分析 vue 作为一个MVVM 框架的基本实现原理
一、预备知识
1. [].slice.call(lis): 将伪数组转换为真数组
//1. [].slice.call(lis): 根据伪数组生成对应的真数组
const lis = document.getElementsByTagName('li') // lis是伪数组(是一个特别的对象, length和数值下标属性)
console.log(lis instanceof Object, lis instanceof Array)
// 数组的slice()截取数组中指定部分的元素, 生成一个新的数组 [1, 3, 5, 7, 9], slice(0, 3)
// slice2()
Array.prototype.slice2 = function (start, end) {
start = start || 0
end = start || this.length
const arr = []
for (var i = start; i < end; i++) {
arr.push(this[i])
}
return arr
}
const lis2 = Array.prototype.slice.call(lis) // lis.slice()
console.log(lis2 instanceof Object, lis2 instanceof Array)
// lis2.forEach()
2. node.nodeType: 得到节点类型
节点：document（html文件节点）、Element（元素节点）、Attribute（属性节点）、Text（文本节点）
//2. node.nodeType: 得到节点类型
const elementNode = document.getElementById('test')
const attrNode = elementNode.getAttributeNode('id')
const textNode = elementNode.firstChild
console.log(elementNode.nodeType, attrNode.nodeType, textNode.nodeType) # 1 2 3
3. Object.defineProperty(obj, propertyName, {}): 给对象添加属性(指定描述符)
//3. Object.defineProperty(obj, propertyName, {}): 给对象添加属性(指定描述符)
const obj = {
firstName: 'A',
lastName: 'B'
}
//obj.fullName = 'A-B'
Object.defineProperty(obj, 'fullName', {
// 属性描述符:
// 数据描述符
//访问描述符
// 当读取对象此属性值时自动调用, 将函数返回的值作为属性值, this为obj
get() {
return this.firstName + "-" + this.lastName
},
// 当修改了对象的当前属性值时自动调用, 监视当前属性值的变化, 修改相关的属性, this为obj
set(value) {
const names = value.split('-')
this.firstName = names[0]
this.lastName = names[1]
}
})
console.log(obj.fullName) // A-B
obj.fullName = 'C-D'
console.log(obj.firstName, obj.lastName) // C D
Object.defineProperty(obj, 'fullName2', {
configurable: false, //是否可以重新define
enumerable: true, // 是否可以枚举(for..in / keys())
value: 'A-B', // 指定初始值
writable: false // value是否可以修改
})
console.log(obj.fullName2) // A-B
obj.fullName2 = 'E-F'
console.log(obj.fullName2) // A-B
/*Object.defineProperty(obj, 'fullName2', {
configurable: true,
enumerable: true,
value: 'G-H',
writable: true
})*/
4. Object.keys(obj): 得到对象自身可枚举属性组成的数组
//4. Object.keys(obj): 得到对象自身可枚举属性组成的数组 const names = Object.keys(obj) console.log(names)
5. obj.hasOwnProperty(prop): 判断prop是否是obj自身的属性
//5. obj.hasOwnProperty(prop): 判断prop是否是obj自身的属性
console.log(obj.hasOwnProperty('fullName'), obj.hasOwnProperty('toString')) // true false
6. DocumentFragment: 文档碎片(高效批量更新多个节点)
/6. DocumentFragment: 文档碎片(高效批量更新多个节点)
// document: 对应显示的页面, 包含n个elment 一旦更新document内部的某个元素界面更新
// documentFragment: 内存中保存n个element的容器对象(不与界面关联), 如果更新fragment中的某个element, 界面不变
// DocumentFragment，文档片段接口，一个没有父对象的最小文档对象。它被作为一个轻量版的 Document 使用，就像标准的document一样，
// 存储由节点（nodes）组成的文档结构。与document相比，最大的区别是DocumentFragment 不是真实 DOM 树的一部分，它的变化不会触发 DOM 树的重新渲染，且不会导致性能等问题。
/*
<ul id="fragment_test">
<li>test1</li>
<li>test2</li>
<li>test3</li>
</ul>
*/
const ul = document.getElementById('fragment_test')
// 1. 创建fragment
const fragment = document.createDocumentFragment()
// 2. 取出ul中所有子节点取出保存到fragment
let child
while (child = ul.firstChild) { // 一个节点只能有一个父亲
fragment.appendChild(child) // 先将child从ul中移除, 添加为fragment子节点
}
// 3. 更新fragment中所有li的文本
fragment.childNodes.forEach(node => {
console.log('node', node)
if (node.nodeType === 1) { // 元素节点 <li>
node.textContent = 'niuxiaofu hi'
}
})
// 4. 将fragment插入ul
ul.appendChild(fragment)
console.log('ul.childNodes', ul.childNodes)
console.log('ul.children', ul.children)
二、数据代理
1.数据代理
通过一个对象代理对另一个对象(在前一个对象内部)中属性的操作(读/写)
2.vue 数据代理
data 对象的所有属性的操作(读/写)由 vm 对象来代理操作
3.好处
通过 vm 对象就可以方便的操作 data 中的数据
4.基本实现流程
- 通过 Object.defineProperty() 给 vm 添加与 data 对象的属性对应的属性描述符
- 所有添加的属性都包含 getter/setter
- getter/setter 内部去操作 data 中对应的属性数据
三、模板解析
1.模板解析的基本流程
1) 将 el 的所有子节点取出，添加到一个新建的文档 fragment 对象中
2) 对 fragment 中的所有层次子节点递归进行编译解析处理
-
对大括号表达式文本节点进行解析
-
对元素节点的指令属性进行解析
-
事件指令解析
-
一般指令解析
-
3) 将解析后的 fragment 添加到 el 中显示
2.大括号表达式解析
- 根据正则对象得到匹配出的表达式字符串：子匹配/RegExp.$1 name
- 从 data 中取出表达式对应的属性值
- 将属性值设置为文本节点的 textContent
3.事件指令解析
- 从指令名中取出事件名
- 根据指令的值（表达式）从 methods 中得到对应的事件处理函数对象
- 给当前元素节点绑定指定事件名和回调函数的 dom 事件监听
- 指令解析完后，移除此指令属性
4.一般指令解析
1) 得到指令名和指令值（表达式） text/html/class msg/myClass
2) 从 data 中根据表达式得到对应的值
3) 根据指令名确定需要操作元素节点的什么属性
- v-text---textContent 属性
- v-html---innerHTML 属性
- v-class--className 属性
4) 将得到的表达式的值设置到对应的属性上
5) 移除元素的指令属性
四、数据绑定
1.数据绑定
一旦更新了 data 中的某个属性数据，所有界面上直接使用或间接使用了此属性的节点都会更新。
2.数据劫持
- 数据劫持是 vue 中用来实现数据绑定的一种技术
- 基本思想：通过 defineProperty() 来监视 data 中所有属性(任意层次)数据的变化, 一旦变化就去更新界面
3.四个重要对象
实现数据的绑定，首先要对数据进行劫持监听，所以我们需要设置一个监听器 Observer，用来监听所有属性。
如果属性发生变化了，就需要告诉订阅者 Watcher 看是否需要更新。因为订阅者是有很多个，所以我们需要有一个消息订阅器 Dep 来专门收集这些订阅者，然后在监听器 Observer 和订阅 Watcher 之间进行统一管理。
接着，我们还需要有一个指令解析器 Compile，对每个节点元素进行扫描和解析，将相关指令对应初始化成一个订阅者 Watcher，并替换模板数据或者绑定相应的函数。此时当订阅者 Watcher 接收到相应属性的变化，就会执行对应的更新函数，从而更新视图。
3.1 Observer（监听器）
- 用来对 data 所有属性数据进行劫持的构造函数
- 给 data 中所有属性重新定义属性描述(get/set)
- 为 data 中的每个属性创建对应的 dep 对象
function Observer(data) {
// 保存data对象
this.data = data;
// 走起，开始对data监视
this.walk(data);
}
Observer.prototype = {
walk: function(data) {
//将observer保存在me变量中
var me = this;
// 遍历data中所有属性
Object.keys(data).forEach(function(key) {
// 针对指定属性进行处理
me.convert(key, data[key]);
});
},
convert: function(key, val) {
// 对指定属性实现响应式数据绑定
this.defineReactive(this.data, key, val);
},
defineReactive: function(data, key, val) {
// 创建与当前属性对应的dep对象
var dep = new Dep();
// 间接递归调用实现对data中所有层次属性的劫持
var childObj = observe(val);
// 给data重新定义属性(添加set/get)
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true, // 可枚举
configurable: false, // 不能再define
get: function() {
// 建立dep与watcher的关系
if (Dep.target) {
dep.depend();
}
// 返回属性值
return val;
},
set: function(newVal) { // 监视key属性的变化，目的是更新界面
if (newVal === val) {
return;
}
val = newVal;
// 新的值是object的话，进行监听
childObj = observe(newVal);
// 通知dep
dep.notify();
}
});
}
};
function observe(value, vm) {
// value必须是对象, 因为监视的是对象内部的属性
if (!value || typeof value !== 'object') {
return;
}
// 创建一个对应的观察者对象
return new Observer(value);
};
var uid = 0;
function Dep() {
// 标识属性
this.id = uid++;
// 相关的所有watcher的数组
this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
// 添加watcher到dep中
addSub: function(sub) {
this.subs.push(sub);
},
// 建立dep与watcher之间的关系
depend: function() {
Dep.target.addDep(this);
},
removeSub: function(sub) {
var index = this.subs.indexOf(sub);
if (index != -1) {
this.subs.splice(index, 1);
}
},
notify: function() {
// 通知所有相关的watcher(订阅者)
this.subs.forEach(function(sub) {
sub.update();
});
}
};
Dep.target = null;
3.2 Dep（Depend）
- data 中的每个属性(所有层次)都对应一个 dep 对象
- 创建的时机:
- 在初始化 define data 中各个属性时创建对应的 dep 对象
- 在 data 中的某个属性值被设置为新的对象时
- 对象的结构：
function Dep() { // 标识属性 this.id = uid++; // 每个dep都有一个唯一的id // 相关的所有watcher的数组 this.subs = []; //包含n个对应watcher的数组(subscribes的简写) } { this.id = uid++, this.subs = [] } - subs 属性说明
- 当 watcher 被创建时，内部将当前 watcher 对象添加到对应的 dep 对象的subs 中
- 当此 data 属性的值发生改变时，subs 中所有的 watcher 都会收到更新的通知，从而最终更新对应的界面
3.3 Compiler（指令解析器）
-
用来解析模板页面的对象的构造函数（一个实例）
-
利用 compile 对象解析模板页面
-
每解析一个表达式（非事件指令，如{{}}或v-text，v-html）都会创建一个对应的 watcher 对象，并建立 watcher 与 dep 的关系
-
complie 与 watcher 关系：一对多的关系
function Compile(el, vm) {
// 保存vm
this.$vm = vm;
// 保存el元素
this.$el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
// 如果el元素存在
if (this.$el) {
// 1. 取出el中所有子节点, 封装在一个framgment对象中
this.$fragment = this.node2Fragment(this.$el);
// 2. 编译fragment中所有层次子节点
this.init();
// 3. 将fragment添加到el中
this.$el.appendChild(this.$fragment);
}
}
Compile.prototype = {
node2Fragment: function (el) {
var fragment = document.createDocumentFragment(),
child;
// 将原生节点拷贝到fragment
while (child = el.firstChild) {
fragment.appendChild(child);
}
return fragment;
},
init: function () {
// 编译fragment
this.compileElement(this.$fragment);
},
compileElement: function (el) {
// 得到所有子节点
var childNodes = el.childNodes,
// 保存compile对象
me = this;
// 遍历所有子节点
[].slice.call(childNodes).forEach(function (node) {
// 得到节点的文本内容
var text = node.textContent;
// 正则对象(匹配大括号表达式)
var reg = /{{(.*)}}/; // {{name}}
// 如果是元素节点
if (me.isElementNode(node)) {
// 编译元素节点的指令属性
me.compile(node);
// 如果是一个大括号表达式格式的文本节点
} else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
// 编译大括号表达式格式的文本节点
me.compileText(node, RegExp.$1); // RegExp.$1: 表达式 name
}
// 如果子节点还有子节点
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
// 递归调用实现所有层次节点的编译
me.compileElement(node);
}
});
},
compile: function (node) {
// 得到所有标签属性节点
var nodeAttrs = node.attributes,
me = this;
// 遍历所有属性
[].slice.call(nodeAttrs).forEach(function (attr) {
// 得到属性名: v-on:click
var attrName = attr.name;
// 判断是否是指令属性
if (me.isDirective(attrName)) {
// 得到表达式(属性值): test
var exp = attr.value;
// 得到指令名: on:click
var dir = attrName.substring(2);
// 事件指令
if (me.isEventDirective(dir)) {
// 解析事件指令
compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
// 普通指令
} else {
// 解析普通指令（v-model和v-class）
compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
}
// 移除指令属性
node.removeAttribute(attrName);
}
});
},
compileText: function (node, exp) {
// 调用编译工具对象解析
compileUtil.text(node, this.$vm, exp);
},
isDirective: function (attr) {
return attr.indexOf('v-') == 0;
},
isEventDirective: function (dir) {
return dir.indexOf('on') === 0;
},
isElementNode: function (node) {
return node.nodeType == 1;
},
isTextNode: function (node) {
return node.nodeType == 3;
}
};
// 指令处理集合
var compileUtil = {
// 解析: v-text/{{}}
text: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'text');
},
// 解析: v-html
html: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'html');
},
// 解析: v-model
model: function (node, vm, exp) {
// 实现数据的初始化显示和创建对应watcher
this.bind(node, vm, exp, 'model');
var me = this,
// 得到表达式的值
val = this._getVMVal(vm, exp);
// 双向数据绑定
// 1.给节点绑定input事件监听（输入改变时触发）
node.addEventListener('input', function (e) {
// 得到输入的最新值
var newValue = e.target.value;
// 如果没有变化直接结束
if (val === newValue) {
return;
}
// 2.将最新的value保存给表达式对应的属性
me._setVMVal(vm, exp, newValue);
// 保存最新的值
val = newValue;
});
},
// 解析: v-class
class: function (node, vm, exp) {
this.bind(node, vm, exp, 'class');
},
// 真正用于解析指令的方法
bind: function (node, vm, exp, dir) {
/*实现初始化显示*/
// 根据指令名(text)得到对应的更新节点函数
var updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
// 如果存在调用来更新节点
updaterFn && updaterFn(node, this._getVMVal(vm, exp));
// 为表达式创建对应的watcher对象，实现节点的更新显示
new Watcher(vm, exp, function (value, oldValue) {/*更新界面*/
// 当对应的属性值发生了变化时, 自动调用, 更新对应的节点
updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
});
},
// 事件处理
eventHandler: function (node, vm, exp, dir) {
// 得到事件名/类型: click
var eventType = dir.split(':')[1],
// 根据表达式得到事件处理函数(从methods中): test(){}
fn = vm.$options.methods && vm.$options.methods[exp];
// 如果都存在
if (eventType && fn) {
// 绑定指定事件名和回调函数的DOM事件监听, 将回调函数中的this强制绑定为vm
node.addEventListener(eventType, fn.bind(vm), false);
}
},
// 得到表达式对应的value
_getVMVal: function (vm, exp) {
var val = vm._data;
exp = exp.split('.');
exp.forEach(function (k) {
val = val[k];
});
return val;
},
_setVMVal: function (vm, exp, value) {
var val = vm._data;
exp = exp.split('.');
exp.forEach(function (k, i) {
// 非最后一个key，更新val的值
if (i < exp.length - 1) {
val = val[k];
} else {
val[k] = value; // 触发data的set（又进入了数据绑定流程）
}
});
}
};
// 包含多个用于更新节点方法的对象
var updater = {
// 更新节点的textContent
textUpdater: function (node, value) {
node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
// 更新节点的innerHTML
htmlUpdater: function (node, value) {
node.innerHTML = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
},
// 更新节点的className
classUpdater: function (node, value, oldValue) {
var className = node.className;
node.className = className + (className?' ':'') + value;
},
// 更新节点的value
modelUpdater: function (node, value, oldValue) {
node.value = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
}
};
3.4 Watcher（订阅者）
- 模板中每个非事件指令或表达式都对应一个 watcher 对象（与模板中表达式[不包括事件指令]一一对应）
- 监视当前表达式数据的变化
- 创建的时机：初始化的解析大括号表达式/一般指令时创建
- 对象的组成
function Watcher(vm, exp, cb){
this.vm = vm; // vm 对象
this.exp = exp; // 对应指令的表达式
this.cb = cb; // 当表达式所对应的数据发生改变的回调函数
this.value = this.get(); // 表达式当前的值
this.depIds = {};
// 表达式中各级属性所对应的dep对象的集合对象
// 属性名为dep的id, 属性值为dep
}
function Watcher(vm, exp, cb) {
this.cb = cb; // callback
this.vm = vm;
this.exp = exp; // 表达式
this.depIds = {}; // {0: d0, 1: d1, 2: d2}包含所有相关的dep的容器对象
this.value = this.get(); // 保存表达式的初始值
}
Watcher.prototype = {
update: function () {
this.run();
},
run: function () {
// 得到最新的值
var value = this.get();
// 得到旧值
var oldVal = this.value;
// 如果不相同
if (value !== oldVal) {
this.value = value;
// 调用回调函数更新对应的界面
this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
}
},
addDep: function (dep) {
// 判断dep与watcher的关系是否已经建立
if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) {
// 将watcher添加到dep，用于更新
dep.addSub(this);
// 将dep添加到watcher，用于防止重复建立关系
this.depIds[dep.id] = dep;
}
},
get: function () {
// 给dep指定当前的watcher
Dep.target = this;
// 获取当前表达式的值, 内部会调用data属性的get（建立dep与watcher的关系）
var value = this.getVMVal();
// 去除dep中指定的当前watcher
Dep.target = null;
return value;
},
// 得到表达式的值
getVMVal: function () {
var exp = this.exp.split('.');
var val = this.vm._data; // data对象
exp.forEach(function (k) {
val = val[k]; // 触发表达式中有的属性的get（建立属性对应的dep与当前watcher的关系）
});
return val;
}
};
/*
const obj1 = {id: 1}
const obj12 = {id: 2}
const obj13 = {id: 3}
const obj14 = {id: 4}
const obj2 = {}
const obj22 = {}
const obj23 = {}
// 双向1对1
// obj1.o2 = obj2
// obj2.o1 = obj1
// obj1: 1:n
obj1.o2s = [obj2, obj22, obj23]
// obj2: 1:n
obj2.o1s = {
1: obj1,
2: obj12,
3: obj13
}
*/
总结：dep 与 watcher 的关系 --> 多对多
vm.name = 'abc'-->data中的name属性值变化-->name的set()调用-->dep-->相关的所有watcher-->cb()-->updater
-
data 中的一个属性对应一个 dep，一个 dep 中可能包含多个 watcher（模板中有几个表达式使用到了同一个属性）【{{name}}/v-text="name"】
-
模板中一个非事件表达式对应一个 watcher，一个 watcher 中可能包含多个dep【多层表达式：a.b.c】
-
数据绑定使用到2个核心技术
- defineProperty()
- 消息订阅与发布
4.MVVM原理图分析
4.1 初始化阶段
MVVM 中会创建 Observer（用来劫持/监听所有属性）和 Compile（解析指令/大括号表达式），
Observer：要劫持就需要对应的set()方法，所以在observer中为每一个属性创建了一个 dep 对象（与 data 中的属性一一对应）
Compile：（做了两件事）
- 目的是初始化视图（显示界面），调用 updater（有很多更新节点的方法）
- 为表达式创建对应的 Watcher ，同时指定了更新节点的函数
Watcher 和 Dep 建立关系：
- watcher 放到 dep 中（添加订阅者），dep 中有一个 subs，是用来保存 n 个 watcher 的数组容器
- dep 放到 watcher 中，watcher 中的 depIds 是用来保存 n 个 dep 的对象容器。为了判断 dep 与 watcher 的关系是否已经建立（防止重复的建立关系）
以上都是初始化阶段会经历的过程
4.2 更新阶段
vm.name = 'Tom' 导致 data 中的数据变化，会触发监视 data 属性的 observer 中的 set() 方法，然会它又会通知 dep，dep 会去通知它保存的所有相关的 watcher，watcher 收到信息后，其回调函数会去调用 updater 更新界面
如下图所示：（黑线是初始化阶段，红线是更新阶段）
五、双向数据绑定
- 双向数据绑定是建立在单向数据绑定(model==>View)的基础之上的
- 双向数据绑定的实现流程:
- 在解析 v-model 指令时，给当前元素添加 input 监听
- 当 input 的 value 发生改变时，将最新的值赋值给当前表达式所对应的 data 属性
参考链接：