Vue底层实现原理总结

要实现MVVM 响应式原理,要实现如下几点

  1、实现一个数据监听器Observer,能够对数据对象的所有属性进行监听,如有变动可拿到最新值并通知订阅者
  2、实现一个指令解析器Compile,对每个元素节点的指令进行扫描和解析,根据指令模板替换数据,以及绑定相应的更新函数
  3、实现一个Watcher,作为连接Observer和Compile的桥梁,能够订阅并收到每个属性变动的通知,执行指令绑定的相应回调函数,从而更新视图
  4、mvvm入口函数,整合以上三者
 
1、实现Observer
我们知道可以利用 Object.defineProperty() 来监听属性变化,那么将需要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和getter 这样的话,给这个对象的某个值赋值,就会触发setter,那么就能监听到了数据变化。。。相关代码可以是这样:
 
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var  data = {name:  'zhimeng' };
observe(data);
data.name =  'zhimeng520' // 哈哈哈,监听到值变化了 zhimeng --> zhimeng520
  
function  observe(data) {
     if  (!data ||  typeof  data !==  'object' ) {
         return ;
     }
     // 取出所有属性遍历
     Object.keys(data).forEach( function (key) {
         defineReactive(data, key, data[key]);
     });
};
  
function  defineReactive(data, key, val) {
     observe(val);  // 监听子属性
     Object.defineProperty(data, key, {
         enumerable:  true // 可枚举
         configurable:  false // 不能再define
         get:  function () {
             return  val;
         },
         set:  function (newVal) {
             console.log( '哈哈哈,监听到值变化了 ' , val,  ' --> ' , newVal);
             val = newVal;
         }
     });
}

  

这样我们已经可以监听每个数据的变化了,那么监听到变化之后就是怎么通知订阅者了,所以接下来我们需要实现一个消息订阅器,很简单,维护一个数组,用来收集订阅者,数据变动触发notify,再调用订阅者的update方法,代码改善之后是这样:
 
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// ... 省略
function  defineReactive(data, key, val) {
     var  dep =  new  Dep();
     observe(val);  // 监听子属性
  
     Object.defineProperty(data, key, {
         // ... 省略
         set:  function (newVal) {
             if  (val === newVal)  return ;
             console.log( '哈哈哈,监听到值变化了 ' , val,  ' --> ' , newVal);
             val = newVal;
             dep.notify();  // 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();
         });
     }
};

  

那么问题来了,谁是订阅者?怎么往订阅器添加订阅者?
没错,上面的思路整理中我们已经明确订阅者应该是Watcher, 而且var dep = new Dep();是在 defineReactive方法内部定义的,所以想通过dep添加订阅者,就必须要在闭包内操作,所以我们可以在 getter里面动手脚:

 

 

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// Observer.js
// ...省略
Object.defineProperty(data, key, {
     get:  function () {
         // 由于需要在闭包内添加watcher,所以通过Dep定义一个全局target属性,暂存watcher, 添加完移除
         Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
         return  val;
     }
     // ... 省略
});
  
// Watcher.js
Watcher.prototype = {
     get:  function (key) {
         Dep.target =  this ;
         this .value = data[key];     // 这里会触发属性的getter,从而添加订阅者
         Dep.target =  null ;
     }
}

  

这里已经实现了一个Observer了,已经具备了监听数据和数据变化通知订阅者的功能  完整代码 那么接下来就是实现Compile了
 
2、实现Compile
 
compile主要做的事情是解析模板指令,将模板中的变量替换成数据,然后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,收到通知,更新视图,如图所示:
 
因为遍历解析的过程有多次操作dom节点,为提高性能和效率,会先将跟节点el转换成文档碎片fragment进行解析编译操作,解析完成,再将fragment添加回原来的真实dom节点中
 
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function  Compile(el) {
     this .$el =  this .isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
     if  ( this .$el) {
         this .$fragment =  this .node2Fragment( this .$el);
         this .init();
         this .$el.appendChild( this .$fragment);
     }
}
Compile.prototype = {
     init:  function () {  this .compileElement( this .$fragment); },
     node2Fragment:  function (el) {
         var  fragment = document.createDocumentFragment(), child;
         // 将原生节点拷贝到fragment
         while  (child = el.firstChild) {
             fragment.appendChild(child);
         }
         return  fragment;
     }
};

  

compileElement方法将遍历所有节点及其子节点,进行扫描解析编译,调用对应的指令渲染函数进行数据渲染,并调用对应的指令更新函数进行绑定,详看代码及注释说明:

 

 

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Compile.prototype = {
     // ... 省略
     compileElement:  function (el) {
         var  childNodes = el.childNodes, me =  this ;
         [].slice.call(childNodes).forEach( function (node) {
             var  text = node.textContent;
             var  reg = /\{\{(.*)\}\}/;     // 表达式文本
             // 按元素节点方式编译
             if  (me.isElementNode(node)) {
                 me.compile(node);
             else  if  (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
                 me.compileText(node, RegExp.$1);
             }
             // 遍历编译子节点
             if  (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                 me.compileElement(node);
             }
         });
     },
     compile:  function (node) {
         var  nodeAttrs = node.attributes, me =  this ;
         [].slice.call(nodeAttrs).forEach( function (attr) {
             // 规定:指令以 v-xxx 命名
             // 如 中指令为 v-text
             var  attrName = attr.name;     // v-text
             if  (me.isDirective(attrName)) {
                 var  exp = attr.value;  // content
                 var  dir = attrName.substring(2);     // text
                 if  (me.isEventDirective(dir)) {
                     // 事件指令, 如 v-on:click
                     compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
                 else  {
                     // 普通指令
                     compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
                 }
             }
         });
     }
};
  
// 指令处理集合
var  compileUtil = {
     text:  function (node, vm, exp) {
         this .bind(node, vm, exp,  'text' );
     },
     // ...省略
     bind:  function (node, vm, exp, dir) {
         var  updaterFn = updater[dir +  'Updater' ];
         // 第一次初始化视图
         updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]);
         // 实例化订阅者,此操作会在对应的属性消息订阅器中添加了该订阅者watcher
         new  Watcher(vm, exp,  function (value, oldValue) {
             // 一旦属性值有变化,会收到通知执行此更新函数,更新视图
             updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
         });
     }
};
  
// 更新函数
var  updater = {
     textUpdater:  function (node, value) {
         node.textContent =  typeof  value ==  'undefined'  ''  : value;
     }
     // ...省略
};

  

这里通过递归遍历保证了每个节点及子节点都会解析编译到,包括了{{}}表达式声明的文本节点。指令的声明规定是通过特定前缀的节点属性来标记,如
监听数据、绑定更新函数的处理是在compileUtil.bind()这个方法中,通过new Watcher()添加回调来接收数据变化的通知
 
至此,一个简单的Compile就完成了,完整代码。接下来要看看Watcher这个订阅者的具体实现了
 
3、实现Watcher
Watcher订阅者作为Observer和Compile之间通信的桥梁,主要做的事情是:
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,能调用自身的update()方法,并触发Compile中绑定的回调,则功成身退。
如果有点乱,可以回顾下前面的思路整理

 

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function  Watcher(vm, exp, cb) {
     this .cb = cb;
     this .vm = vm;
     this .exp = exp;
     // 此处为了触发属性的getter,从而在dep添加自己,结合Observer更易理解
     this .value =  this .get();
}
Watcher.prototype = {
     update:  function () {
         this .run();     // 属性值变化收到通知
     },
     run:  function () {
         var  value =  this .get();  // 取到最新值
         var  oldVal =  this .value;
         if  (value !== oldVal) {
             this .value = value;
             this .cb.call( this .vm, value, oldVal);  // 执行Compile中绑定的回调,更新视图
         }
     },
     get:  function () {
         Dep.target =  this ;     // 将当前订阅者指向自己
         var  value =  this .vm[exp];     // 触发getter,添加自己到属性订阅器中
         Dep.target =  null ;     // 添加完毕,重置
         return  value;
     }
};
// 这里再次列出Observer和Dep,方便理解
Object.defineProperty(data, key, {
     get:  function () {
         // 由于需要在闭包内添加watcher,所以可以在Dep定义一个全局target属性,暂存watcher, 添加完移除
         Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
         return  val;
     }
     // ... 省略
});
Dep.prototype = {
     notify:  function () {
         this .subs.forEach( function (sub) {
             sub.update();  // 调用订阅者的update方法,通知变化
         });
     }
};

  

实例化Watcher的时候,调用get()方法,通过Dep.target = watcherInstance标记订阅者是当前watcher实例,强行触发属性定义的getter方法,getter方法执行的时候,就会在属性的订阅器dep添加当前watcher实例,从而在属性值有变化的时候,watcherInstance就能收到更新通知。
 
ok, Watcher也已经实现了, 完整代码
基本上vue中数据绑定相关比较核心的几个模块也是这几个, 猛戳这里  在src 目录可找到vue源码。
 
最后来讲讲MVVM入口文件的相关逻辑和实现吧,相对就比较简单了~
 
4、实现MVVM
MVVM作为数据绑定的入口,整合Observer、Compile和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 -> 视图更新;视图交互变化(input) -> 数据model变更的双向绑定效果。
 
一个简单的MVVM构造器是这样子:
 
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function  MVVM(options) {
     this .$options = options;
     var  data =  this ._data =  this .$options.data;
     observe(data,  this );
     this .$compile =  new  Compile(options.el || document.body,  this )
}

  

但是这里有个问题,从代码中可看出监听的数据对象是options.data,每次需要更新视图,则必须通过var vm = new MVVM({data:{name: 'zhimeng'}}); vm._data.name = 'zhimeng520'; 这样的方式来改变数据。
 
显然不符合我们一开始的期望,我们所期望的调用方式应该是这样的:
 
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var  vm =  new  MVVM({data: {name:  'zhimeng' }}); vm.name =  'zhimeng520' ;

  

所以这里需要给MVVM实例添加一个属性代理的方法,使访问vm的属性代理为访问vm._data的属性,改造后的代码如下:

 

 

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function  MVVM(options) {
     this .$options = options;
     var  data =  this ._data =  this .$options.data, me =  this ;
     // 属性代理,实现 vm.xxx -> vm._data.xxx
     Object.keys(data).forEach( function (key) {
         me._proxy(key);
     });
     observe(data,  this );
     this .$compile =  new  Compile(options.el || document.body,  this )
}
  
MVVM.prototype = {
     _proxy:  function (key) {
         var  me =  this ;
         Object.defineProperty(me, key, {
             configurable:  false ,
             enumerable:  true ,
             get:  function  proxyGetter() {
                 return  me._data[key];
             },
             set:  function  proxySetter(newVal) {
                 me._data[key] = newVal;
             }
         });
     }
};

  

要围绕“几种实现双向绑定的做法”、“实现Observer”、“实现Compile”、“实现Watcher”、“实现MVVM”这几个模块来阐述了双向绑定的原理和实现。并根据思路流程渐进梳理讲解了一些细节思路和比较关键的内容点,以及通过展示部分关键代码讲述了怎样一步步实现一个双向绑定MVVM。

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