彻底明白vue双向绑定底层原理(源码分析)

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vue是一个mvvm框架，双向绑定是vue的一个核心功能，所谓双向绑定就是当试图发生改变的时候传递给VM(ViewModel ),让数据得到更新，当数据发生改变的时候传给VM(ViewModel ),使得视图发生变化！概念都知道，但是vue怎么做到的呢？看下面的一张图（图是搬运别人的）
在这里插入图片描述
可能你现在看不明白，observer是什么东西，watchter，Dep又是什么东西? 没有关系，接下来只要你看完我这篇文章，保证给你整的明明白白！看上图，从左边开始 new MVVM 其实就是我new Vue(),我们一般vue代码都这样写

new Vue({ 
   
 el: '#app',
 data: { 
   
     title: 'hello',
     text: 'vue'
})

一. 发布者－订阅者模式

再看图，observer（观察者），劫持监听所有属性，什么意思呢？vue是通过这种模式进行数据劫持的，这种模式是发布者－订阅者模式

订阅者：就像我们生活中在淘宝京东买东西一样，我们是消费者就相当这种模式中的订阅者一样
发布者：你想买的书没货了，你和卖家说等你有货了你通知我，我再来买，那么卖家就是这种模式中的发布者，当然不只你一个人想买这本书，所以一个发布者可以给多个订阅者发布信息

知道了这种模式，它们是怎么通过数据劫持的，这里要引出Object.defineProperty()，了解这个之前先来看下对象中存在的属性，看个例子！

var obj = { 
   }
obj.a = 10;
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, "a"));
//{value: 10, writable: true, enumerable: true, configurable: true}

Object.defineProperty(obj, "b", { 
   
    set: function () { 
   

    },
    get: function () { 
   

    }
})
console.log(Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, "b"));
//{enumerable: false, configurable: false, get: ƒ, set: ƒ}

对象里目前存在的属性描述符有两种主要形式：数据描述符和存取描述符,数据描述符是一个拥有可写或不可写值的属性。存取描述符是由一对 getter-setter 函数功能来描述的属性。描述符必须是两种形式之一；不能同时是两者。 所以我们这里要用到存取描述符，这里只是说个大概，不懂的可以点击看详细介绍

var obj = { 
   }
Object.defineProperty(obj, "b", { 
   
    set: function (value) { 
   
        console.log('触发了set方法,我让它变成20');
        this.value = 20;
    },
    get: function () { 
   
        console.log('触发了get方法');
        return this.value;
    }
})
obj.b = 10; //'触发了set方法,我让它变成20'
console.log(obj.b)//'触发了get方法' 20

看到这个例子是不是有点启发，当我给obj.b赋值的时候，这只是数据发生改变，是不是可以通知视图我的值要改变了，然后调用方法去更新视图！b就是之前所说的订阅者，还是看之前的代码

new Vue({ 
   
 el: '#app',
 data: { 
   
     title: 'hello',
     text: 'vue'
})

很明 data里面的属性，它是个对象，不像上面一样是个单独的属性，那么下面来封装一下吧！

//创建一个发布者类
function Observer(data) { 
   
  this.data = data;
  this.walk(data);//对data里面的数据遍历加上发布者模式
}
Observer.prototype = { 
   
  walk: function (data) { 
   
      var self = this;
      Object.keys(data).forEach(function (key) { 
   
          self.defineReactive(data, key, data[key]);
      });
  },
  defineReactive: function (data, key, val) { 
   
      //判断下是不是对象，如果是的继续遍历
      observe(val);
      Object.defineProperty(data, key, { 
   
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get: function () { 
   
           
          },
          set: function (newVal) { 
   
              if (newVal === val) { 
   
                  return;
              }
              val = newVal;
              //通知视图更新
          }
      });
  }
};

function observe(value) { 
   
  if (!value || typeof value !== 'object') { 
   
      return;
  }
  return new Observer(value);
};

上面的代码比较简单，先创建一个发布者类Observer，对data对象里面数据进行遍历全部加上发布者模式有没有发现一个问题，看下面例子！

new Vue({ 
   
    el: '#app',
    data: { 
   
        title: 'hello',
        text: 'vue'
    },
    methods: { 
   
        clickFn: function () { 
   
            this.title = 'hello!!!';
        }
    }
});

title数据是在data对象里面定义，但是为什么下面操作数据的时候不是 this.data.title?而是直接this.title是不是很疑惑，到底做了啥操作？那么我们再来看个例子！

var vue = { 
   
    data: { 
   
        b: 10
    }
};

Object.defineProperty(vue, "b", { 
   
    set: function (value) { 
   
        this.data["b"] = value;
    },
    get: function () { 
   
        return this.data["b"]
    }
})
Object.defineProperty(vue.data, "b", { 
   
    set: function (value) { 
   
        this.value = value;
    },
    get: function (value) { 
   
        return this.value
    }
})
vue.b = 20;
console.log(vue.data.b); //20

其实访问到vue.b就访问到了vue.data.b，所以需要定义一个vue类做个代理，看下面代码

function Vue (options) { 
   
    var self = this;
    this.data = options.data;
    this.methods = options.methods;

    Object.keys(this.data).forEach(function(key) { 
   
        //代理发布者模式
        self.proxyKeys(key);
    });
    observe(this.data);
}

Vue.prototype = { 
   
    proxyKeys: function (key) { 
   
        var self = this;
        Object.defineProperty(this, key, { 
   
            enumerable: false,
            configurable: true,
            get: function getter () { 
   
                return self.data[key];
            },
            set: function setter (newVal) { 
   
                self.data[key] = newVal;
            }
        });
    }
};

function observe(value) { 
   
  if (!value || typeof value !== 'object') { 
   
      return;
  }
  return new Observer(value);
};

function Observer(data) { 
   
  this.data = data;
  this.walk(data);//对data里面的数据遍历加上发布者模式
};

Observer.prototype = { 
   
  walk: function (data) { 
   
      var self = this;
      Object.keys(data).forEach(function (key) { 
   
          self.defineReactive(data, key, data[key]);
      });
  },
  defineReactive: function (data, key, val) { 
   
      //判断下是不是对象，如果是的继续遍历
      observe(val);
      Object.defineProperty(data, key, { 
   
          enumerable: true,
          configurable: true,
          get: function () { 
   
           
          },
          set: function (newVal) { 
   
              if (newVal === val) { 
   
                  return;
              }
              val = newVal;
              //通知视图更新
          }
      });
  }
};

好了说完了observe，回到最上面那个图

在这里插入图片描述
再往右看，observe的set方法可以通知变化给了dep的东西，dep又通知变化给watcher,上面说了那么久连html都没有写

<body>
    <div id="app">
        <h1>{
  
  {title}}</h1>
        <h2>{
  
  {title}}</h2>
        <p>{
  
  {text}}</p>
    </div>
</body>

{ {title}}是一个watcher对象，{ {text}}也是个watcher对象，上面html有2个{ {title}},所以需要用Dep包裹起来（这个过程叫做添加订阅者），当数据发生了变化可以通知Dep(遍历)更新视图，可以这么理解视图上的每个watcher是个订阅者，每个watcher都对应一个Dep(watcher集合)，当数据发生改变直接通知Dep，Dep会遍历所有watcher更新视图

二. compile

compile阶段做了什么？

解析模板指令，并替换模板数据，初始化视图
将模板指令对应的节点绑定对应的更新函数

为了解析模板，首先要获得dom元素，然后对含有dom元素上含有指令的节点进行处理，这个过程对dom元素的操作比较繁琐,所以采用了虚拟DOM的创建

//以前这么写
var ul = document.querySelector('ul');
for (var i = 0; i < 10; i++) { 
   
    var li = document.createElement("li");
    li.innerHTML = "我是第" + i + "个li";
    ul.appendChild(li);
};

//虚拟DOM这么写
var ul = document.querySelector('ul');
var fragment = document.createDocumentFragment();
for (var i = 0; i < 10; i++) { 
   
    var li = document.createElement("li");
    li.innerHTML = "我是第" + i + "个li";
    fragment.appendChild(li);
};
ul.appendChild(fragment);

类似这么频繁的操作dom元素都会引起重新渲染，使得浏览器发生了很多次渲染，效率是比较低的。这是我们提倡通过减少页面的渲染来提高DOM操作的效率的原因，利用创建DocumentFragment可以优化这个问题，因为文档片段存在于内存中，并不在DOM中，所以将子元素插入到文档片段中时不会引起页面回流（对元素位置和几何上的计算），因此使用DocumentFragment可以起到性能优化的作用，所以vue也是利用了这点废话不多说，看下vue是怎么操作的？先把vue类和compile关联起来

function Vue (options) { 
   
    var self = this;
    this.data = options.data;
    this.methods = options.methods;

    Object.keys(this.data).forEach(function(key) { 
   
        //代理发布者模式
        self.proxyKeys(key);
    });
    observe(this.data);
    //关联Compile类
    new Compile(options.el, this);
}

接下来创建Compile类,这里代码比较多，我尽量把注释写详细点

function Compile(el, vm) { 
   
    this.vm = vm;
     //找到el元素
    this.el = document.querySelector(el);
    this.fragment = null;
    //初始化Compile
    this.init();
}

Compile.prototype = { 
   
    init: function () { 
   
        if (this.el) { 
   
            this.fragment = this.nodeToFragment(this.el);
            //这里才是Compile的关键
            this.compileElement(this.fragment);
           //一次性加到el元素里面，这里只需要重新渲染一次即可，提高浏览器性能
            this.el.appendChild(this.fragment);
        } else { 
   
            console.log('Dom元素不存在');
        }
    },
    nodeToFragment: function (el) { 
   
      //创建文档片段
        var fragment = document.createDocumentFragment();
         //把el元素下所有的子都放进文档片段中
        var child = el.firstChild;
        while (child) { 
   
            // 将Dom元素移入fragment中
            fragment.appendChild(child);
            child = el.firstChild
        }
        return fragment;
    },
    
    compileElement: function (el) { 
   
     //获取到文档片当的所有的子节点
        var childNodes = el.childNodes;
        var self = this;
         //遍历所有子节点
        [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) { 
   
         // 找到匹配{ 
   {}}的
            var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
            var text = node.textContent;
        //判断是不是元素节点
            if (self.isElementNode(node)) { 
     
             //compile元素指令方法
                self.compile(node);
                  //判断是不是文本节点 并且配到{ 
   { }}
            } else if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { 
   
               //compile文本方法
                self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
            }
            //如果还有子节点就递归下去
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) { 
   
                self.compileElement(node);
            }
        });
    },
    compile: function(node) { 
   
     //获取元素的属性 例如 v-model，v-on:click
        var nodeAttrs = node.attributes;
        var self = this;
         //遍历属性
        Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) { 
   
            var attrName = attr.name;
              //判断是不是个指令
            if (self.isDirective(attrName)) { 
   
                var exp = attr.value;
                var dir = attrName.substring(2);
                //事件指令处理函数
                if (self.isEventDirective(dir)) { 
     
                //事件指令处理函数
                    self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);
                } else { 
     
                 //v-model指令处理函数
                    self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);
                }
                 //解析完之后html上移除v-model，v-on等属性
                node.removeAttribute(attrName);
            }
        });
    },
    compileText: function(node, exp) { 
   
        var self = this;
         //获取值
        var initText = this.vm[exp];
         //初始化的时候更新值
        this.updateText(node, initText);
        //初始化wather
        new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 
   
           //更新文本节点
            self.updateText(node, value);
        });
    },
    compileEvent: function (node, vm, exp, dir) { 
   
        //获取事件名
        var eventType = dir.split(':')[1];
        var cb = vm.methods && vm.methods[exp];
        if (eventType && cb) { 
   
            //执行回调事件
            node.addEventListener(eventType, cb.bind(vm), false);
        }
    },
    compileModel: function (node, vm, exp, dir) { 
   
        var self = this;
        //获取值
        var val = this.vm[exp];
        //初始化的时候更新值
        this.modelUpdater(node, val);
        new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 
   
              //更新元素文本值
            self.modelUpdater(node, value);
        });
        //这里是视图的数据更改通过事件来获取改变的值
        node.addEventListener('input', function(e) { 
   
            var newValue = e.target.value;
            if (val === newValue) { 
   
                return;
            }
            self.vm[exp] = newValue;
            val = newValue;
        });
    },
    //更新文本，文本节点的是取文本节点textContent
    updateText: function (node, value) { 
   
        node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },
    //因为是v-model 所以一般都是设置value值 例如input.vlaue
    modelUpdater: function(node, value, oldValue) { 
   
        node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },
     //判断是不是个v-model指令
    isDirective: function(attr) { 
   
        return attr.indexOf('v-') == 0;
    },
    //判断是不是个v-on指令
    isEventDirective: function(dir) { 
   
        return dir.indexOf('on:') === 0;
    },
     //判断是不是元素节点 ，nodeType为1
    isElementNode: function (node) { 
   
        return node.nodeType == 1;
    },
    //判断是不是文本节点，nodeType为3
    isTextNode: function(node) { 
   
        return node.nodeType == 3;
    }
}

接下来是完成watcher的实现

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 = { 
   
    //数据改变更新视图方法
    update: function() { 
   
        this.run();
    },
    run: function() { 
   
        var value = this.vm.data[this.exp];
        var oldVal = this.value;
        if (value !== oldVal) { 
   
            this.value = value;
            //新值和旧值不一样，执行watcher里面的回调函数更新视图
            this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
        }
    },
    get: function() { 
   
        //初始化为了加入订阅时候缓存自己,加入订阅之后，删除缓存
        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;  // 删除缓存
        return value;
    }
};

所以 watcher初始化的时候 Observer应该把watcher加入订阅，如果有数据更改时候，应该通知Dep，Dep再去通知wacher完成更新视图，Observer代码修改如下(注意注释的地方)

function Observer(data) { 
   
    this.data = data;
    this.walk(data);
}
Observer.prototype = { 
   
    walk: function(data) { 
   
        var self = this;
        Object.keys(data).forEach(function(key) { 
   
            self.defineReactive(data, key, data[key]);
        });
    },
    defineReactive: function(data, key, val) { 
   
        //创建Dep类来包裹watcher
        var dep = new Dep();
        observe(val);
        Object.defineProperty(data, key, { 
   
            enumerable: true,
            configurable: true,
            get: function() { 
   
                //第一次初始化watcher，添加到Dep里面
                if (Dep.target) { 
   
                    dep.addSub(Dep.target);
                }
                return val;
            },
            set: function(newVal) { 
   
                if (newVal === val) { 
   
                    return;
                }
                val = newVal;
                //值发生改变，通知watcher更新视图
                dep.notify();
            }
        });
    }
};

function observe(value, vm) { 
   
    if (!value || typeof value !== 'object') { 
   
        return;
    }
    return new Observer(value);
};

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

最终的代码：

<body>
    <div id="app">
        <h1>{
  
  {title}}</h1>
        <h1>{
  
  {text}}</h1>
        <input v-model="val">
        <h1>{
  
  {val}}</h1>
        <button v-on:click="clickFn">点击</button>
    </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/vue.js"></script>
 <script type="text/javascript"> new Vue({ 
      el: '#app', data: { 
      title: 'hello', text: 'vue', val: "双向绑定" }, methods: { 
      clickFn: function () { 
      this.title = 'vue双向绑定原理'; } } }); </script>

//vue.js
function Vue (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);
}

Vue.prototype = { 
   
    proxyKeys: function (key) { 
   
        var self = this;
        Object.defineProperty(this, key, { 
   
            enumerable: false,
            configurable: true,
            get: function getter () { 
   
                return self.data[key];
            },
            set: function setter (newVal) { 
   
                self.data[key] = newVal;
            }
        });
    }
}


//observer.js
 function Observer(data) { 
   
    this.data = data;
    this.walk(data);
}
Observer.prototype = { 
   
    walk: function(data) { 
   
        var self = this;
        Object.keys(data).forEach(function(key) { 
   
            self.defineReactive(data, key, data[key]);
        });
    },
    defineReactive: function(data, key, val) { 
   
        var dep = new Dep();
        observe(val);
        Object.defineProperty(data, key, { 
   
            enumerable: true,
            configurable: true,
            get: function() { 
   
                if (Dep.target) { 
   
                    dep.addSub(Dep.target);
                }
                return val;
            },
            set: function(newVal) { 
   
                if (newVal === val) { 
   
                    return;
                }
                val = newVal;
                dep.notify();
            }
        });
    }
};

function observe(value, vm) { 
   
    if (!value || typeof value !== 'object') { 
   
        return;
    }
    return new Observer(value);
};

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




//compile.js
function Compile(el, vm) { 
   
    this.vm = vm;
    this.el = document.querySelector(el);
    this.fragment = null;
    this.init();
}

Compile.prototype = { 
   
    init: function () { 
   
        if (this.el) { 
   
            this.fragment = this.nodeToFragment(this.el);
            this.compileElement(this.fragment);
            this.el.appendChild(this.fragment);
        } else { 
   
            console.log('Dom元素不存在');
        }
    },
    nodeToFragment: function (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;
    },
    
    compileElement: function (el) { 
   
        var childNodes = el.childNodes;
        var self = this;
        [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) { 
   
            var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
            var text = node.textContent;

            if (self.isElementNode(node)) { 
     
                self.compile(node);
            } else if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { 
   
                self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
            }

            if (node.childNodes && node.childNodes.length) { 
   
                self.compileElement(node);
            }
        });
    },
    compile: function(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);
            }
        });
    },
    compileText: function(node, exp) { 
   
        var self = this;
        var initText = this.vm[exp];
        this.updateText(node, initText);
        new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 
   
            self.updateText(node, value);
        });
    },
    compileEvent: function (node, vm, exp, dir) { 
   
        var eventType = dir.split(':')[1];
        var cb = vm.methods && vm.methods[exp];

        if (eventType && cb) { 
   
            node.addEventListener(eventType, cb.bind(vm), false);
        }
    },
    compileModel: function (node, vm, exp, dir) { 
   
        var self = this;
        var val = this.vm[exp];
        this.modelUpdater(node, val);
        new Watcher(this.vm, exp, function (value) { 
   
            self.modelUpdater(node, value);
        });

        node.addEventListener('input', function(e) { 
   
            var newValue = e.target.value;
            if (val === newValue) { 
   
                return;
            }
            self.vm[exp] = newValue;
            val = newValue;
        });
    },
    updateText: function (node, value) { 
   
        node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },
    modelUpdater: function(node, value, oldValue) { 
   
        node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },
    isDirective: function(attr) { 
   
        return attr.indexOf('v-') == 0;
    },
    isEventDirective: function(dir) { 
   
        return dir.indexOf('on:') === 0;
    },
    isElementNode: function (node) { 
   
        return node.nodeType == 1;
    },
    isTextNode: function(node) { 
   
        return node.nodeType == 3;
    }
}



//watcher.js
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;
    }
};

好累啊！终于写完了，我还是用简短的话描述下原理吧!

compile阶段解析html模板，第一次解析的时候会更新视图（数据的值直接更新到视图中），并初始化了watcher对象，初始化的时候做了啥，把watcher强制加入Dep里面，Dep你可以理解是一个装watcher的集合，每个watcher里面有个update方法可以更新视图，当ViewModel数据改变的时候会触发set方法，比较新的值和旧值是否相等，如果不相等，通知Dep，然后Dep会遍历每个watcher对象并执行watcher的update方法更新视图，反之，当视图发生改变（input输入），可以通过监听事件来获取视图的值，然后比较比较新的值和旧值是否相等，如果不相等，把新值赋值给ViewModel，然后ViewModel数据改变的时候又会触发set方法，重复上面的步骤更新视图

参考文献：Vue2.0双向绑定原理

发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/193932.html原文链接：https://javaforall.cn

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