模拟Vue数据响应双向绑定原理

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2022-11-18 04:55 256阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Vue双向绑定
 *   *  1.数据驱动
     *  2.数据响应式核心原理（vue 2.x）
     *  3.发布订阅模式和观察者模式
     *   *  发布订阅模式
         *  观察者模式
         *  两者区别
 *  Vue 响应式原理模拟
 *   *  1.Vue
     *  2.Observer
     *  3.Compiler
     *  4.Dep
     *  5.Watcher
 *  总结
 *   *  具体步骤
     *  1. Vue的作用
     *  2. Observer的作用
     *  3.Compiler的作用
     *  4. Dep的作用
     *  5. Watcher

# Vue双向绑定 #

[Vue数据双向绑定原理][Vue]

## 1.数据驱动 ##

*  **数据响应式**  
    \-数据模型仅仅是普通的 JavaScript 对象，而当我们修改数据时，视图会进行更新，避免了繁琐的 DOM 操作，提高开发效率
 *  **双向绑定**  
    数据改变，视图改变；视图改变，数据也随之改变  
    我们可以使用 v-model 在表单元素上创建双向数据绑定
 *  **数据驱动是 Vue 最独特的特性之一**  
    开发过程中仅需要关注数据本身，不需要关心数据是如何渲染到视图

## 2.数据响应式核心原理（vue 2.x） ##

<div id="app"></div>
      <script> // 模拟 Vue 中的 data 选项 let data = { msg: 'hello' } // 模拟 Vue 的实例 let vm = { } // 数据劫持：当访问或者设置 vm 中的成员的时候，做一些干预操作 Object.defineProperty(vm, 'msg', { // 可枚举（可遍历） enumerable: true, // 可配置（可以使用 delete 删除，可以通过 defineProperty 重新定义） configurable: true, // 当获取值的时候执行 get() { console.log('get: ', data.msg) return data.msg }, // 当设置值的时候执行 set(newValue) { console.log('set: ', newValue) if (newValue === data.msg) { return } data.msg = newValue // 数据更改，更新 DOM 的值 document.querySelector('#app').textContent = data.msg } }) // 测试 vm.msg = 'Hello Irene' console.log(vm.msg) </script>

效果如下：  
![在这里插入图片描述][20210412174516822.png]

## 3.发布订阅模式和观察者模式 ##

### 发布订阅模式 ###

*  **发布/订阅模式**
    
     *  订阅者
     *  发布者
     *  信号中心

订阅者把自己想订阅的事件注册到调度中心，当发布者发布该事件到调度中心，也就是该事件触发时，由调度中心统一调度订阅者注册到调度中心的处理代码。

举个例子：你在微博上关注了迪丽热巴，同时其他很多人也关注了迪丽热巴，那么当热巴发布动态的时候，微博就会为我们推送这条动态。热巴就是发布者，我们是订阅者，微博就是调度中心，我们和热巴是没有直接的消息往来的，全是通过微博来协调的。

*  **Vue 的自定义事件**

let vm = new Vue()
    vm.$on('dataChange', () => { 
        console.log('dataChange')
    })
    vm.$on('dataChange', () => { 
        console.log('dataChange1')
    })
    vm.$emit('dataChange')

*  **组件通信过程**

// 事件中心
    let eventHub = new Vue()
    // ComponentA.vue
    // 发布者
    addTodo: function () { 
        // 发布消息(事件)
        eventHub.$emit('add-todo', {  text: this.newTodoText })
        this.newTodoText = ''
    }
    // ComponentB.vue
    // 订阅者
    created: function () { 
        // 订阅消息(事件)
        eventHub.$on('add-todo', this.addTodo)
    }

*  **模拟 Vue 自定义事件的实现**

class EventEmitter { 
        constructor () { 
            // { eventType: [ handler1, handler2 ] }
            this.subs = { }
        }
        // 订阅通知
        $on (eventType, handler) { 
            this.subs[eventType] = this.subs[eventType] || []
            this.subs[eventType].push(handler)
        }
        // 发布通知
        $emit (eventType) { 
            if (this.subs[eventType]) { 
                this.subs[eventType].forEach(handler => { 
                    handler()
                })
            }
        }
    }
    // 测试
    var bus = new EventEmitter()
    // 注册事件
    bus.$on('click', function () { 
        console.log('click')
    })
    bus.$on('click', function () { 
        console.log('click1')
    })
    // 触发事件
    bus.$emit('click')

### 观察者模式 ###

*  **观察者(订阅者) – Watcher**
 *  update()：当事件发生时，具体要做的事情
 *  **目标(发布者) – Dep**
 *  subs 数组：存储所有的观察者
 *  addSub()：添加观察者
 *  notify()：当事件发生，调用所有观察者的 update() 方法
 *  **没有事件中心**

观察者模式定义了对象间的一种一对多的依赖关系，当一个对象的状态发生改变时，所有依赖于它的对象都将得到通知，并自动更新。观察者模式属于行为型模式，行为型模式关注的是对象之间的通讯，观察者模式就是观察者和被观察者之间的通讯。

// 目标(发布者)
    // Dependency
    class Dep { 
        constructor () { 
            // 存储所有的观察者
            this.subs = []
        }
        // 添加观察者
        addSub (sub) { 
            if (sub && sub.update) { 
            this.subs.push(sub)
            }
        }
        // 通知所有观察者
        notify () { 
            this.subs.forEach(sub => { 
                sub.update()
            })
        }
    }
    // 观察者(订阅者)
    class Watcher { 
        update () { 
            console.log('update')
        }
    }
    // 测试
    let dep = new Dep()
    let watcher = new Watcher()
    dep.addSub(watcher)
    dep.notify()

### 两者区别 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1BJTElwaWxpcGFsYQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

# Vue 响应式原理模拟 #

## 1.Vue ##

*  **功能**

1.  负责接收初始化的参数(选项)
2.  负责把 data 中的属性注入到 Vue 实例，转换成 `getter/setter`
3.  负责调用 `observer` 监听 data 中所有属性的变化
4.  负责调用 `compiler` 解析指令/插值表达式

*  **实现**
    
        class Vue { 
            constructor (options) { 
                // 1. 保存选项的数据
                this.$options = options || { }
                this.$data = options.data || { }
                const el = options.el
                this.$el = typeof options.el === 'string' ? document.querySelector(el) : el
                // 2. 负责把 data 注入到 Vue 实例
                this._proxyData(this.$data)
                // 3. 负责调用 Observer 实现数据劫持
                new Observer(this.$data)
                // 4. 负责调用 Compiler 解析指令/插值表达式等
                new Compiler(this)
            }
            _proxyData (data) { 
                // 遍历 data 的所有属性
                Object.keys(data).forEach(key => { 
                    Object.defineProperty(this, key, { 
                        get () { 
                            return data[key]
                        },
                        set (newValue) { 
                            if (data[key] === newValue) { 
                                return
                            }
                            data[key] = newValue
                        }
                    })
                })
            }
        }

## 2.Observer ##

*  **功能**

1.  负责把 data 选项中的属性转换成响应式数据
2.  data 中的某个属性也是对象，把该属性转换成响应式数据
3.  数据变化发送通知

*  **实现**

// 负责数据劫持
    // 把 $data 中的成员转换成 getter/setter
    class Observer { 
        constructor(data) { 
            this.walk(data)
        }
        // 1. 判断数据是否是对象，如果不是对象返回
        // 2. 如果是对象，遍历对象的所有属性，设置为 getter/setter
        walk(data) { 
            if (!data || typeof data !== 'object') { 
                return
            }
            // 遍历 data 的所有成员
            Object.keys(data).forEach(key => { 
                this.defineReactive(data, key, data[key])
            })
        }
        // 定义响应式成员
        defineReactive(data, key, val) { 
            const that = this
            // 如果 val 是对象，继续设置它下面的成员为响应式数据
            this.walk(val)
            Object.defineProperty(data, key, { 
                configurable: true,
                enumerable: true,
                get() { 
                    return val
                },
                set(newValue) { 
                    if (newValue === val) { 
                        return
                    }
                    // 如果 newValue 是对象，设置 newValue 的成员为响应式
                    that.walk(newValue)
                    val = newValue
                }
            })
        }
    }

## 3.Compiler ##

*  **功能**

1.  负责编译模板，解析指令/插值表达式
2.  负责页面的首次渲染
3.  当数据变化后重新渲染视图

**① compile()**

// 负责解析指令/插值表达式
    class Compiler { 
        constructor(vm) { 
            this.vm = vm
            this.el = vm.$el
            // 编译模板
            this.compile(this.el)
        }
        // 编译模板
        // 处理文本节点和元素节点
        compile(el) { 
            const nodes = el.childNodes
            Array.from(nodes).forEach(node => { 
                // 判断是文本节点还是元素节点
                if (this.isTextNode(node)) { 
                    this.compileText(node)
                } else if (this.isElementNode(node)) { 
                    this.compileElement(node)
                }
                if (node.childNodes && node.childNodes.length) { 
                    // 如果当前节点中还有子节点，递归编译
                    this.compile(node)
                }
            })
        }
        // 判断是否是文本节点
        isTextNode(node) { 
            return node.nodeType === 3
        }
        // 判断是否是属性节点
        isElementNode(node) { 
            return node.nodeType === 1
        }
        // 判断是否是以 v- 开头的指令
        isDirective(attrName) { 
            return attrName.startsWith('v-')
        }
        // 编译文本节点
        compileText(node) { 
        }
        // 编译属性节点
        compileElement(node) { 
        }
    }

**② compileText()**

// 编译文本节点
    compileText(node) { 
        const reg = /\{\{(.+)\}\}/
        // 获取文本节点的内容
        const value = node.textContent
        if (reg.test(value)) { 
            // 插值表达式中的值就是我们要的属性名称
            const key = RegExp.$1.trim()
            // 把插值表达式替换成具体的值
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
        }
    }

**③ compileElement()**

*  负责编译元素的指令
 *  处理 v-text 的首次渲染
 *  处理 v-model 的首次渲染

// 编译属性节点
    compileElement(node) { 
        // 遍历元素节点中的所有属性，找到指令
        Array.from(node.attributes).forEach(attr => { 
            // 获取元素属性的名称
            let attrName = attr.name
            // 判断当前的属性名称是否是指令
            if (this.isDirective(attrName)) { 
                // attrName 的形式 v-text v-model
                // 截取属性的名称，获取 text model
                attrName = attrName.substr(2)
                // 获取属性的名称，属性的名称就是我们数据对象的属性 v-text="name"，获取的是name
                const key = attr.value
                // 处理不同的指令
                this.update(node, key, attrName)
            }
        })
    }
    // 负责更新 DOM
    // 创建 Watcher
    update(node, key, dir) { 
        // node 节点，key 数据的属性名称，dir 指令的后半部分
        const updaterFn = this[dir + 'Updater']
        updaterFn && updaterFn(node, this.vm[key])
    }
    // v-text 指令的更新方法
    textUpdater(node, value) { 
        node.textContent = value
    }
    // v-model 指令的更新方法
    modelUpdater(node, value) { 
        node.value = value
    }

## 4.Dep ##

*  **功能**

1.  收集依赖，添加观察者(watcher)
2.  通知所有观察者

*  **实现**

class Dep { 
        constructor() { 
            // 存储所有的观察者
            this.subs = []
        }
        // 添加观察者
        addSub(sub) { 
            if (sub && sub.update) { 
                this.subs.push(sub)
            }
        }
        // 通知所有观察者
        notify() { 
            this.subs.forEach(sub => { 
                sub.update()
            })
        }
    }
    // 以下代码在 Observer 类中 defineReactive 方法中添加
    // 创建 dep 对象收集依赖
    const dep = new Dep()
    // getter 中
    // get 的过程中收集依赖
    Dep.target && dep.addSub(Dep.target)
    // setter 中
    // 当数据变化之后，发送通知
    dep.notify()

## 5.Watcher ##

*  **功能**

1.  当数据变化触发依赖，dep 通知所有的 Watcher 实例更新视图
2.  自身实例化的时候往 dep 对象中添加自己

*  **实现**

class Watcher { 
        constructor(vm, key, cb) { 
            this.vm = vm
            // data 中的属性名称
            this.key = key
            // 当数据变化的时候，调用 cb 更新视图
            this.cb = cb
            // 在 Dep 的静态属性上记录当前 watcher 对象，当访问数据的时候把 watcher 添加到dep 的 subs 中
            Dep.target = this
            // 触发一次 getter，让 dep 为当前 key 记录 watcher
            this.oldValue = vm[key]
            // 清空 target
            Dep.target = null
        }
        update() { 
            const newValue = this.vm[this.key]
            if (this.oldValue === newValue) { 
                return
            }
            this.cb(newValue)
        }
    }
    
    // 在 compiler.js(即Compiler类) 中为每一个指令/插值表达式创建 watcher 对象，监视数据的变化
    compileText(node) { 
        const reg = /\{\{(.+?)\}\}/
        const value = node.textContent
        if (reg.test(value)) { 
            const key = RegExp.$1.trim()
            node.textContent = value.replace(reg, this.vm[key])
            // 编译差值表达式中创建一个 watcher，观察数据的变化
            new Watcher(this.vm, key, newValue => { 
                node.textContent = newValue
            })
        }
    }
    // 因为在 textUpdater等中要使用 this
    updaterFn && updaterFn.call(this, node, this.vm[key], key)
    // v-text 指令的更新方法
    textUpdater(node, value, key) { 
        node.textContent = value
        // 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
        new Watcher(this.vm, key, value => { 
            node.textContent = value
        })
    }
    
    // 视图变化更新数据
    // v-model 指令的更新方法
    modelUpdater(node, value, key) { 
        node.value = value
        // 每一个指令中创建一个 watcher，观察数据的变化
        new Watcher(this.vm, key, value => { 
            node.value = value
        })
        // 监听视图的变化
        node.addEventListener('input', () => { 
            this.vm[key] = node.value
        })
    }

# 总结 #

## 具体步骤 ##

● 首先，需要对`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` `getter`。这样的话，给这个对象的某个属性赋值，就会触发setter，那么就能监听到数据变化。（其实是通过`Object.defineProperty()`实现监听数据变化的）

● 然后，需要`compile`解析模板指令，将模板中的变量替换成数据，接着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，订阅者收到通知，就会更新视图

● 接着，`Watcher`订阅者是Observer和Compile之间通信的桥梁，主要负责：

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，就调用自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调

● 最后，viewmodel(vue实例对象)作为数据绑定的入口，整合Observer、Compile、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 (ViewModel)---->视图更新(view)；视图变化(view)---->数据(ViewModel)变更的双向绑定效果。

## 1. Vue的作用 ##

*  记录传入的选项，设置 data/data/data/el
 *  把 data 的成员注入到 Vue 实例
 *  负责调用 Observer 实现数据响应式处理（数据劫持）
 *  负责调用 Compiler 编译指令/插值表达式等

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L1BJTElwaWxpcGFsYQ_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

## 2. Observer的作用 ##

*  数据劫持

1.  负责把 data 中的成员转换成 getter/setter
2.  负责把多层属性转换成 getter/setter
3.  如果给属性赋值为新对象，把新对象的成员设置为 getter/setter
4.  添加 Dep 和 Watcher 的依赖关系
5.  数据变化发送通知

## 3.Compiler的作用 ##

*  负责编译模板，解析指令/插值表达式
 *  负责页面的首次渲染过程
 *  当数据变化后重新渲染

## 4. Dep的作用 ##

*  收集依赖，添加订阅者(watcher)
 *  通知所有订阅者

## 5. Watcher ##

*  自身实例化的时候往dep对象中添加自己
 *  当数据变化dep通知所有的 Watcher 实例更新视图

> 整篇文章参考于https://juejin.cn/post/6946120511713705992

[Vue]: https://blog.csdn.net/PILIpilipala/article/details/115200279?spm=1001.2014.3001.5502
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