詳解vue的雙向綁定原理及實現(xiàn)

更新時間：2019年05月05日 08:59:42 作者：最騷的就是你

這篇文章主要介紹了vue雙向綁定原理及實現(xiàn)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

使用vue也好有一段時間了，雖然對其雙向綁定原理也有了解個大概，但也沒好好探究下其原理實現(xiàn)，所以這次特意花了幾晚時間查閱資料和閱讀相關(guān)源碼，自己也實現(xiàn)一個簡單版vue的雙向綁定版本，先上個成果圖來吸引各位：

代碼：效果圖：

是不是看起來跟vue的使用方式差不多？接下來就來從原理到實現(xiàn)，從簡到難一步一步來實現(xiàn)這個SelfVue。由于本文只是為了學(xué)習(xí)和分享，所以只是簡單實現(xiàn)下原理，并沒有考慮太多情況和設(shè)計，如果大家有什么建議，歡迎提出來。

本文主要介紹兩大內(nèi)容：

1. vue數(shù)據(jù)雙向綁定的原理。

2. 實現(xiàn)簡單版vue的過程，主要實現(xiàn){{}}、v-model和事件指令的功能。

相關(guān)代碼地址：https://github.com/canfoo/self-vue

vue數(shù)據(jù)雙向綁定原理

vue數(shù)據(jù)雙向綁定是通過數(shù)據(jù)劫持結(jié)合發(fā)布者-訂閱者模式的方式來實現(xiàn)的，那么vue是如果進行數(shù)據(jù)劫持的，我們可以先來看一下通過控制臺輸出一個定義在vue初始化數(shù)據(jù)上的對象是個什么東西。

代碼：

var vm = new Vue({
 data: {
  obj: {
   a: 1
  }
 },
 created: function () {
  console.log(this.obj);
 }
});

結(jié)果：

我們可以看到屬性a有兩個相對應(yīng)的get和set方法，為什么會多出這兩個方法呢？因為vue是通過Object.defineProperty()來實現(xiàn)數(shù)據(jù)劫持的。

Object.defineProperty( )是用來做什么的？它可以來控制一個對象屬性的一些特有操作，比如讀寫權(quán)、是否可以枚舉，這里我們主要先來研究下它對應(yīng)的兩個描述屬性get和set，如果還不熟悉其用法，請點擊這里閱讀更多用法。

在平常，我們很容易就可以打印出一個對象的屬性數(shù)據(jù)：

var Book = {
 name: 'vue權(quán)威指南'
};
console.log(Book.name); // vue權(quán)威指南

如果想要在執(zhí)行console.log(book.name)的同時，直接給書名加個書名號，那要怎么處理呢？或者說要通過什么監(jiān)聽對象 Book 的屬性值。這時候Object.defineProperty( )就派上用場了，代碼如下：

var Book = {}
var name = '';
Object.defineProperty(Book, 'name', {
  set: function (value) {
    name = value;
    console.log('你取了一個書名叫做' + value);
  },
  get: function () {
    return '《' + name + '》'
  }
})
 
Book.name = 'vue權(quán)威指南';  // 你取了一個書名叫做vue權(quán)威指南
console.log(Book.name);  // 《vue權(quán)威指南》

我們通過Object.defineProperty( )設(shè)置了對象Book的name屬性，對其get和set進行重寫操作，顧名思義，get就是在讀取name屬性這個值觸發(fā)的函數(shù)，set就是在設(shè)置name屬性這個值觸發(fā)的函數(shù)，所以當(dāng)執(zhí)行Book.name = 'vue權(quán)威指南' 這個語句時，控制臺會打印出 "你取了一個書名叫做vue權(quán)威指南"，緊接著，當(dāng)讀取這個屬性時，就會輸出 "《vue權(quán)威指南》"，因為我們在get函數(shù)里面對該值做了加工了。如果這個時候我們執(zhí)行下下面的語句，控制臺會輸出什么？

console.log(Book);

結(jié)果：

乍一看，是不是跟我們在上面打印vue數(shù)據(jù)長得有點類似，說明vue確實是通過這種方法來進行數(shù)據(jù)劫持的。接下來我們通過其原理來實現(xiàn)一個簡單版的mvvm雙向綁定代碼。

思路分析

實現(xiàn)mvvm主要包含兩個方面，數(shù)據(jù)變化更新視圖，視圖變化更新數(shù)據(jù)：

關(guān)鍵點在于data如何更新view，因為view更新data其實可以通過事件監(jiān)聽即可，比如input標(biāo)簽監(jiān)聽 'input' 事件就可以實現(xiàn)了。所以我們著重來分析下，當(dāng)數(shù)據(jù)改變，如何更新視圖的。

數(shù)據(jù)更新視圖的重點是如何知道數(shù)據(jù)變了，只要知道數(shù)據(jù)變了，那么接下去的事都好處理。如何知道數(shù)據(jù)變了，其實上文我們已經(jīng)給出答案了，就是通過Object.defineProperty( )對屬性設(shè)置一個set函數(shù)，當(dāng)數(shù)據(jù)改變了就會來觸發(fā)這個函數(shù)，所以我們只要將一些需要更新的方法放在這里面就可以實現(xiàn)data更新view了。

思路有了，接下去就是實現(xiàn)過程了。

實現(xiàn)過程

我們已經(jīng)知道實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向綁定，首先要對數(shù)據(jù)進行劫持監(jiān)聽，所以我們需要設(shè)置一個監(jiān)聽器Observer，用來監(jiān)聽所有屬性。如果屬性發(fā)上變化了，就需要告訴訂閱者Watcher看是否需要更新。因為訂閱者是有很多個，所以我們需要有一個消息訂閱器Dep來專門收集這些訂閱者，然后在監(jiān)聽器Observer和訂閱者Watcher之間進行統(tǒng)一管理的。接著，我們還需要有一個指令解析器Compile，對每個節(jié)點元素進行掃描和解析，將相關(guān)指令對應(yīng)初始化成一個訂閱者Watcher，并替換模板數(shù)據(jù)或者綁定相應(yīng)的函數(shù)，此時當(dāng)訂閱者Watcher接收到相應(yīng)屬性的變化，就會執(zhí)行對應(yīng)的更新函數(shù)，從而更新視圖。因此接下去我們執(zhí)行以下3個步驟，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向綁定：

1.實現(xiàn)一個監(jiān)聽器Observer，用來劫持并監(jiān)聽所有屬性，如果有變動的，就通知訂閱者。

2.實現(xiàn)一個訂閱者Watcher，可以收到屬性的變化通知并執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)，從而更新視圖。

3.實現(xiàn)一個解析器Compile，可以掃描和解析每個節(jié)點的相關(guān)指令，并根據(jù)初始化模板數(shù)據(jù)以及初始化相應(yīng)的訂閱器。

流程圖如下：

1.實現(xiàn)一個Observer

Observer是一個數(shù)據(jù)監(jiān)聽器，其實現(xiàn)核心方法就是前文所說的Object.defineProperty( )。如果要對所有屬性都進行監(jiān)聽的話，那么可以通過遞歸方法遍歷所有屬性值，并對其進行Object.defineProperty( )處理。如下代碼，實現(xiàn)了一個Observer。

function defineReactive(data, key, val) {
 observe(val); // 遞歸遍歷所有子屬性
 Object.defineProperty(data, key, {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: function() {
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   val = newVal;
   console.log('屬性' + key + '已經(jīng)被監(jiān)聽了，現(xiàn)在值為：“' + newVal.toString() + '”');
  }
 });
}
 
function observe(data) {
 if (!data || typeof data !== 'object') {
  return;
 }
 Object.keys(data).forEach(function(key) {
  defineReactive(data, key, data[key]);
 });
};
 
var library = {
 book1: {
  name: ''
 },
 book2: ''
};
observe(library);
library.book1.name = 'vue權(quán)威指南'; // 屬性name已經(jīng)被監(jiān)聽了，現(xiàn)在值為：“vue權(quán)威指南”
library.book2 = '沒有此書籍'; // 屬性book2已經(jīng)被監(jiān)聽了，現(xiàn)在值為：“沒有此書籍”

思路分析中，需要創(chuàng)建一個可以容納訂閱者的消息訂閱器Dep，訂閱器Dep主要負(fù)責(zé)收集訂閱者，然后再屬性變化的時候執(zhí)行對應(yīng)訂閱者的更新函數(shù)。所以顯然訂閱器需要有一個容器，這個容器就是list，將上面的Observer稍微改造下，植入消息訂閱器：

function defineReactive(data, key, val) {
 observe(val); // 遞歸遍歷所有子屬性
 var dep = new Dep(); 
 Object.defineProperty(data, key, {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: function() {
   if (是否需要添加訂閱者) {
    dep.addSub(watcher); // 在這里添加一個訂閱者
   }
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   if (val === newVal) {
    return;
   }
   val = newVal;
   console.log('屬性' + key + '已經(jīng)被監(jiān)聽了，現(xiàn)在值為：“' + newVal.toString() + '”');
   dep.notify(); // 如果數(shù)據(jù)變化，通知所有訂閱者
  }
 });
}
 
function Dep () {
 this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
 addSub: function(sub) {
  this.subs.push(sub);
 },
 notify: function() {
  this.subs.forEach(function(sub) {
   sub.update();
  });
 }
};

從代碼上看，我們將訂閱器Dep添加一個訂閱者設(shè)計在getter里面，這是為了讓W(xué)atcher初始化進行觸發(fā)，因此需要判斷是否要添加訂閱者，至于具體設(shè)計方案，下文會詳細(xì)說明的。在setter函數(shù)里面，如果數(shù)據(jù)變化，就會去通知所有訂閱者，訂閱者們就會去執(zhí)行對應(yīng)的更新的函數(shù)。到此為止，一個比較完整Observer已經(jīng)實現(xiàn)了，接下來我們開始設(shè)計Watcher。

2.實現(xiàn)Watcher

訂閱者Watcher在初始化的時候需要將自己添加進訂閱器Dep中，那該如何添加呢？我們已經(jīng)知道監(jiān)聽器Observer是在get函數(shù)執(zhí)行了添加訂閱者Wather的操作的，所以我們只要在訂閱者Watcher初始化的時候出發(fā)對應(yīng)的get函數(shù)去執(zhí)行添加訂閱者操作即可，那要如何觸發(fā)get的函數(shù)，再簡單不過了，只要獲取對應(yīng)的屬性值就可以觸發(fā)了，核心原因就是因為我們使用了Object.defineProperty( )進行數(shù)據(jù)監(jiān)聽。這里還有一個細(xì)節(jié)點需要處理，我們只要在訂閱者Watcher初始化的時候才需要添加訂閱者，所以需要做一個判斷操作，因此可以在訂閱器上做一下手腳：在Dep.target上緩存下訂閱者，添加成功后再將其去掉就可以了。訂閱者Watcher的實現(xiàn)如下：

function Watcher(vm, exp, cb) {
 this.cb = cb;
 this.vm = vm;
 this.exp = exp;
 this.value = this.get(); // 將自己添加到訂閱器的操作
}
 
Watcher.prototype = {
 update: function() {
  this.run();
 },
 run: function() {
  var value = this.vm.data[this.exp];
  var oldVal = this.value;
  if (value !== oldVal) {
   this.value = value;
   this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
  }
 },
 get: function() {
  Dep.target = this; // 緩存自己
  var value = this.vm.data[this.exp] // 強制執(zhí)行監(jiān)聽器里的get函數(shù)
  Dep.target = null; // 釋放自己
  return value;
 }
};

這時候，我們需要對監(jiān)聽器Observer也做個稍微調(diào)整，主要是對應(yīng)Watcher類原型上的get函數(shù)。需要調(diào)整地方在于defineReactive函數(shù)：

function defineReactive(data, key, val) {
 observe(val); // 遞歸遍歷所有子屬性
 var dep = new Dep(); 
 Object.defineProperty(data, key, {
  enumerable: true,
  configurable: true,
  get: function() {
   if (Dep.target) {. // 判斷是否需要添加訂閱者
    dep.addSub(Dep.target); // 在這里添加一個訂閱者
   }
   return val;
  },
  set: function(newVal) {
   if (val === newVal) {
    return;
   }
   val = newVal;
   console.log('屬性' + key + '已經(jīng)被監(jiān)聽了，現(xiàn)在值為：“' + newVal.toString() + '”');
   dep.notify(); // 如果數(shù)據(jù)變化，通知所有訂閱者
  }
 });
}
Dep.target = null;

到此為止，簡單版的Watcher設(shè)計完畢，這時候我們只要將Observer和Watcher關(guān)聯(lián)起來，就可以實現(xiàn)一個簡單的雙向綁定數(shù)據(jù)了。因為這里沒有還沒有設(shè)計解析器Compile，所以對于模板數(shù)據(jù)我們都進行寫死處理，假設(shè)模板上又一個節(jié)點，且id號為'name'，并且雙向綁定的綁定的變量也為'name'，且是通過兩個大雙括號包起來（這里只是為了掩飾，暫時沒什么用處），模板如下：

<body>
 <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>

這時候我們需要將Observer和Watcher關(guān)聯(lián)起來：

function SelfVue (data, el, exp) {
 this.data = data;
 observe(data);
 el.innerHTML = this.data[exp]; // 初始化模板數(shù)據(jù)的值
 new Watcher(this, exp, function (value) {
  el.innerHTML = value;
 });
 return this;
}

然后在頁面上new以下SelfVue類，就可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向綁定了：

<body>
 <h1 id="name">{{name}}</h1>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 var ele = document.querySelector('#name');
 var selfVue = new SelfVue({
  name: 'hello world'
 }, ele, 'name');
 
 window.setTimeout(function () {
  console.log('name值改變了');
  selfVue.data.name = 'canfoo';
 }, 2000);
 
</script>

這時候打開頁面，可以看到頁面剛開始顯示了是'hello world'，過了2s后就變成'canfoo'了。到這里，總算大功告成一半了，但是還有一個細(xì)節(jié)問題，我們在賦值的時候是這樣的形式 ' selfVue.data.name = 'canfoo' ' 而我們理想的形式是' selfVue.name = 'canfoo' '為了實現(xiàn)這樣的形式，我們需要在new SelfVue的時候做一個代理處理，讓訪問selfVue的屬性代理為訪問selfVue.data的屬性，實現(xiàn)原理還是使用Object.defineProperty( )對屬性值再包一層：

function SelfVue (data, el, exp) {
 var self = this;
 this.data = data;
 
 Object.keys(data).forEach(function(key) {
  self.proxyKeys(key); // 綁定代理屬性
 });
 
 observe(data);
 el.innerHTML = this.data[exp]; // 初始化模板數(shù)據(jù)的值
 new Watcher(this, exp, function (value) {
  el.innerHTML = value;
 });
 return this;
}
 
SelfVue.prototype = {
 proxyKeys: function (key) {
  var self = this;
  Object.defineProperty(this, key, {
   enumerable: false,
   configurable: true,
   get: function proxyGetter() {
    return self.data[key];
   },
   set: function proxySetter(newVal) {
    self.data[key] = newVal;
   }
  });
 }
}

這下我們就可以直接通過' selfVue.name = 'canfoo' '的形式來進行改變模板數(shù)據(jù)了。如果想要迫切看到現(xiàn)象的童鞋趕快來獲取代碼！

3.實現(xiàn)Compile

雖然上面已經(jīng)實現(xiàn)了一個雙向數(shù)據(jù)綁定的例子，但是整個過程都沒有去解析dom節(jié)點，而是直接固定某個節(jié)點進行替換數(shù)據(jù)的，所以接下來需要實現(xiàn)一個解析器Compile來做解析和綁定工作。解析器Compile實現(xiàn)步驟：

1.解析模板指令，并替換模板數(shù)據(jù)，初始化視圖

2.將模板指令對應(yīng)的節(jié)點綁定對應(yīng)的更新函數(shù)，初始化相應(yīng)的訂閱器

為了解析模板，首先需要獲取到dom元素，然后對含有dom元素上含有指令的節(jié)點進行處理，因此這個環(huán)節(jié)需要對dom操作比較頻繁，所有可以先建一個fragment片段，將需要解析的dom節(jié)點存入fragment片段里再進行處理：

function nodeToFragment (el) {
 var fragment = document.createDocumentFragment();
 var child = el.firstChild;
 while (child) {
  // 將Dom元素移入fragment中
  fragment.appendChild(child);
  child = el.firstChild
 }
 return fragment;
}

接下來需要遍歷各個節(jié)點，對含有相關(guān)指定的節(jié)點進行特殊處理，這里咱們先處理最簡單的情況，只對帶有 '{{變量}}' 這種形式的指令進行處理，先簡道難嘛，后面再考慮更多指令情況：

function compileElement (el) {
 var childNodes = el.childNodes;
 var self = this;
 [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
  var reg = /\{\{(.*)\}\}/;
  var text = node.textContent;
 
  if (self.isTextNode(node) && reg.test(text)) { // 判斷是否是符合這種形式{{}}的指令
   self.compileText(node, reg.exec(text)[1]);
  }
 
  if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
   self.compileElement(node); // 繼續(xù)遞歸遍歷子節(jié)點
  }
 });
},
function compileText (node, exp) {
 var self = this;
 var initText = this.vm[exp];
 this.updateText(node, initText); // 將初始化的數(shù)據(jù)初始化到視圖中
 new Watcher(this.vm, exp, function (value) { // 生成訂閱器并綁定更新函數(shù)
  self.updateText(node, value);
 });
},
function (node, value) {
 node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}

獲取到最外層節(jié)點后，調(diào)用compileElement函數(shù)，對所有子節(jié)點進行判斷，如果節(jié)點是文本節(jié)點且匹配{{}}這種形式指令的節(jié)點就開始進行編譯處理，編譯處理首先需要初始化視圖數(shù)據(jù)，對應(yīng)上面所說的步驟1，接下去需要生成一個并綁定更新函數(shù)的訂閱器，對應(yīng)上面所說的步驟2。這樣就完成指令的解析、初始化、編譯三個過程，一個解析器Compile也就可以正常的工作了。為了將解析器Compile與監(jiān)聽器Observer和訂閱者Watcher關(guān)聯(lián)起來，我們需要再修改一下類SelfVue函數(shù)：

function SelfVue (options) {
 var self = this;
 this.vm = this;
 this.data = options;
 
 Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
  self.proxyKeys(key);
 });
 
 observe(this.data);
 new Compile(options, this.vm);
 return this;
}

更改后，我們就不要像之前通過傳入固定的元素值進行雙向綁定了，可以隨便命名各種變量進行雙向綁定了：

<body>
 <div id="app">
  <h2>{{title}}</h2>
  <h1>{{name}}</h1>
 </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
 var selfVue = new SelfVue({
  el: '#app',
  data: {
   title: 'hello world',
   name: ''
  }
 });
 
 window.setTimeout(function () {
  selfVue.title = '你好';
 }, 2000);
 
 window.setTimeout(function () {
  selfVue.name = 'canfoo';
 }, 2500);
 
</script>

如上代碼，在頁面上可觀察到，剛開始titile和name分別被初始化為 'hello world' 和空，2s后title被替換成 '你好' 3s后name被替換成 'canfoo' 了。廢話不多說，再給你們來一個這個版本的代碼（v2），獲取代碼！

到這里，一個數(shù)據(jù)雙向綁定功能已經(jīng)基本完成了，接下去就是需要完善更多指令的解析編譯，在哪里進行更多指令的處理呢？答案很明顯，只要在上文說的compileElement函數(shù)加上對其他指令節(jié)點進行判斷，然后遍歷其所有屬性，看是否有匹配的指令的屬性，如果有的話，就對其進行解析編譯。這里我們再添加一個v-model指令和事件指令的解析編譯，對于這些節(jié)點我們使用函數(shù)compile進行解析處理：

function compile (node) {
 var nodeAttrs = node.attributes;
 var self = this;
 Array.prototype.forEach.call(nodeAttrs, function(attr) {
  var attrName = attr.name;
  if (self.isDirective(attrName)) {
   var exp = attr.value;
   var dir = attrName.substring(2);
   if (self.isEventDirective(dir)) { // 事件指令
    self.compileEvent(node, self.vm, exp, dir);
   } else { // v-model 指令
    self.compileModel(node, self.vm, exp, dir);
   }
   node.removeAttribute(attrName);
  }
 });
}

上面的compile函數(shù)是掛載Compile原型上的，它首先遍歷所有節(jié)點屬性，然后再判斷屬性是否是指令屬性，如果是的話再區(qū)分是哪種指令，再進行相應(yīng)的處理，處理方法相對來說比較簡單，這里就不再列出來，想要馬上看閱讀代碼的同學(xué)可以馬上點擊這里獲取。

最后我們在稍微改造下類SelfVue，使它更像vue的用法：

function SelfVue (options) {
 var self = this;
 this.data = options.data;
 this.methods = options.methods;
 
 Object.keys(this.data).forEach(function(key) {
  self.proxyKeys(key);
 });
 
 observe(this.data);
 new Compile(options.el, this);
 options.mounted.call(this); // 所有事情處理好后執(zhí)行mounted函數(shù)
}

這時候我們可以來真正測試了，在頁面上設(shè)置如下東西：

<body>
 <div id="app">
  <h2>{{title}}</h2>
  <input v-model="name">
  <h1>{{name}}</h1>
  <button v-on:click="clickMe">click me!</button>
 </div>
</body>
<script src="js/observer.js"></script>
<script src="js/watcher.js"></script>
<script src="js/compile.js"></script>
<script src="js/index.js"></script>
<script type="text/javascript">
 
  new SelfVue({
  el: '#app',
  data: {
   title: 'hello world',
   name: 'canfoo'
  },
  methods: {
   clickMe: function () {
    this.title = 'hello world';
   }
  },
  mounted: function () {
   window.setTimeout(() => {
    this.title = '你好';
   }, 1000);
  }
 });
 
</script>

是不是看起來跟vue的使用方法一樣，哈，真正的大功告成！想要代碼，直接點擊這里獲??！現(xiàn)象還沒描述？直接上圖?。?！請觀賞