vue 之 双向绑定原理

一、实现双向绑定

　　

     详细版：

　　

　　前端MVVM实现双向数据绑定的做法大致有如下三种：

1.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了变化，我们将代理事件到发布者-订阅者模式，这会反过来将变化广播并传播到所有绑定的对象和元素。

 vueJS 的思路流程：发布者dep发出通知 => 主题对象subs收到通知并推送给订阅者 => 订阅者watcher执行相应操作

2.脏值检查（angular.js）

思路：angular.js 是通过脏值检测的方式比对数据是否有变更，来决定是否更新视图，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()

3.数据劫持（Vue.js）

思路： vue.js 则是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。

Object.defineProperty
作用定义：直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性， 并返回这个对象。
Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)
参数 obj => 要在其上定义属性的对象;
　　 prop => 要定义或修改的属性的名称;
　　 descriptor => 将被定义或修改的属性描述符。

　　属性描述符 => 数据描述符和存取描述符，两者取一
　　　　数据描述符: 具有值的属性
　　　　存取描述符: 由getter-setter函数对描述的属性

　　　　具有的属性：

　　　　

            注：configurable 可配置性相当于属性的总开关，只有为true时才能设置，而且不可逆

　　            enumerable  是否可枚举，为false时for..in以及Object.keys()将不能枚举出该属性

　　            writable 是否可写，为false时将不能够修改属性的值

　　　　　　get 一个给属性提供 getter 的方法

　　　　　　set 一个给属性提供 setter 的方法

返回值  被传递给函数的对象obj。

示例：

        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);
            }
        });

        obj.hello;  // 触发 getter =>get val:undefined 
        obj.hello='111'; // 触发 setter =>set val:111
        obj.hello;  // 触发 getter =>get val:111    

 vue 实现双向绑定

实现mvvm的双向绑定的步骤：
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

流程图：

流程解析：

从图中可以看出，当执行 new Vue() 时，Vue 就进入了初始化阶段，一方面Vue 会遍历 data 选项中的属性，并用 Object.defineProperty 将它们转为 getter/setter，实现数据变化监听功能；另一方面，Vue 的指令编译器Compile 对元素节点的指令进行解析，初始化视图，并订阅Watcher 来更新视图， 此时Wather 会将自己添加到消息订阅器中(Dep),初始化完毕。当数据发生变化时，Observer 中的 setter 方法被触发，setter 会立即调用Dep.notify()，Dep 开始遍历所有的订阅者，并调用订阅者的 update 方法，订阅者收到通知后对视图进行相应的更新。因为VUE使用Object.defineProperty方法来做数据绑定，而这个方法又无法通过兼容性处理，所以Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器。另外，查看vue原代码，发现在vue初始化实例时， 有一个proxy代理方法，它的作用就是遍历data中的属性，把它代理到vm的实例上，这也就是我们可以这样调用属性：vm.a等于vm.data.a。

Observer

利用Obeject.defineProperty()来监听属性变动，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

当给这个对象的某个值赋值，就会触发setter，进而监听到数据变化

监听到变化之后通知订阅者，需要实现一个消息订阅器Dep，通过维护一个数组subs，用来收集订阅者，数据变动触发notify，再调用订阅者的update方法

流程图：

完整代码：

function Observer(data) {
    this.data = data;
    this.walk(data);
}

Observer.prototype = {
    walk: function(data) {
        var me = this;
        Object.keys(data).forEach(function(key) {
            me.convert(key, data[key]);
        });
    },
    convert: function(key, val) {
        this.defineReactive(this.data, key, val);
    },

    defineReactive: function(data, key, val) {
        var dep = new Dep();
        var childObj = observe(val);

        Object.defineProperty(data, key, {
            enumerable: true, // 可枚举
            configurable: false, // 不能再define
            get: function() {
                // 添加订阅者watcher到主题对象Dep
                if (Dep.target) {
                    dep.depend();
                }
                return val;
            },
            set: function(newVal) {
                if (newVal === val) {
                    return;
                }
                val = newVal;
                // 新的值是object的话，进行监听
                childObj = observe(newVal);
                // 通知订阅者
                dep.notify();
            }
        });
    }
};

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

    return new Observer(value);
};


var uid = 0;

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

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

    depend: function() {
        Dep.target.addDep(this);
    },

    removeSub: function(sub) {
        var index = this.subs.indexOf(sub);
        if (index != -1) {
            this.subs.splice(index, 1);
        }
    },

    notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
            sub.update();
        });
    }
};

Dep.target = null;

  

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、定义一个update()方法
3、在Observe中，待属性变动触发dep.notice()发出通知，调用watcher实例自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调

完整代码：

function Watcher(vm, expOrFn, cb) {
    this.cb = cb; // 回调函数
    this.vm = vm; // this 调用对象
    this.expOrFn = expOrFn; // watch的对象的key
    this.depIds = {};
    console.log(typeof expOrFn, expOrFn);
    if (typeof expOrFn === 'function') { // function
        this.getter = expOrFn;
    } else { // express
        // this.getter 等于 this.parseGetter 的return返回的匿名函数
        this.getter = this.parseGetter(expOrFn);
    }
    // 调用get方法，从而触发getter
    // this.get() ==> this.getter.call(this.vm, this.vm) ==> this.parseGetter(expOrFn)
    // this.value = parseGetter中return匿名函数的返回值
    this.value = this.get();
}

Watcher.prototype = {
    update: function() {
        this.run(); // 属性值变化收到通知，每次data属性值变化触发dep.notify()
    },
    run: function() {
        var value = this.get(); // 取到最新值
        var oldVal = this.value;
        if (value !== oldVal) { // 新值与旧值比较
            this.value = value;
            this.cb.call(this.vm, value, oldVal); // 执行Compile中绑定的回调，更新视图
        }
    },
    addDep: function(dep) {
        // 1. 每次调用run()的时候会触发相应属性的getter
        // getter里面会触发dep.depend()，继而触发这里的addDep
        // 2. 假如相应属性的dep.id已经在当前watcher的depIds里，说明不是一个新的属性，仅仅是改变了其值而已
        // 则不需要将当前watcher添加到该属性的dep里
        // 3. 假如相应属性是新的属性，则将当前watcher添加到新属性的dep里
        // 如通过 vm.child = {name: 'a'} 改变了 child.name 的值，child.name 就是个新属性
        // 则需要将当前watcher(child.name)加入到新的 child.name 的dep里
        // 因为此时 child.name 是个新值，之前的 setter、dep 都已经失效，如果不把 watcher 加入到新的 child.name 的dep中
        // 通过 child.name = xxx 赋值的时候，对应的 watcher 就收不到通知，等于失效了
        // 4. 每个子属性的watcher在添加到子属性的dep的同时，也会添加到父属性的dep
        // 监听子属性的同时监听父属性的变更，这样，父属性改变时，子属性的watcher也能收到通知进行update
        // 这一步是在 this.get() --> this.getVMVal() 里面完成，forEach时会从父级开始取值，间接调用了它的getter
        // 触发了addDep(), 在整个forEach过程，当前wacher都会加入到每个父级过程属性的dep
        // 例如：当前watcher的是'child.child.name', 那么child, child.child, child.child.name这三个属性的dep都会加入当前watcher
        if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) {
            dep.addSub(this);
            this.depIds[dep.id] = dep;
        }
    },
    get: function() {
        Dep.target = this; // 将当前订阅者指向自己
        console.log(Dep.target);
        var value = this.getter.call(this.vm, this.vm); // 触发getter，添加自己到属性订阅器中
        Dep.target = null; // 添加完毕，重置
        console.log(Dep.target);
        return value;
    },

    parseGetter: function(exp) {
        if (/[^w.$]/.test(exp)) return;

        var exps = exp.split('.');
        //  this.getter.call(this.vm, this.vm)的第二个this.vm 传入 obj
        return function(obj) {
            for (var i = 0, len = exps.length; i < len; i++) {
                if (!obj) return;
                obj = obj[exps[i]];
            }
            return obj;
        }
    }
};

实例化Watcher的时候，调用get()方法，通过Dep.target = watcher实例 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，watcher实例就能收到更新通知

Compile

 Compile 指令实现，解析指令，模版渲染，更新视图，并将每个指令对应的节点绑定更新函数new Updater()，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

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；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

流程图：

完整代码：

function Compile(el, vm) {
    this.$vm = vm;
    this.$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 = {
    // dom节点 转化为 Fragment文档碎片
    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;
    },

    init: function() {
        this.compileElement(this.$fragment);
    },

    compileElement: function(el) {
        var childNodes = el.childNodes,
            me = this;

        [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
            var text = node.textContent; // 文本内容
            var reg = /{{(.*)}}/; // 匹配{{}}花括号

            if (me.isElementNode(node)) { //节点类型为元素
                me.compile(node);
            } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) { //节点类型为text
                me.compileText(node, RegExp.$1);
            }

            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                me.compileElement(node);
            }
        });
    },

    // 编译 解析 元素节点
    compile: function(node) {
        var nodeAttrs = node.attributes,
            me = this;

        [].slice.call(nodeAttrs).forEach(function(attr) {
            var attrName = attr.name;
            if (me.isDirective(attrName)) {
                var exp = attr.value; // 属性值
                var dir = attrName.substring(2); // v-on: 
                if (me.isEventDirective(dir)) { // 事件指令 on
                    compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
                } else { // 普通指令
                    compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
                }

                node.removeAttribute(attrName);
            }
        });
    },
    // 编译 解析 文本节点
    compileText: function(node, exp) {
        compileUtil.text(node, this.$vm, exp);
    },

    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;
    }
};

// 指令处理集合
var compileUtil = {
    text: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'text');
    },

    html: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'html');
    },

    model: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'model');

        var me = this,
            val = this._getVMVal(vm, exp);
        node.addEventListener('input', function(e) {
            var newValue = e.target.value;
            if (val === newValue) {
                return;
            }

            me._setVMVal(vm, exp, newValue);
            val = newValue;
        });
    },

    class: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'class');
    },

    bind: function(node, vm, exp, dir) {
        var updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
        // 初始化 渲染视图
        updaterFn && updaterFn(node, this._getVMVal(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) {
            // 监测到数据变化，更新视图
            updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
        });
    },

    // 事件处理
    eventHandler: function(node, vm, exp, dir) {
        var eventType = dir.split(':')[1],
            fn = vm.$options.methods && vm.$options.methods[exp];

        if (eventType && fn) {
            node.addEventListener(eventType, fn.bind(vm), false);
        }
    },

    _getVMVal: function(vm, exp) {
        var val = vm;
        exp = exp.split('.');
        exp.forEach(function(k) {
            val = val[k];
        });
        return val;
    },

    _setVMVal: function(vm, exp, value) {
        var val = vm;
        exp = exp.split('.');
        exp.forEach(function(k, i) {
            // 非最后一个key，更新val的值
            if (i < exp.length - 1) {
                val = val[k];
            } else {
                val[k] = value;
            }
        });
    }
};

// 更新函数集合
var updater = {
    textUpdater: function(node, value) {
        node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },

    htmlUpdater: function(node, value) {
        node.innerHTML = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    },

    classUpdater: function(node, value, oldValue) {
        var className = node.className;
        className = className.replace(oldValue, '').replace(/s$/, '');

        var space = className && String(value) ? ' ' : '';

        node.className = className + space + value;
    },

    modelUpdater: function(node, value, oldValue) {
        node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    }
};

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，Compile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。

完整代码：

function MVVM(options) {
    this.$options = options || {};
    var data = this._data = this.$options.data;
    var me = this;

    // 数据代理
    // 实现 vm.xxx -> vm._data.xxx
    Object.keys(data).forEach(function(key) {
        me._proxyData(key);
    });

    // 初始化computed
    this._initComputed();

    // 调用observe，监测数据是否变化
    observe(data, this);

    // 编译解析指令模板
    this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)
}

MVVM.prototype = {
    $watch: function(key, cb, options) {
        new Watcher(this, key, cb);
    },

    _proxyData: function(key, setter, getter) {
        var me = this;
        setter = setter ||
            Object.defineProperty(me, key, {
                configurable: false,
                enumerable: true,
                get: function proxyGetter() {
                    return me._data[key];
                },
                set: function proxySetter(newVal) {
                    me._data[key] = newVal;
                }
            });
    },

    _initComputed: function() {
        var me = this;
        var computed = this.$options.computed;
        if (typeof computed === 'object') {
            Object.keys(computed).forEach(function(key) {
                Object.defineProperty(me, key, {
                    get: typeof computed[key] === 'function' ?
                        computed[key] : computed[key].get,
                    set: function() {}
                });
            });
        }
    }
};

数据双向绑定的简单实现 实例

<!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.$frag = this.nodeToFragment(node, vm);
        console.log('vm===>', vm);
        console.log('$frag=>>>',this.$frag) // #document-fragment
        return this.$frag;
      }
    }
    Compile.prototype = {
      nodeToFragment: function(node, vm) {
        var self = this;
        var frag = document.createDocumentFragment();
        var child;

        
        console.log('node=>>>', node) // #app 节点


        while(child = node.firstChild) {
          console.log('child=>>>', 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 = /{{(.*)}}/;
        console.log('reg===>', reg);
        console.log('node.nodeType==>>', node.nodeType);


        //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data中的属性名 [text]
              console.log('name===>',name);
              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) {
           console.log('node.nodeValue==>>', node.nodeValue);
           console.log(reg.test(node.nodeValue))
          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');
            console.log(vm, node, name)
          }
        }
      },
    }
    function Dep() {
      this.subs = [];
    }
    Dep.prototype = {
      addSub: function(sub) {
        this.subs.push(sub);
      },
      notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
          sub.update();
        })
      }
    }
    // node => dom真实节点
    // name => data 属性key
    // 
    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();
        // console.log('node, type=>', this.node, this.type);
        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
        // console.log('value, name=>',this.value, this.name)
      }
    }
    function defineReactive (obj, key, val) {
      var dep = new Dep();
      Object.defineProperty(obj, key, {
        get: function() {
          console.log(Dep.target)
          // <input type="text" id="a" v-model="text"> => Watcher {name: "text", node: input#a, vm: Vue, type: "value"}
          // {{text}} => Watcher {name: "text", node: text, vm: Vue, type: "nodeValue"}
           //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) {
          console.log(newVal === val, val, 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;
      // console.log(this)
      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'
      }
    });
    console.log(vm)
  </script>
  </body>
</html>

完整代码：https://github.com/136shine/MVVM_ada

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

　　　https://segmentfault.com/a/1190000006599500

         http://baijiahao.baidu.com/s?id=1596277899370862119&wfr=spider&for=pc