[转]vue原理简介

写vue也有一段时间了，对vue的底层原理虽然有一些了解，这里总结一下。

vue.js中有两个核心功能：响应式数据绑定，组件系统。主流的mvc框架都实现了单向数据绑定，而双向绑定无非是在单向绑定基础上给可输入元素添加了change事件，从而动态地修改model和view。

1. MVC，MVP，MVVM

1.1 MVC

MVC模式将软件分为下面三个部分

1.视图（View）：用户界面
2.控制器（Controller）：业务逻辑
3.模型（Model）：数据保存

MVC各个部分之间通信的方式如下：

1.视图传送指令到控制器
2.控制器完成业务逻辑后要求模型改变状态
3.模型将新的数据发送到视图，用户得到反馈

示意图如下：

以上所有通信都是单向的。接受用户指令的时候，MVC有两种方式，一种是通过视图接受指令，然后传递给控制器。另一种是用户直接给控制器发送指令。

实际使用中可能更加灵活，下面是以Backbone.js为例说明。

1.用户可以向视图（View）发送指令（DOM事件），再由View直接要求Model改变状态。
2.用户也可以向Controller发送指令（改变URL触发hashChange事件），再由Controller发送给View。
3.Controller很薄，只起到路由作用，而View非常厚，业务逻辑都放在View。所以Backbone索性取消了Controller，只保留了Router（路由器）

MVC模式体现了“关注点分离”这一设计原则，将一个人机交互应用涉及到的功能分为三部分，Model对应应用状态和业务功能的封装，可以将它理解为同时包含数据和行为的领域模型，Model接受Controller的请求并完成相应的业务处理，在应用状态改变的时候可以向View发出通知。View实现可视化界面的呈现和用户的交互操作，VIew层可以直接调用Model查询状态，Model也可以在自己状态发生变化的时候主动通知VIew。Controller是Model和View之间的连接器，用于控制应用程序的流程。View捕获用户交互操作后直接发送给Controller，完成相应的UI逻辑，如果涉及业务功能调用Controller会调用Model，修改Model状态。Controller也可以主动控制原View或者创建新的View对用户交互予以响应。

1.2 MVP

MVP模式将Controller改名为Presenter，同时改变了通信方向，如下图：

1.各部分之间的通信都是双向的。
2.视图（View）和模型（Model）不发生联系，都是通过表现（Presenter）传递
3.View非常薄，不部署任何业务逻辑，称为被动视图（Passive View），即没有任何主动性，而Presenter非常厚，所有逻辑都这里。

MVP适用于事件驱动的应用架构中，如asp.net web form，windows forms应用。

1.3 MVVM

MVVM模式将Presenter层替换为ViewModel，其他与MVP模式基本一致，示意图如下：

它和MVP的区别是，采用双向绑定，视图层（View）的变动，自动反映在ViewModel，反之亦然。Angular和Vue，React采用这种方式。

MVVM的提出源于WPF，主要是用于分离应用界面层和业务逻辑层，WPF，Siverlight都基于数据驱动开发。

MVVM模式中，一个ViewModel和一个View匹配，完全和View绑定，所有View中的修改变化，都会更新到ViewModel中，同时VewModel的任何变化都会同步到View上显示。之所以自动同步是ViewModel中的属性都实现了observable这样的接口，也就是说当使用属性的set方法，会同时触发属性修改的事件，使绑定的UI自动刷新。

2. 访问器属性

访问器属性是一种特殊的属性，不能再对象中直接定义访问器属性，必须通过defineProperty()方法定义访问器属。

Object.defineProperty()方法直接在对象上定义一个新属性，或修改一个对象现有的属性，并返回这个对象。该方法允许精确添加或者修改对象的属性。通过赋值操作（例如object.name = xxx）添加的普通属性是可枚举的，可枚举（for ... in或Object.keys方法），这些属性的值可以被修改或删除。默认情况下，使用Object.defineProperty()添加的属性值是不可修改的。 方法的原型如下：

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)
obj:要在其上定义属性的对象
prop: 要定义或者修改的属性名字
descriptor: 将被定义或修改的属性描述符

对象里目前存在的属性描述符可以归纳为两类：数据描述符和存取描述符。数据描述符是一个具有值的属性，configurable为true时，这个值可是可写的，否则不可写。存取描述符是由getter，setter函数描述的属性。描述符必须是这两种类型（数据描述符和读取描述符）之一，不可能同时是这两者。

数据描述符和存取描述符必须有下面可选键值：

1. configurable：当且仅当改属性的configurable为true的时候，该属性描述符才能被修改，同时该属性也能从对应的对象上被删除。默认为false。
2. enumerable：当且仅当改属性的enmerable为true的时候，改属性才能出现在对象的枚举属性中，默认为false。

数据描述符同时具有以下可选键值：

1. value：该属性对应的值。可以是任何JavaScript有效值，数值，对象，函数等，默认为undefined。
2. writable：当且仅当改属性的writable为true时，value才能被赋值运算符改变，就是用“=”赋值。默认为false。

存取描述符同时具有以下可选键值：

1. get：一个给属性提供getter的方法，如果没有getter则为undefined。访问这个属性的时候，该方法会被执行，没有参数，但是会传入this对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。默认为undefined。
2. set：一个给属性提供setter的方法，如果没有setter则为undefined。当属性值被修改的时候，触发这个setter方法。这个方法接受唯一参数，即改属性新的参数值。默认为undefined。

如果一个描述符没有value，writable，get，set任意一个关键字，那么它将被认为是一个数据描述符。如果一个描述符同时有（value或writable）和（get或set）关键字，会产生一个异常。

这些选项不一定是自身属性，如果是继承来的也要考虑。为了确认保留这些默认值是自己定义的，可能要在这之前冻结Object.property，明确指定所有的选项，或者通过Object.create(null)将__proto__属性指向null，要不然使用起来就有些混乱。下面使用Object.create(null)方法来给对象obj定义一个“干净”的属性。

    // 使用__prop__定义
   var obj = {}
   var descriptor = Object.create(null);
   // 默认没有enumberable，configurable，writable
   descriptor.value = 'static';
   Object.defineProperty(obj, 'key', descriptor);
   console.log(obj); 

代码输出结果如下：

1. 定义一个空对象obj
2. 定义一个属性描述符descriptor，使用Object.Create方法继承null对象，这样没有继承属性
3. 设置数据描述符value，值为‘static’
4. 使用Object.defineProperty方法给obj对象定义key属性，使用descriptor描述符，描述符中只有一个数据描述符value，其他的都是默认值

上面的语句和下面的效果是一样的，就是使用Object.defineProperty方法给obj对象设置一个key属性，属性的属性描述符都是默认值：

    // 显示定义
    var obj = {}
    Object.defineProperty(obj, 'key', {
        enumerable: false,
        configurable: false,
        writable: false,
        value: "statics"
    });
    console.log(obj); 

输出如下：

还可以循环使用同一对象最为对象描述符使用，代码如下：

    // 循环使用统一对象
    function withValue (value) {
        var d = withValue.d || (
            withValue.d = {
                enumerable: false,
                writable: false,
                configurable: false,
                value: null
            }
        );
        d.value = value;
        return d;
    }

    var obj = {}
    Object.defineProperty(obj, 'key', withValue('static'));
    console.log(obj); 

输出结果如下：

如果对象中不存在指定的属性，Object.defineProperty()就创建这个属性。当描述符中省略某些字段时，这些字段将使用它们的默认值。拥有布尔值的字段的默认值都是false，value，get，set字段默认值是undefined。一个没有get，set，value，writable定义的属性被称为“通用的”，并被键入为一个数据描述符。

    // 在对象中添加一个属性与数据描述符的实例, 对象o拥有了属性a，值为37
    var obj = {};
    Object.defineProperty(obj, "a", {
        value: 37,
        writable: false,
        enumerable: false,
        configurable: true
    });
    console.log(obj); 

输出结果如下：

 

    // 在对象中添加一个属性与数据描述符的实例, 对象o拥有了属性a，值为37
    var obj = {};
    Object.defineProperty(obj, "a", {
        value: 37,
        writable: false,
        enumerable: false,
        configurable: true
    });
    console.log(obj);

 输出结果如下：

    // 在对象中添加一个属性与存取描述符,对象o拥有了属性b，值为38
    var bValue;
    Object.defineProperty(obj, 'b', {
    get: function () {
       return bValue;
    },
    set: function (newValue) {
       bValue = newValue;
    },
    enumerable: true,
    configurable: true
    });
    // o.b的值现在总是与bValue相同，除非重新定义o.b
    bValue = 200;
    console.log(obj.b); 

 输出结果如下： 

    // 数据描述符和存取描述符不能混合使用，否则会报错
    var obj = {};
    Object.defineProperty(obj, 'confict', {
        value: '0x9f91102',
        get: function () {
            return 0xdeadbeef;
        }
    });
    // 报错：Uncaught TypeError: Invalid property descriptor. Cannot both specify accessors and a value or writable attribute, #<Object> 

2.1 修改属性

如果属性已经存在，Object.defineProperty()方法将尝试根据描述符中的值以及对象当前的配置来修改这个属性。如果旧对象描述符configurable为false，则属性被认为是“不可配置的”，并且没有属性可以改变（除了单向改变writable为false）。当属性不可配置时，不能再数据和访问器属性类型之间切换。当时图改变不可配置属性（除了writable属性之外）的值时会抛出TypeError，除非当前值和心智相同。

2.2 Writable属性

当writable属性设置为false时，改属性称为“不可写”。它不能被重新分配。

    // 创建一个新对象
    var o = {};
    Object.defineProperty(o, 'a', {
        value: 37,
        configurable: false,
        writable: false
    });
    console.log(o.a); // 输出37
    o.a = 38;
    console.log(o.a); // writable属性为false，o.a的值仍然是37，如果是严格模式，这里会抛错："a" is read-only

2.3 Enumerable特性

enumerable定义了对象的属性是否可以在for...in循环和Object.keys()中枚举。

    var o = {};
    Object.defineProperty(o, 'a', {value: 1, enumerable: true});
    Object.defineProperty(o, 'b', {value: 2, enumerable: false});
    // 没有设置 enumberable属性默认值是false
    Object.defineProperty(o, 'c', {value: 3});
    // 如果使用直接赋值的方式创建对象属性，则这个属性的enumerable为true
    o.d = 4;
    console.log(Object.keys(o)); // 输出["a", "d"]
    console.log(o.propertyIsEnumerable('a')); // 输出true
    console.log(o.propertyIsEnumerable('b')); // 输出false
    console.log(o.propertyIsEnumerable('c')); // 输出false
    console.log(o.propertyIsEnumerable('d')); // 输出true 

2.4 Configurable特性

configurable特性表示对象的属性是否可以被删除，以及除writable特性外的其他特性是否可以被修改

    var o = {};
    Object.defineProperty(o, 'a', {
        get: function () {
            return 1;
        },
        configurable: false
    });
    console.log(o.a); // 输出1

    Object.defineProperty(o, 'a', {configurable: true}); // Uncaught TypeError: Cannot redefine property: a
    Object.defineProperty(o, "a", {enumerable: true}); // Uncaught TypeError: Cannot redefine property: a
    Object.defineProperty(o, "a", {
        set: function () {
        }
    }); // Uncaught TypeError: Cannot redefine property: a
    Object.defineProperty(o, "a", {
        get: function () {
        }
    }); // Uncaught TypeError: Cannot redefine property: a
    delete o.a;
    console.log(o.a); // 对染delete语句没有报错，但是没有真正删除a属性，输出1

2.5 添加多个属性和默认值

使用点运算符和Object.defineProperty()为对象的属性赋值，数据描述符的属性默认值是不同的。

    var o = {};
    o.a = 1;
    // 上面使用点语法定义属性，等同于下面代码，注意writable，configurable，enumerable的默认属性为false，但是这里使用点语法是true
    Object.defineProperty(o, "a", {
        value: 1,
        writable: true,
        configurable: true,
        enumerable: true
    });

    Object.defineProperty(o, "a", {value: 1});
    // 上面使用Object.defineProperty()定义属性，等同于下面代码
    Object.defineProperty(o, "a", {
        value: 1,
        writable: false,
        configurable: false,
        enumerable: false
    });

2.6 一般的getter和setter

下面的例子展示如何实现一个自存档对象，当设置temperture属性时，archive数组就会获取日志

   function Archiver () {
       var temperature = null;
       var archiver = [];
       Object.defineProperty(this, 'temperature', {
           get: function () {
               console.log('get!');
               return temperature;
           },
           set: function (value) {
               temperature = value;
               archiver.push({val: temperature});
           }
       });
       this.getArchive = function () {
           return archiver;
       }
   }

   var arc = new Archiver();
   console.log(arc.temperature); // 输出get，但是arc.temperature是null
   arc.temperature = 11; // 触发archiver.push({val: temperature})
   arc.temperature = 13; // 触发archiver.push({val: temperature})
   console.log(arc.getArchive()); // 输出[{val: 11}, {val: 13}]

1. 定义一个方法类Archive，在内部有私有变量temperature，archiver，
2. 在方法内使用Object.defineProperty()方法定义属性temperature，定义存取描述符get，放回私有变量temperature，定义存取描述符set，用传递的参数给私有变量temperature赋值
3. 定义特权方法getArchive，返回私有变量temperature
4. 使用new操作符定义类Archive实例arc
5. 输出实例arc的temperature属性，调用get方法，返回私有变量temperature的值null
6. 给实例arc的temperatur属性赋值，调用set方法，传递参数11，触发archiver.push({val: 11})
7. 给实例arc的temperatur属性赋值，调用set方法，传递参数13，触发archiver.push({val: 13})
8. 输出实例arc的temperature属性，调用get方法，返回私有变量temperature的值[{val: 11}, {val: 13}]

   var pattern = {
       get: function () {
           return 'I alway return this string,whatever you have assigned';
       },
       set: function () {
           console.log('给属性myname赋值')
           this.myname = 'this is my name string';
       }
   }
   function TestDefineSetAndGet () {
       Object.defineProperty(this, 'myproperty', pattern);
   }
   var instance = new TestDefineSetAndGet();
   instance.myproperty = 'test'; // 输出 “给属性myname赋值”
   console.log(instance.myproperty); // 输出 “I alway return this string,whatever you have assigned”
   console.log(instance.myname); // 输出 “this is my name string”

1. 定义属性描述符pattern，属性描述符上有存取描述符get，返回字符串“I alway return this string,whatever you have assigned”，存取描述符set，先输出“给属性myname赋值”，给当前对象的myname属性赋值“this is my name string”
2. 定义类方法TestDefineSetAndGet，方法内部使用Object.defineProperty()给当前对象定义一个属性“ myproperty”，使用属性描述符pattern
3. 使用new操作符定义类TestDefineSetAndGet的实例instance
4. 给实例的属性myproperty赋值“test”，因为使用Object.defineProperty给对象定义属性的时候没有指定writable，这里赋值无效。在get函数里返回的是固定值。在set函数里输出“给属性myname赋值”
5. 输出实例的属性myproperty，访问get函数，返回“I alway return this string,whatever you have assigned”
6. 输出实例的属性myname，因为访问过set函数，在setg函数中给当前对象赋过值，所以myname的值为“this is my name string”

2.7 继承属性

如果访问者的属性是被继承的，它的get和set方法会在子对象的属性被访问或者修改时调用。如果这些方法用一个变量保存，会被所有对象共享。

    function myClass () {
    }
    var value;
    Object.defineProperty(myClass.prototype, 'x', {
        get () {
            return value
        },
        set (x) {
            value = x;
        }
    });
    var a = new myClass();
    var b = new myClass();
    a.x = 1;
    console.log(a.x); // 1
    console.log(b.x); // 1 

在类myClass的原型对象上定义了x属性，这个属性会被类myClass的所有实例共享。通过将值保存在另一个属性中固定，在get，set中，this指向某个被访问和修改属性的对象。

代码如下： 

        var obj = {}
        Object.defineProperty(obj, 'hello', {
            get: function () {
                console.log('get方法被调用')
            },
            set: function (v) {
                console.log("set方法被调用了，参数是" + v)
            }
        })
        obj.hello; // get方法被调用
        obj.hello = 'abc'; // set方法被调用了，参数是abc 

 可以像普通属性一样读取，设置访问器属性，访问器属性比较特殊，读取或设置访问器属性的值其实是调用内部get，set方法来操作属性。为属性赋值，就是调用set方法并使用参数给属性赋值。get，set方法内部的this指针指向obj，这意味着get和set方法可以操作对象内部的值。另外，访问器属性会覆盖同名的普通属性，因为访问器属性优先访问，同名的属性会被忽略。 

    function myClass () {
    }
    Object.defineProperty(myClass.prototype, 'x', {
        get () {
            return this.stored_x;
        },
        set (x) {
            this.stored_x = x;
        }
    });
    var a = new myClass();
    var b = new myClass();
    a.x = 1;
    console.log(a.x); // 1
    console.log(b.x); // undefined

 不像访问者属性，值属性始终在对象自身上设置，而不是一个原型。如果一个不可写的属性被继承，它仍然可以防止修改对象的属性。

    function myClass () {
    }
    myClass.prototype.x = 1;
    Object.defineProperty(myClass.prototype, 'y', {
        writable: false,
        value: 1
    });
    var a = new myClass();
    a.x = 2;
    console.log(a.x); // 2
    console.log(myClass.prototype.x); // 1
    a.y = 2;
    console.log(a.y); // 1
    console.log(myClass.prototype.y); // 1 

1. 定义方法类myClass
2. 在方法原型对象上通过点语法定义属性x，值为1，它是可写的，可配置的，可枚举的
3.  通过Object.defineProperty()方法在方法原型上定义属性y，它是可写的，不可配置的，不可枚举的
4. 定义一个myClass类的实例
5. 访问实例的属性x，赋值为2，对象本身没有这个属性，在它原型对象上有这个属性，这个属性是可写的，赋值为2
6. 输出实例x的属性为2
7. 输出方法类myClass的原型对象上的属性x是1
8. 访问实例的属性y，它是通过Object.defineProperty()方法定义的，是不可写的，赋值为2，它的值仍然是1
9. 出事方法类myClass的原型对象上的属性y，它仍然是1

介绍完访问器属性之后我们来看看vue是如何实现双向绑定的。

3. vue.js双向绑定

3.1. 极简双向绑定

vue.js最重要的概念是数据双向绑定，也是MVVM主要特点。

html代码：

    <input type="text" id="a">
    <span id="b"></span>

 JavaScript代码：

        var obj = {};
        Object.defineProperty(obj, 'hello', {
            set: function (newVal) {
              document.getElementById('a').value = newVal;
              document.getElementById('b').innerHTML = newVal;
            }
        })
        document.addEventListener('keyup', function (e) {
          obj.hello = e.target.value;
        });

 效果：

这个效果就是在文本框中输入的值会显示在旁边的<span>标签里。这个例子就是双向绑定的实现，但是仅仅为了说明原理，这个和我们平时用的vue.js还有差距，下面是我们常见的vue.js写法

html代码：

    <input type="text" v-model="text">
    {{ text }} 

JavaScript代码：

  var vm = new Vue({
    el: 'app',
    data: {
      text: 'hello world'
    }
  }) 

为了实现这样的容易理解的代码vue.js背后做了很多工作，我们一一分解。

1. 输入框以及文本节点与data中的数据绑定显示
2. 输入框变化的时候，data中的数据同步变化。即MVVM中 view => viewmodel的变化
3. data中的数据变化时，文本节点显示的内容同步变化。即MVVM中viewmode => view的变化

3.2 数据初始化绑定

介绍数据初始化绑定之前先说一下DocumentFragment。DocumentFragment（文档片段）可以看做是节点容器，它可以包含多个子节点，可以把它插入到DOM中，只有它的子节点会插入目标节点，所以可以把它看做是一组节点容器。使用DocumentFragment处理节点速度和性能优于直接操作DOM。Vue进行编译的时候就是将挂载目标的所有子节点劫持到DocumentFragment中，经过处理后再将DocumentFragment整体返回到挂载目标。实例代码如下：

        var dom = nodeToFragment(document.getElementById("app"));
        console.log(dom);
        function nodeToFragment (node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;
            while (child = node.firstChild) {
                flag.appendChild(child); // 劫持node的所有节点
            }
            return flag;
        }
        document.getElementById("app").appendChild(dom); 

有了文档片段之后再看看初始化绑定。

html代码：

<div id="app">
    <input type="text" v-model="text">
    {{text}}
</div> 

JavaScript代码：

    function compile (node, vm) {
        var reg = /{{(.*)}}/;
        // 节点类型为元素,使用node.nodeType属性
        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.value = vm.data[name]; // 将data的值赋给该node
                    node.removeAttribute('v-model');
                }
            }
        }
        // 节点类型为text,使用node.nodeType属性
        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.data[name]; // 将该data的值付给该node
            }
        }
    }

    function nodeToFragment (node, vm) {
        var flag = document.createDocumentFragment();
        var child;
        while (child = node.firstChild) {
            compile(child, vm);
            // 将子节点劫持到文档片段中
            flag.appendChild(child);
        }
        return flag;
    }

    // 构造函数
    function Vue (options) {
        this.data = options.data;
        var id = options.el;
        var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
        // 编译完成后把dom返回到app中
        document.getElementById(id).appendChild(dom);
    }

    var vm = new Vue({
        el: 'app',
        data: {
            text: 'hello world'
        }
    }); 

最终效果：

我们看到hello word已经绑定到input标签和节点中了

先看compile方法，这个方法主要负责给node节点赋值
1. compile方法接收两个参数，第一个是DOM节点，第二个vm是当前对象
2. 判断dom节点类型，如果是1，表示元素（这里判断不太严谨，只是为了说明原理），在node节点的所有属性中查找nodeName为“v-model”的属性，找到属性值，这里是“text”。用当前对象中名字为“text”的属性值给节点赋值，最后删除这个属性，就是删除节点的v-model属性。
3. 判断dom节点类型，如果是3，表示是节点内容，用正则表达式判断是“{{text}}”这样的字符串，用当前对象中名字为“text”的属性值给节点赋值，直接覆盖掉“{{text}}”
4.这里是简单的例子，实际情况是dom结构要比这个复杂的多，可能会递归的寻找节点，判断节点类型，操作赋值。

nodeToFragment方法负责创建文档片段，并将compile处理过的子节点劫持到这个文档片段中
1. 创建一个文档片段
2. 循环查找传入的node节点，调用compile方法给节点赋值
3. 将赋值后的节点劫持到文档片段中

Vue构造函数
1. 用传入参数的data属性给当前对象的data属性赋值
2. 用传入参数的id标记查找挂载节点，调用nodeToFragment方法获取劫持后的文档片段，这个过程称为编译
3. 编译完成后，将文档片段插入到指定的当前节点中

实例化vue
1. 实例化一个vue对象，el属性为挂载节点的id，data属性为要绑定的属性及属性值

3.3 响应式数据绑定

 初始化绑定只是实现了第一步，然后我们要实现的是在文本框中输入内容的时候，vue实例中的属性值也跟着变化。思路是在文本框中输入数据的时候，触发文本框的input事件（也可以是keyup，change），在相应的事件处理程序中，获取输入内容赋值给当前vue实例vm的text属性。这里利用上面介绍的Object.defeinProperty()方法来给vue实例中data中的属性重新定义为访问器属性，就是在定义这个属性的时候添加get，set这两个存取描述符，这样给vm.text赋值的时候就会触发set方法。然后在set方法中更新vue实例属性的值。看下面的html，js代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>响应式数据绑定</title>
</head>
<body>
<div id="app">
    <input type="text" v-model="text"/>
    {{ text }}
</div>
<script>
    /**
     * 使用defineProperty将data中的text设置为vm的访问器属性
     * @param obj 对象
     * @param 属性名
     * @param 属性值
     * */
    function defineReactive (obj, key, val) {
        Object.defineProperty(obj, key, {
            get: function () {
                return val
            },
            set: function (newVal) {
                if (newVal === val) {
                    return
                }
                val = newVal
                // 输出日志
                console.log(`set方法触发属性值变化${val}`)
            }
        })
    }
    /**
     * 给vue实例定义访问器属性
     * @param obj vue实例中的数据
     * @param vm vue对象
     * */
    function observe (obj, vm) {
        Object.keys(obj).forEach(function (key) {
            defineReactive(vm, key, obj[key]);
        })
    }
    /**
     * 编译过程，给子节点初始化绑定vue实例中的属性值
     * @param node 子节点
     * @param vm vue实例
     * */
    function compile (node, vm) {
        let reg = /{{(.*)}}/
        // 节点类型为元素
        if (node.nodeType === 1) {
            let attr = node.attributes
            // 解析属性
            for (let i = 0; i < attr.length; i++) {
                if (attr[i].nodeName === 'v-model') {
                    // 获取v-model绑定的属性名，v-model一般是可输入的dom，可修改的dom
                    let name = attr[i].nodeValue
                    // 添加监听事件
                    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;
                    });
                    // 将data的值赋给该node
                    node.value = vm.data[name];
                    node.removeAttribute('v-model')
                }
            }
        }
        // 节点类型为text，这里只是显示数据的dom
        if (node.nodeType === 3) {
            if (reg.test(node.nodeValue)) {
                // 使用震泽表达式获取匹配到的字符串
                let name = RegExp.$1
                name = name.trim()
                // 将data的值赋给该node.nodeValue
                node.nodeValue = vm.data[name]
            }
        }
    }
    /**
     * DocumentFragment文档片段，可以看作节点容器，它可以包含多个子节点，当将它插入到dom中时只有子节点插入到目标节点中。
     * 使用documentfragment处理节点速度和性能要高于直接操作dom。vue编译的时候，就是将挂载目标的所有子节点劫持到documentfragment
     * 中，经过处理后再将documentfragment整体返回到挂载目标中。
     * @param node 节点
     * @param vm vue实例
     * */
    function nodeToFragment (node, vm) {
        var flag = document.createDocumentFragment();
        var child;
        while (child = node.firstChild) {
            compile(child, vm);
            flag.appendChild(child);
        }
        return flag;
    }
    /*vue类*/
    function Vue (options) {
        this.data = options.data
        let data = this.data
        // 给vue实例的data定义访问器属性，覆盖原来的同名属性
        observe(data, this)
        let id = options.el
        let dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this)
        // 编译，劫持完成后将dom返回到app中
        document.getElementById(id).appendChild(dom)
    }

    /*定义一个vue实例*/
    let vm = new Vue({
        el: 'app',
        // 这里的data属性不是访问器属性
        data: {
            text: 'hello world!'
        }
    })
</script>
</body>
</html> 

修改文本框中的内容，vue实例中的属性值也跟着变化，如下截图：

下面不再逐句分析，只说重点的。

1. 在defineReactive方法中，vue实例中的data的属性重新定义为访问器属性，并在set方法中将新的值更新到这个属性上
2. 在observe方法中，遍历vue实例中data的属性，逐一调用defineReactive方法，把他们定义为访问器属性
3. 在compile方法中，如果是input这样的标签，给它添加事件（也可以是keyup，change），监听input值变化，并给vue实例中相应的访问器属性赋值
4. 在Vue类方法中，调用observer方法，传入当前实例对象和对象的data属性，将data属性中的子元素重新定义为当前对象的访问器属性

set方法被触发之后，vue实例的text属性跟着变化，但是<span>的内容并没有变化，下面的内容将会介绍“订阅/发布模式”来解决这个问题。

3.4 双向绑定的实现

在实现双向绑定之前要先学习一下“订阅/发布模式”。订阅发布模式（又称为观察者模式）定义一种一对多的关系，让多个观察者同时监听一个主题对象，主题对象状态发生改变的时候观察者都会得到通知。

发布者发出通知 => 主题对象收到通知并推送给订阅者 => 订阅者执行相应的操作

看下面的代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>订阅/发布模式</title>
</head>
<body>
<script>
    /**
     * 定义一个发布者publisher
     * */
    var pub = {
        publish: function () {
            dep.notify();
        }
    }
    /**
     * 三个订阅者
     * */
    var sub1 = {
        update: function () {
            console.log(1);
        }
    };
    var sub2 = {
        update: function () {
            console.log(2);
        }
    };
    var sub3 = {
        update: function () {
            console.log(3);
        }
    }
    /**
     * 一个主题对象
     * */
    function Dep () {
        this.subs = [sub1, sub2, sub3];
    }
    Dep.prototype.notify = function () {
        this.subs.forEach(function (sub) {
            sub.update();
        })
    }
    // 发布者发布消息，主题对象执行notifiy方法，触发所有订阅者响应，执行update
    var dep = new Dep();
    pub.publish();
</script>
</body>
</html>

 运行结果如下截图：

1. 定义发布者对象pub，对象中定义publish方法，方法调用主题对象实例dep的notify()方法
2. 定义三个订阅者对象，对象中定义update方法，三个对象的update方法分别输出1，2，3
3. 定义一个主题方法类，主题对象中定义数组属性subs，包含三个订阅者对象
4. 在主题方法类的原型对象上定义通知方法notify，方法中循环调用三个订阅者对象的update()方法
5. 实例化主题方法类得到实例dep
6. 调用发布者对象的通知方法notifiy()，分别输出1，2，3

每当创建一个Vue实例的时候，主要做了两件事情，第一是监听数据：observe(data)，第二个是编译HTML：nodeToFragment(id)。
在监听数据过程中，为data的每一个属性生成主题对象dep。
在编译HTML的过程中，为每个与数据绑定相关的节点生成一个订阅者watcher，watcher会将自己添加到相应属性的dep中。
前面已经实现了：修改输入框内容 => 在事件回调函数中修改属性值 => 触发属性set方法。
接下来我们要实现的是：发出通知dep.notify() => 触发订阅者的updata方法 => 更新视图，实现这个目标的关键是如何将watcher添加到关联属性的dep中去。 

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>双向绑定的实现</title>
</head>
<body>
<div id="app">
    <input type="text" v-model="text">
    {{ text }}
</div>
<script>
    /**
     * 使用defineProperty将data中的text设置为vm的访问器属性
     * @param obj 对象
     * @param key 属性名
     * @param val 属性值
     */
    function defineReactive(obj, key, val) {
        // 发布者对象
        var dep = new Dep();
        Object.defineProperty(obj, key, {
            get: function () {
                // 依赖收集，如果主题对象类的静态属性target有值， 此时Watcher方法被调用，给主题对象添加订阅者
                if (Dep.target) dep.addSub(Dep.target);
                return val;
            },
            set: function (newVal) {
                if (newVal === val) return
                val = newVal;
                // 属性被修改时通知变更，主题对象作为发布者收到通知推送给订阅者，订阅者收到消息回调
                dep.notify();
            }
        })
    }

    /**
     * 给vue实例定义访问器属性，将Vue中的data对象中的属性转化成getter，setter
     * @param obj vue实例中的数据
     * @param vm vue对象
     */
    function observe(obj, vm) {
        Object.keys(obj).forEach(function (key) {
            defineReactive(vm, key, obj[key])
        })
    }

    /**
     * DocumentFragment文档片段
     * @param node 节点
     * @param vm vue实例
     * */
    function nodeToFragment(node, vm) {
        var flag = document.createDocumentFragment();
        var child;
        while (child = node.firstChild) {
            // 节点编译，生成Watcher
            compile(child, vm);
            flag.appendChild(child);
        }
        return flag;
    }

    /**
     * 给子节点初始化绑定vue实例中的属性值，并为节点生成Watcher
     * @param node 子节点
     * @param vm vue实例
     */
    function compile(node, vm) {
        var reg = /{{(.*)}}/;
        // 节点类型为元素，可输入的dom
        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') {
                    // 获取v-model绑定的属性名
                    var name = attr[i].nodeValue;
                    node.addEventListener('input', function (e) {
                        // 给相应的data属性赋值，触发set方法
                        vm[name] = e.target.value
                    });
                    // 将data的值赋给该node
                    node.value = vm[name];
                    node.removeAttribute('v-model');
                }
            }
            new Watcher(vm, node, name, 'input')
        }
        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();
                // 将data的值赋给该node，订阅，同上
                new Watcher(vm, node, name, 'text');
            }
        }
    }

    /**
     * 编译 HTML 过程中，为每个与 data 关联的节点生成一个 Watcher，收集依赖的时候会addSub到subs集合中，修改data数据的时候触发dep对象的
     　　　* notify通知所有Wathcer对象去修改对应视图
     * @param vm
     * @param node
     * @param name
     * @param nodeType
     * @constructor
     */
    function Watcher(vm, node, name, nodeType) {
        // 将当前对象赋值给全局变量Dep.target
        Dep.target = this;
        this.name = name;
        this.node = node;
        this.vm = vm;
        this.nodeType = nodeType;
        // 更新
        this.update();
        // 设置为空，避免重复添加订阅者
        Dep.target = null;
    }
    Watcher.prototype = {
        // 更新
        update: function () {
            /**调用get,这里Dep.target不为空，getter中会将当前属性添加到订阅者集合中，update函数执行完之后就不行了*/
            this.get();
            if (this.nodeType === 'text') {
                this.node.nodeValue = this.value;
            }
            if (this.nodeType === 'input') {
                this.node.value = this.value;
            }
        },
        get: function () {
            // this.vm[this.name] 触发getter
            this.value = this.vm[this.name];
        }
    }

    /**
     * 定义一个发布者
     * @constructor
     */
    function Dep() {
        // 订阅者集合
        this.subs = [];
    }

    /**
     * 发布者，添加订阅者和通知变化
     * @type {{addSub: Dep.addSub, notify: Dep.notify}}
     */
    Dep.prototype = {
        // 添加订阅者
        addSub: function (sub) {
            this.subs.push(sub);
        },
        // 轮询订阅者，通知变化，触发更新
        notify: function () {
            this.subs.forEach(function (sub) {
                sub.update();
            });
        }
    };

    /**
     * 定义Vue类
     * @param options Vue参数选项
     * @constructor
     */
    function Vue(options) {
        this.data = options.data;
        var data = this.data;
        observe(data, this);
        var id = options.el;
        // 编译，收集依赖
        var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
        // 编译完成后，将dom返回到app中
        document.getElementById(id).appendChild(dom);
    }

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

最终效果如下截图：

这里不再逐句分析，只把重点说明一下
1. 定义主题对象Dep，对象中有addSub和notify两个方法，前者负责向当前对象中添加订阅者，后者轮询订阅者，调用订阅者的更新方法update()
2. 定义观察者对象方法Watcher，在方法中先将自己赋给一个全局变量Dep.target，其实是给主题类Dep定义了一个静态属性target，可以直接使用Dep.target访问这个静态属性。然后给类定义共有属性name（vue实例中的访问器属性名“text”），node（html标签，如<input>，{{text}}），vm（当前vue实例），nodeType（html标签类型），其次执行update方法，进而执行了原型对象上的get方法，get方法中的this.vm[this.name]读取了vm中的访问器属性，从而触发了访问器属性的get方法，get方法中将wathcer添加到对应访问器属性的dep中，同时将属性值赋给临时变量value。再者，获取属性的值（保存在临时变量value中），然后更新视图。最后将Dep.target设为空。因为它是全局变量，也是watcher与dep关联的唯一桥梁，任何时刻都必须保证Dep.target只有一个值。
3. 在编译方法compile中，劫持子节点的时候，在节点上定义一个观察者对象Watcher
4. defineReactive方法中，定义访问器属性的时候，在存取描述符get中，如果主题对象类的静态属性target有值， 此时Watcher方法被调用，给主题对象添加订阅者。

data中的数据重新定义为访问器属性，get中将当前数据对应的节点添加到主题对象中，set方法中通知数据对应的节点更新。编译过程将data数据生成数据节点，并生成一个观察者来观察节点变化。

4. 总结

本文介绍了vue.js的简单实现以及相关的知识，包含MVC，MVP，MVVM的原理，对象的访问器属性，html的文档片段（DocumentFragment），观察者模式。vue.js的实现主要介绍数据编译（compile），通过文档片段实现数据劫持挂载，通过观察者模式（订阅发布模式）的实现数据双向绑定等内容。

参考：

https://www.cnblogs.com/icebutterfly/p/7977033.html
http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/02/mvcmvp_mvvm.html
https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/defineProperty
https://www.cnblogs.com/kidney/p/6052935.html?utm_source=gold_browser_extension#!comments

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作者：nd
来源：CNBLOGS
原文：https://www.cnblogs.com/tylerdonet/p/9893065.html
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