订阅者模式（vue.js）【vue data是如何实现的？？】

vue.js采用数据劫持结合发布者-订阅者的方式，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。

具体的来讲，Vue.js通过Directives指令去对DOM做封装，当数据发生变化，会通知指令去修改对应的DOM，数据驱动DOM的变化。vue.js还会对操作做一些监听（DOM Listener），当我们修改视图的时候，vue.js监听到这些变化，从而改变数据。这样就形成了数据的双向绑定。

具体步骤如下：

● 首先，需要对observe的数据对象进行递归遍历，包括子属性对象的属性，都加上setter getter。这样的话，给这个对象的某个属性赋值，就会触发setter，那么就能监听到数据变化。（其实是通过Object.defineProperty()实现监听数据变化的）

● 然后，需要compile解析模板指令，将模板中的变量替换成数据，接着初始化渲染页面视图，并将每个指令对应的节点绑定更新函数，添加监听数据的订阅者。一旦数据有变动，订阅者收到通知，就会更新视图

● 接着，Watcher订阅者是Observer和Compile之间通信的桥梁，主要负责：

1）在自身实例化时，往属性订阅器（Dep）里面添加自己

2）自身必须有一个update()方法

3）待属性变动，dep.notice()通知时，就调用自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调

● 最后，viewmodel(vue实例对象)作为数据绑定的入口，整合Observer、Compile、Watcher三者，通过Observer来监听自己的model数据变化，通过Compile来解析编译模板指令，最终利用Watcher搭起Observer和Compile之间的通信桥梁，达到数据变化 (ViewModel)-》视图更新(view)；视图变化(view)-》数据(ViewModel)变更的双向绑定效果。

例1：利用Object.defineProperty()实现一个小栗子（G：\有用的\练习\a.js）

var obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'hello', { //obj---变量名，hello---变量的属性名（任意取名）
  get: function() {
    console.log('get val:'+ value);    //value-（任意取名）--属性“hello”的值
    return value;
 　 },
　　set: function(newVal) {
    value = newVal;
    console.log('set val:'+ value);
  }
});

obj.hello='111';
obj.hello;

结果：

set val:111
get val:111

如果去掉下面这句话：

obj.hello='111';

则控制台报错：

ReferenceError: value is not defined

可见Object.defineProperty()监控对数据的操作，可以自动触发数据同步

例2、利用Object.defineProperty()实现简单的双向绑定（G：\有用的\练习\a.html）

<!DOCTYPE html>
<head>
  <title>测试Object.defineProperty()</title>
</head>
<body>
   <div id="app">
      <input type="text" id="a">
      <span id="b"></span>
   </div>
 
   <script type="text/javascript">
        var obj = {};
        Object.defineProperty(obj, 'hello', {
            get: function() {
              console.log('get val:'+ val);
              return val;
            },
            set: function(newVal) {
              val = newVal;
              console.log('set val:'+ val);
              document.getElementById('a').value = val;
              document.getElementById('b').innerHTML = val;
            }
        });
        document.addEventListener('keyup', function(e) {//触发事件的时机，从而执行相应的操作
           obj.hello = e.target.value;
        });
    </script>
 </body>
</html>

效果如下：

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

上面操作直接使用了DOM操作改变了文本节点的值，而且是在知道id的情况下，使用document.getELementById()获取到响应的文本节点，然后修改文本节点的值。

封装成一个框架，肯定不能使用这种做法。所以需要一个可以解析DOM并且能修改DOM中相应变量的模块。

例3、实现简单Compile（G：\有用的\练习\b.html）

A、首先，获取文本中真实的DOM节点

B、然后，分析节点的类型

C、最后，根据节点的类型做相应的处理

在例2中，多次操作DOM节点，为了提高性能和效率，将进行下面操作：

A、将所有的节点转换成文档碎片（fragment）进行编译操作

B、解析操作完成后，在将文档碎片（fragment）添加到原来的真实DOM节点

<!DOCTYPE html>
<head></head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" id="a" v-model="text">  <!-- v-model指令实现文本输入与应用状态之间的双向绑定 -->
        {
   
   {text}}     <!--data中的某个属性名-->
    </div>


  　<script type="text/javascript">


        function Compile(node, vm) { //node---DOM中的某个节点，vm---用Vue()实例化的对象
            if(node) {//判断该节点是否存在，存在则将节点转换成文档碎片
                this.$frag = this.nodeToFragment(node, vm);
                return this.$frag;//返回文档碎片
            }
        }


        Compile.prototype = {
            nodeToFragment: function(node, vm) {//将node节点的所有的子节点都转换成fragment
                var self = this;
                var frag = document.createDocumentFragment();
                var child;
     
                while(child = node.firstChild) {
                     self.compileElement(child, vm);
                     frag.append(child); //  // 将所有子节点添加到fragment中，child是指向元素首个子节点的引用。将child引用指向的对象append到父对象的末尾，原来child引用的对象就跳到了frag对象的末尾，而child就指向了本来是排在第二个的元素对象。如此循环下去，链接就逐个往后跳了
                }
                return frag;
            },
            compileElement: function(node, vm) {//分析节点的类型，并处理节点中相应的变量的值
                var reg = /\{\{(.*)\}\}/;//.匹配除了\b之外的任何单个字符，*表示0或多个，形如{
   
   {d}}
         
                //节点类型为元素
                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') {
                            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.data[name]= e.target.value;
                            });
                            node.value = vm.data[name]; // 将data的值赋给该node
                            node.removeAttribute('v-model');
                        }
                    }
                }
                //节点类型为text
                if(node.nodeType === 3) {
                    if(reg.test(node.nodeValue)) {// 获取v-model绑定的属性名
                        var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                        name = name.trim();
                        node.nodeValue = vm.data[name]; // 将data的值赋给该node
                       // new Watcher(vm, node, name);
                    }
                }
            },
        }


        // 实例化对象的构造函数
        function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var data = this.data;   //vue实例对象的data对象属性
            var id = options.el;   //挂载元素的id
            var dom =new Compile(document.getElementById(id),this);
            // 编译完成后，将dom返回到app中
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }


        var vm = new Vue({ //利用构造函数Vue()，实例化一个对象vm
            el: 'app',     //el---挂载元素，app---表示DOM中的某个节点的id
            data: {        //data---进行交互的数据
                text: 'hello world'  //属性text名与v-model绑定的属性名一样
            }
        });
   </script>
 </body>
</html>

到这我们获取了文本中真实的DOM节点，然后分析节点的类型，并能处理节点中相应的变量，如上面的{
{text}}，最后渲染到页面中。最后，需要和双向绑定联系起来，实现{
{text}}响应式的数据绑定。

例4、实现简单observe（G：\有用的\练习\c.html）

简单的observe定义如下

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

需要监控data的属性值，对象的某个属性被赋值了，就会触发setter，这样就能监听到数据变化。

需要将vm.data[name]属性改为vm[name]

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

完整代码如下：

<!DOCTYPE html>
<head></head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" id="a" v-model="text">
        {
   
   {text}}
    </div>
    <script type="text/javascript">
    　　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) {
                     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
                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') {
                            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;
                            });
                            node.value = vm[name]; // 将data的值赋给该node
                            node.removeAttribute('v-model');
                        }
                    }
                }
                //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();
                        node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值赋给该node
                       // new Watcher(vm, node, name);
                    }
                }
            },
        }

        function defineReactive (obj, key, val) {
            Object.defineProperty(obj, key, {
                get: function() {
                    return val;
                },
                set: function (newVal) {
                    if(newVal === val) return;
                        val = newVal;
                        console.log(val);
                }
            });
        }

        function observe(obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function(key) {  //---监听data的每一个属性
                defineReactive(vm, key, obj[key]);   
            });
        }

     　 function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var data = this.data;
            observe(data, this);
            var id = options.el;
            var dom =new Compile(document.getElementById(id),this);
            // 编译完成后，将dom返回到app中
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }

        var vm = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
     </script>
 </body>
</html>

显示效果如下

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

虽然set方法触发了，但是文本节点{
{text}}的内容没有变化，要让绑定的文本节点同步变化，就需要引入订阅者-发布者模式。

例5、订阅发布模式

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。

A、首先，要有一个收集订阅者的容器，定义一个Dep作为主题对象。

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B、然后，定义订阅者Watcher

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C、添加订阅者Watcher到主题对象Dep，发布者发出通知到属性监听里面

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

D、最后，需要订阅的地方

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]

至此，用DOM操作，实现双向绑定的操作的完整代码如下

<!DOCTYPE html>
<head></head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" id="a" v-model="text">
        {
   
   {text}}
    </div>
    <script type="text/javascript">
    　　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) {
                    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
                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') {
                            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;
                            });
                            // node.value = vm[name]; // 将data的值赋给该node
                            new Watcher(vm, node, name, 'value');
                        }
                    }
                }
                //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();
                        // node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值赋给该node
                        new Watcher(vm, node, name, 'nodeValue');
                    }
                }
               },
        }

        function Dep() {
            this.subs = [];
        }

        Dep.prototype = {
            addSub: function(sub) {
                this.subs.push(sub);
            },
            notify: function() {
                this.subs.forEach(function(sub) {
                    sub.update();
                });
            }
        }

        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() {
                this.value = this.vm[this.name]; //触发相应属性的get
            }
        }

        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();
                    }
            });
        }

        function observe(obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function(key) {
                defineReactive(vm, key, obj[key]);
            });
        }
     
     　 function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var data = this.data;
            observe(data, this);
            var id = options.el;
            var dom =new Compile(document.getElementById(id),this);
            // 编译完成后，将dom返回到app中
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }

        var vm = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
     </script>
</body>
</html>

效果如下：可以双向绑定数据了

vue响应式原理（数据双向绑定的原理）[通俗易懂]