• 不造个轮子,你还真以为你会写代码了?


    作者:茄果
    链接:https://zhuanlan.zhihu.com/p/24435564
    来源:知乎
    著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。

    最近在琢磨Vue的实现原理,参照着Vue捣鼓了一个轮子,一个轻量的前端MVVM框架,Vue的绑定指令基本都实现了一遍。轮子姑且叫vueuv.js吧,GitHub:qieguo2016/Vueuv,欢迎围观上星星~~

    MVVM原理实现非常巧妙,真心佩服作者的构思;编译部分没用源码的方式实现,自己捣鼓着实现的,过程真是既烧脑也获益良多:

    不造个轮子,你还真以为你会写代码了?

    How to use

    引入vueuv.js后,用法就跟Vue一毛一样了:


    <div id="app">
      {{ message }}
    </div>
    
    var app = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        message: 'Hello Vue!'
      }
    })
    

    渲染后的HTML是这样的:


    <div id="app">
      Hello Vue!
    </div>
    

    其他的指令也是一样的语法,更多指令请看Vue的文档http://cn.vuejs.org/v2/guide/, 这里就不再赘述了。现在Vueuv还没加Filter语法,另外CSS和style指令暂时只支持对象语法,数组语法还没来得及做,什么时候爽了的话我会考虑补上去的~~

    项目地址:qieguo2016/Vueuv,欢迎交流点赞上星星。


    代码目前还是用es5写的,打包也是手动拼装的,这方面不打算折腾了,下面来点干货,分享下基本实现和编码过程的一些思考吧。

    双向绑定核心

    双向绑定的实现核心有两点:1、Object.defineProperty劫持对象的getter、setter,从而实现对数据的监控。2、发布/订阅者模式实现数据与视图的自动同步。

    • Object.defineProperty顾名思义,就是用来定义对象属性的,这里我们主要在getter和setter函数里面插入一些处理方法,当对象被读写的时候处理方法就会被执行了。 关于这个方法的更具体解释,可以看MDN上的解释(戳我);

    • 发布/订阅者模式,其实就是我们addEventListener那套东西。自己手动实现一个也非常简单:

    function EventHandle() {
        var events = {};
        this.on = function (event, callback) {
            callback = callback || function () { };
            if (typeof events[event] === 'undefined') {
                events[event] = [callback];
            } else {
                events[event].push(callback);
            }
        };
    
        this.emit = function (event, args) {
          events[event].forEach(function (fn) {
                fn(args);
            });
        };
    
        this.off = function (event) {
            delete events[event];
        };
    }
    

    视图的变化引发数据更新可以用监听input事件的方式直接修改数据来实现,而数据的变动驱动视图的更新则需要手动实现。 参照订阅发布者模式,我们可以将视图更新方法注册到事件列表中,而更新消息则由setter触发,更新消息会触发视图更新函数,这样就实现了数据到视图的更新。

    模块分析

    为了更好分析整个系统,接下来分成三个大模块来展开。首先是订阅/发布者模式中的发布者,在Vue中发布者就是观察数据模型并发出更新消息的Observer。

    Observer

    我们都知道要在setter里面发布更新消息,但是一个变量会被多个表达式所依赖,怎么找出依赖的表达式并更新呢?如果是用Angular1.x中的脏检查来实现,那么遍历所有被监视的值,找出脏数据然后更新视图就可以了。 但是Vue的实现却是更为精细的依赖管理,找到依赖该变量的表达式列表,然后更新列表中表达式的值,再去更新视图。显然,关键的一步就是依赖列表的构建了。

    想当然的我们肯定是在解析表达式的时候收集变量,然后用一个依赖列表[变量a]的数组/哈希来依次保存依赖该变量a的表达式。Vue的做法也是类似,但是实在是高明太多。直接看代码:(完整版


    Observer.prototype.observe = function (data) {
        var self = this;
        // 设置开始和递归终止条件
        if (!data || typeof data !== 'object') {
            return;
        }
        Object.keys(data).forEach(function (key) {
            self.defineReactive(data, key, data[key]);
        });
    };
    
    Observer.prototype.defineReactive = function (data, key, val) {
        var dep = new Dep();
        var self = this;
        self.observe(val);   // 递归对象属性到基本类型为止
        Object.defineProperty(data, key, {
            enumerable  : true,    // 枚举
            configurable: false,   // 不可再配置
            get         : function () {
                Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
                return val;
            },
            set         : function (newVal) {
                if (val === newVal) {
                    return;
                }
                val = newVal;  // val作为一个闭包,保存最新值
                self.observe(newVal);
                dep.notify();  // 触发通知
            },
        });
    };
    

    setter里面跟我们想的一样,更新数据的时候发出通知,这里我们可能会漏掉的是对newVal的监控,设置值之后当然也要监控新值了。

    再看看getter,可以看到依赖列表是在getter里面添加的!并不是在解析的时候另调用一个方法来创建依赖列表! 而且依赖列表是作为一个闭包存在,每个变量单独一个列表!并不是像我想的那样用一个全局的结构来保存依赖列表! 而由于getter除了初次编译之外后面每次使用都会触发,所以还增加了一个标识来控制是否添加依赖列表,为了能从外部传入,标识挂在了Dep构造函数上! Dep上的属性是被所有Dep的实例共享的,但由于js是单线程的,所以在一个时刻只有一个Dep生效,在添加完监视后移掉target即可保证不会影响到其他变量!

    这一做法堪称神来之笔,并没有很高深的东西,但我相信绝大部分人永远也想不到如此巧妙的实现。

    依赖Dep的构造就很简单了,跟我们上文的EventHandle是一样的,这里加了一点去重(完整代码)。


    function Dep() {
        this.subs = {};
    };
    
    Dep.prototype.addSub = function (target) {
        if (!this.subs[target.uid]) {  //防止重复添加
            this.subs[target.uid] = target;
        }
    };
    
    Dep.prototype.notify = function () {
        for (var uid in this.subs) {
            this.subs[uid].update();
        }
    };
    

    Watcher

    看完了发布者,接下来看看订阅者Watcher。订阅者的功能比较简单,就是接收发布者的消息,然后调用相应的更新方法去更新视图。 每一个订阅者对应一个表达式,这里要注意的就是Dep.target的赋值与清除。这里最重要最有意思的是用来计算表达式的computeExpression这个方法,文末会结合编译器一起介绍(完整代码)。


    function Watcher(exp, scope, callback) {
        this.value = null;
        this.update();  //初始化时,触发添加到监听队列
    }
    
    Watcher.prototype = {
        get   : function () {
            Dep.target = this;
            var value = computeExpression(this.exp, this.scope);  // 表达式求值的时候调用getter从而添加监听
            Dep.target = null;  
            return value;
        },
        update: function () {
            var newVal = this.get();
            if (this.value != newVal) {
                this.callback && this.callback(newVal, this.value);
                this.value = newVal;
            }
        }
    }
    

    Compiler

    以上两步已经实现了一个订阅/发布者模式,接下来就是如何将模板与这两者关联起来了,这就轮到Compiler出场了。Compiler主要是提取模板中的指令,然后将数据与模板绑定起来。

    PS:这里参照的是Vue 1.x版的Compiler,2.x的实现已经用上了AST了,有时间你们就研究一下吧~~~

    为了提高效率,Vue首先将模板的dom结构复制到文档片段中,然后在文档片段中进行编译,最后将编译好的文档片段插入dom树中(完整代码)。主体代码如下:


    function Compiler(options) {
        this.$el = options.el;
        this.vm = options.vm;
        if (this.$el) {
            this.$fragment = nodeToFragment(this.$el);
            this.compile(this.$fragment);
            this.$el.appendChild(this.$fragment);
        }
    }
    
    Compiler.prototype = {
        compile: function (node, scope) {
            var self = this;
            if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
                [].slice.call(node.childNodes).forEach(function (child) {
                    if (child.nodeType === 3) {
                        self.compileTextNode(child, scope);
                    } else if (child.nodeType === 1) {
                        self.compileElementNode(child, scope);
                    }
                });
            }
        },
        compileTextNode: function (node, scope) {
            var text = node.textContent.trim();
            if (!text) {
                return;
            }
            var exp = parseTextExp(text);
            scope = scope || this.vm;
            this.textHandler(node, scope, exp);
        },
        compileElementNode: function (node, scope) {
            var attrs = node.attributes;
            var self = this;
            scope = scope || this.vm;
            [].forEach.call(attrs, function (attr) {
                var attrName = attr.name;
                var exp = attr.value;
                var dir = checkDirective(attrName);
                if (dir.type) {
                    var handler = self[dir.type + 'Handler'].bind(self);  // 不要漏掉bind(this),否则其内部this指向会出错
                    handler && handler(node, scope, exp, dir.prop);
                    node.removeAttribute(attrName);
                }
            });
        },
    }
    

    Compiler主流程是对dom树的递归编译,分为文本节点和元素节点两种分支。

    文本节点编译的关键是提取{{}}内的表达式,也即是parseTextExp函数,其作用是将'a {{b+"text"}} c {{d+f}}' 这样的字符串转换成 '"a " + b + "text" + " c" + d + f'这样的表达式。


    function parseTextExp(text) {
        var regText = /{{(.+?)}}/g;
        var pieces = text.split(regText);
        var matches = text.match(regText);
        var tokens = [];
        pieces.forEach(function (piece) {
            if (matches && matches.indexOf('{{' + piece + '}}') > -1) {    // 注意排除无{{}}的情况
                tokens.push(piece);
            } else if (piece) {
                tokens.push('`' + piece + '`');
            }
        });
        return tokens.join('+');
    }
    

    元素节点就要提取各种v-xxx指令,然后做三件事:1) 根据指令类型设置节点的属性并将指令内的变量与vm绑定起来; 2) 将表达式加入到监控(订阅者)中 3) 指定相应的视图更新方法。

    1) 将表达式加入监控就是实例化Watcher,将更新方法传到Watcher的回调函数中。


    Compiler.prototype = {
        // ...
        bindWatcher: function (node, scope, exp, dir, prop) {
            var updateFn = updater[dir];
            var watcher = new Watcher(exp, scope, function (newVal) {
                updateFn && updateFn(node, newVal, prop);
            });
        },
    }
    

    2) 变量绑定非常简单,要注意的作用域要以参数的形式传进来,这样才能做各个层次的绑定。而不同的指令有不同的处理方式,下面简单介绍比较有意思的指令编译

    model双向绑定(v-model="expression"),这里比较有意思的我既要使用监视器来更新input的value,又要用value去更新vm的数据,所以在输入的时候就形成了一个循环依赖了。 当然,更新函数会判断新旧值,只有新旧值不同才调用更新方法。然后,我们的中文输入法却因此而不能正常工作了: input事件的value取值会取拼音字母,然后更新函数直接将字母拿去反过来更新了value,所以根本就不能选词了。解决办法非常简单,在事件中加入一个标志就可以了,更新方法里面判断这个标志来判断是否要更新。


    Compiler.prototype = {
        // ...
        modelHandler: function (node, scope, exp, prop) {
            if (node.tagName.toLowerCase() === 'input') {
                this.bindWatcher(node, scope, exp, 'value');
                node.addEventListener('input', function (e) {
                    node.isInputting = true;   // 由于上面绑定了自动更新,循环依赖了,中文输入法不能用。这里加入一个标志避开自动update
                    var newValue = e.target.value;
                    scope[exp] = newValue;
                });
            }
        },
        valueUpdater: function (node, newVal) {
            // 当有输入的时候循环依赖了,中文输入法不能用。这里加入一个标志避开自动update
            if (!node.isInputting) {
                node.value = newVal ? newVal : '';
            }
            node.isInputting = false;  // 记得要重置标志
        },
    }
    

    if/for指令的懒编译:想象一下if为false的时候你先编译了父元素,然后,然后就没有了!!所以,要先编译子元素,然后编译父元素根据值来判断是否要保留Dom节点。 还有就是指令本身也要在编译完别的指令才编译,否则你节点都没有了,别的指令还怎么编译?当你if为true的时候,没编译的指令就有问题了,所以要最后编译if。 for也是同理,先编译好其他指令,最后只需要克隆一下节点就可以了,不需要反复编译相同的指令。


    Compiler.prototype = {
        // ...
        compileElementNode: function (node, scope) {
            var attrs = node.attributes;
            var lazyCompileDir = '';
            var lazyCompileExp = '';
            var self = this;
            scope = scope || this.vm;
            [].forEach.call(attrs, function (attr) {
                var dir = checkDirective(attrName);
                if (dir.type) {
                    if (dir.type === 'for') {
                        lazyCompileDir = dir.type;
                        lazyCompileExp = exp;
                    } else {
                        var handler = self[dir.type + 'Handler'].bind(self); 
                        handler &&  handler(node, scope, exp, dir.prop);
                    }
                    node.removeAttribute(attrName);
                }
            });
            // if/for懒编译(编译完其他指令后才编译)
            if (lazyCompileExp) {
                this[lazyCompileDir + 'Handler'](node, scope, lazyCompileExp);
            } else {
                this.compile(node, scope);
            }
        },
    }
    

    for指令的编译:指令里面最有意思的就是这个for指令了!最有意思的地方就是,实现子元素的绑定取值。 比如一个指令:


    <li v-for="item in items">
      Parent.name: {{name}}; item: {{item.id}}:
    </li>
    

    name是li级的,而item.id则是li的子元素的,这个作用域要怎么构建呢?先看代码:


    Compiler.prototype = {
        // ...
        forHandler: function (node, scope, exp, prop) {
            var self = this;
            var itemName = exp.split('in')[0].replace(/s/g, '')
            var arrNames = exp.split('in')[1].replace(/s/g, '').split('.');
            var arr = scope[arrNames[0]];
            if (arrNames.length === 2) {
                arr = arr[arrNames[1]];
            }
            var parentNode = node.parentNode;
            arr.forEach(function (item) {
                var cloneNode = node.cloneNode(true);
                parentNode.insertBefore(cloneNode, node);
                var forScope = Object.create(scope);  // 每次循环要生成一个新对象
                forScope[itemName] = item;
                self.compile(cloneNode, forScope); // 重新编译了N遍,可改进。
            });
            parentNode.removeChild(node);   // 去掉原始模板
        },
    }
    

    对的,就是用Object.create(scope)将forScope的原型链绑定到父级上,然后forScope.name就是scope.name了。 看起来,这里用forScope=scope也可以呀,但是这样的话,forScope[itemName]就是同一个对象了,没有列表的效果了。 再者,虽然可以深复制scope造出列表,但是与scope脱离了关系,没有绑定的关系了!所以,这里还是要用原型链!

    3) Compiler里面还有一个比较重要的点就是更新视图方法。 这里说说if指令的更新方法,为了要在指定位置插入节点,我们可以先在该位置加一个占位的textNode,然后将这个textNode传给更新方法, 后续就根据这个占位的textNode进行dom的插删。


    var updater = {
      dom  : function (node, newVal, nextNode) {
            if (newVal) {
                nextNode.parentNode.insertBefore(node, nextNode);
            } else {
                nextNode.parentNode.removeChild(node);
            }
        }
    }
    

    表达式的求值

    • 首先是双大括号文本表达式的解。

    假如有'{{b+"text"}} c {{d+f}}'这样的一个绑定表达式,最后的求值结果就是scope.b + "text" + " c " + scope.d + scope.f 。 做法有两种,一种是构造一个函数,函数体就是要求值的表达式,返回值为表达式的结果,执行这个函数就可以得到求值结果,构造这样的函数可以使用new Function来构造。 上述还有一个作用域的限制,可以根据有无""来判断是否变量或者直接改造parseTextExp函数返回变量的数组,然后给每个变量加一个scope.。


    function computeExp(exp, scope) {
      exp = addScope(scope);   // 得到"a " + scope.b + "text" + " c " + scope.d
      var fn = new Function('scope', 'return ' + exp);
      return fn(scope);
    }
    

    另外一种方法是使用with+eval的方式绑定作用域并执行表达式得到结果,这也是我现在使用的方式,听说Vue2.0用的也是with呢~~


    function computeExpression(exp, scope) {
        try {
            with (scope) {
                return eval(exp);
            }
        } catch (e) {
            console.error('ERROR', e);
        }
    }
    
    • class指令的求值。

    class指令的对象语法是这样的:`<div class="static" v-bind:class="{ active: isActive, 'text-danger': hasError }"></div>`。最后要根据isActive、hasError的值返回相应的class。而isActive还可以computed属性或者表达式,这里你会怎么实现呢?


    我的做法是使用三元判断语句,构造出 (isActive)?"active":""这样一个个语句,连起来执行就可以得到期望的class了。


    function parseClassExp(exp) {
        if (!exp) {
            return;
        }
        var regObj = /{(.+?)}/g;
        var regArr = /[(.+?)]/g;
        var result = [];
        if (regObj.test(exp)) {
            var subExp = exp.replace(/[s{}]/g, '').split(',');
            subExp.forEach(function (sub) {
                var key = '"' + sub.split(':')[0].replace(/['"`]/g, '') + ' "';
                var value = sub.split(':')[1];
                result.push('((' + value + ')?' + key + ':"")')
            });
        } else if (regArr.test(exp)) {
            var subExp = exp.replace(/[s[]]/g, '').split(',');
        }
        return result.join('+');  // 拼成 (a?"acls ":"")+(b?"bcls ":"")的形式
    }
    

    style指令的求值,与class做法一样,不过构造出来的表达式要稍微改改,不再赘述。

    Vueuv主体的实现

    Vueuv构造函数其实就是一个壳,主要是引入Observer和Compiler,将数据和模板关联起来(完整代码)。 在使用Vue时你会发现,在vue内部是可以直接用this来指定data、method、computed数据的。这是怎么实现的呢?引用吗? 其实前面已经实现了Observer,很容易就能想到,这也是一个Object.defineProperty的应用。(PS:method是引用)


    function Vueuv(options) {
        this.$data = options.data || {};
        this.$el = typeof options.el === 'string'
            ? document.querySelector(options.el)
            : options.el || document.body;
        this.$options = options;
        this.window = window;     // 为了exp中全局对象(Math、location等)的计算取值
    
        // 代理属性,直接用vm.props访问data、method、computed内数据/方法
        this._proxy(options);
        this._proxyMethods(options.methods);   // method不劫持getter/setter
    
        var ob = new Observer(this.$data);
        if (!ob) return;
        new Compiler({el: this.$el, vm: this});
    }
    
    Vueuv.prototype = {
      // 代理属性,直接用vm.props访问data、computed内数据/方法
      _proxy       : function (data) {
        var self = this;
        var proxy = ['data', 'computed'];
        proxy.forEach(function (item) {
          Object.keys(data[item]).forEach(function (key) {
            Object.defineProperty(self, key, {
                configurable: false,
                enumerable  : true,
                get         : function () {
                  if (typeof self.$data[key] !== 'undefined') {
                    return self.$data[key];
                  } else if (typeof self.$options.computed[key] !== 'undefined'){
                    return self.$options.computed[key].call(self);
                  } else {
                    return ;
                  }
                },
                set         : function (newVal) {
                  if (self.$data.hasOwnProperty(key)) {
                    self.$data[key] = newVal;
                  } else if (self.$options.computed.hasOwnProperty(key)) {
                    self.$options.computed[key] = newVal;
                  }
                }
             });
          });
        });
      },
      // method不劫持getter/setter,直接引用
      _proxyMethods: function (methods) {
        var self = this;
        Object.keys(methods).forEach(function (key) {
          self[key] = self.$options.methods[key];
        });
      }
    }
    

    以上就是Vue MVVM双向绑定的简易实现了,Vue里面还有一个非常重要的点就是component的实现。这也是Vue能这么火的关键因素吧, component可以看做是上述实现的一个子集,为了实现组件间的通信而增加了prop和event。 vue中的prop是父到子的单向数据流,event则是组件间的订阅/发布者。

    实现的思路想了下,不过要做的东西不少,所以看心情吧,爽了的时候再补上~~

    或者,你来个pull requests?

    项目地址:qieguo2016/Vueuv

    Reference:

    1. 开发vue(或类似的MVVM框架)的过程中,需要面对的主要问题有哪些?

    2. 剖析vue实现原理,自己动手实现mvvm

    3. 官网介绍

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/libin-1/p/6201083.html
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