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深析Vue双向数据绑定（MVVM模型）

作者：weixin_40725706 | 2024-05-12 05:34:19

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冰冰 2018-7-1

mvvm简介
为什么会出现 MVVM
MVVM出现的优势
专注vue.js细节

mvvm简介

MVVM 是Model-View-ViewModel 的缩写，它是一种基于前端开发的架构模式，其核心是提供对View 和 ViewModel 的双向数据绑定，这使得ViewModel 的状态改变可以自动传递给 View，即所谓的数据双向绑定。

Vue.js 是一个提供了 MVVM 风格的双向数据绑定的 Javascript 库，专注于View 层。它的核心是 MVVM 中的 VM，也就是 ViewModel。 ViewModel负责连接 View 和 Model，保证视图和数据的一致性，这种轻量级的架构让前端开发更加高效、便捷。

为什么会出现 MVVM

我接触MVVM 是在2015年，可以说2015年是MVVM 最火热的一年，而在这之前，我所知道的就是MVC, MVC 大约是在5年前，也就是2011年的时候接触的，那时候刚学编程语言，学的Java，而Java 中经典的 SSH 框架就用来构建一个标准的MVC 框架。说实话，MVC 用了这么多年，但始终没有很深刻的理解，只停留在用的层面，一直到接触 Vue.js 之后，研究了MVVM 架构思想，然后再回头看 MVC ，才有一种豁然开朗的感觉~

MVC 即 Model-View-Controller 的缩写，就是模型-视图-控制器 , 也就是说一个标准的Web 应用程序是由这三部分组成的：

View 用来把数据以某种方式呈现给用户。
Model 其实就是数据。
Controller 接收并处理来自用户的请求，并将 Model 返回给用户。

MVVM出现的优势

专注vue.js细节

Vue.js 可以说是MVVM 架构的最佳实践，专注于 MVVM 中的 ViewModel，不仅做到了数据双向绑定，而且也是一款相对比较轻量级的JS 库，API 简洁，很容易上手。

下面简单了解一下Vue.js关于双向数据绑定的一些实现细节：

vue是采用Object.defineProperty的getter和setter，并结合观察者模式来实现数据绑定的。当把一个普通的javascript对象传给Vue实例来作为它的data选项时，Vue将遍历它的属性，用Object.defineProperty将它们转为getter/setter。用户看不到getter/setter，但是在内部它们让Vue追踪依赖。在属性被访问和修改时通知变化。

//Observer:观察者 complie:编译/解析

Observer 数据监听器，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的值并通知订阅者，内部采用的Obiect.defineProperty的getter和setter来实现。
complie指令解析器，它的作用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Observer和Complie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的回调函数
Watcher订阅者，作为连接Observer和Complie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。
Dep消息订阅器，内部维护了一个数组，用来收集订阅者（watcher）,数据变动触发notify函数，再调用订阅者的update方法。

从图中可以看出，当执行 new Vue() 时，Vue就是进入了初始化阶段，一方面Vue会遍历data选项中的属性，并且Object.defineProperty将它们转换为getter/setter，实现数据变化监听功能；Vue的指令编译器Compile对元素节点的指令进行扫描和解析，初始化视图,并订阅Wacther来更新视图，此时wather会将自己添加到消息订阅器（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更新

开始修炼时刻

现在对mvvm双向绑定应该都不陌生，不懂，没事一言不合上代码，简单的一个文本实现的效果，和Vue一样的语法。


<div id="mvvm-app">
    <input type="text" v-model="word">
    <p>{{word}}</p>
    <button v-on:click="sayHi">change model</button>
</div>
 
<script src="./js/observer.js"></script>
<script src="./js/watcher.js"></script>
<script src="./js/compile.js"></script>
<script src="./js/mvvm.js"></script>
<script>
    var vm = new MVVM({
        el: '#mvvm-app',
        data: {
            word: 'Hello World!'
        },
        methods: {
            sayHi: function() {
                this.word = 'Hi, everybody!';
            }
        }
    });
</script>

效果：

常见的几种实现双向绑定的做法

目前几种主流的mvc(vm)框架都实现了单向数据绑定，而我所理解的双向数据绑定无非就是在单向绑定的基础上给可输入元素（input、textare等）添加了change(input)事件，来动态修改model和 view，并没有多高深。所以无需太过介怀是实现的单向或双向绑定。

例如下面的数据绑定的大致如下几种：

发布者-订阅者模式（backbone.js）
脏值检查（angular.js）

数据劫持（vue.js）

发布者-订阅者模式: 一般通过sub, pub的方式实现数据和视图的绑定监听，更新数据方式通常做法是 vm.set('property', value)，想深入可以点击这篇文章

对于现在而言有点lowl，我们更希望通过 vm.property = value 这种方式更新数据，同时自动更新视图，于是有了下面两种方式

脏值检查: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，当然Google不会这么low，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()

数据劫持: 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

开始分析：

已经了解到vue是通过数据劫持结合发布者-订阅者模式来做数据绑定，其中最核心的方法是通过Object.defondeProperty()来实现对属性的劫持，达到监听数据变动的目的，无疑这个方法是文本的最重要，最基础的内容之一，不熟悉defineProperty()，可以点击深入

Object.defineProperty() 方法会直接在一个对象定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回这个对象。

语法

Object.defindProperty(obj,prop.,descriptor)

参数
obj: 要在其定义属性的对象。
prop：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。
返回值
被传递给函数的对象

注意：在es6中，由于Symbol类型的特殊性，用Symbol类型的值来做对象的key与常规的定义或修改不同，而Object.defineProperty是定义key为Symbol的属性的方法之一。

要实现mvvm的数据双向绑定，必须实现以下几点：

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
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
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
mvvm入口函数，整合以上三者

再上图理解流程：

1.实现Observer

在上述中我们可以利用Obeject.defineProperty（）来监听属性变动，这时将需要observer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。相关实现代码如下：


var data={name:'observer'};
observe(data);
data.name='observer-';//监听到值变化了observer--->observer-了
 
function observe(data){
    if(!data||typeof data!='object'){
        return;
    }
    
    //取出所有属性遍历
    
    Object.key(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(){
            retuen 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到每个数据的变化了，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，代码完善后：


//...省略
 
function defineReact(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，监听到值的变化了',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？是的，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dedineReactive方法内部定义的，所有想通过dep添加订阅者，就必须要在闭包内操作，所以我们可以在getter动手脚：


//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={
    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;
}

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，==

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


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);
    }
}
 
Complie.prototype={
    this.complirElement(this.$fragment);},
    node2Fragment:function(el){
        var发fragment=document.creatDocumentFragment(),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以及其子节点，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，并且调用对应的指令更新函数进行绑定，


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 <span v-text="content"></span> 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<span v-text="content" other-attr中v-text便是指令，而other-attr不是指令，只是普通的属性。
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


   }
    },
    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，点击这里 , 在src 目录可找到vue源码。

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：


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: 'kindeng'}}); vm._data.name = 'dmq'; 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：


var vm = new MVVM({data: {name: 'kindeng'}});
vm.name = 'dmq**';**

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：


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;
            }
        });
    }
};

这里主要还是利用了Object.defineProperty()这个方法来劫持了vm实例对象的属性的读写权，使读写vm实例的属性转成读写了vm._data的属性值，达到鱼目混珠的效果，哈哈

至此，全部模块和功能已经完成了，如本文开头所承诺的两点。一个简单的MVVM模块已经实现，其思想和原理大部分来自经过简化改造的vue源码，点击这里可以看到本文的所有相关代码。
由于本文内容偏实践，所以代码量较多，且不宜列出大篇幅代码，所以建议想深入了解的童鞋可以再次结合本文源代码来进行阅读，这样会更加容易理解和掌握。

注释：本篇文章为总结摘记部分大佬的相关内容。一直在学，分享给跟多的小白技术小伙伴。

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