Vue双向数据绑定原理解析

基本原理

Vue.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和getter，数据变动时发布消息给订阅者，触发相应函数的回调。

思路整理

要实现mvvm的双向绑定，需要实现如下几点：

1. 实现一个数据监听器Observer，能够对对象的所有属性进行监听，发生变化时拿到最新值通知订阅者
2. 实现一个解析器Compile，对每个子元素节点的指令进行扫描和解析，根据模板指令替换数据，初始化视图以及绑定相应的回调函数；
3. 实现一个Watcher，作为Observer和Compile的桥梁，能够订阅属性变动的通知，执行指令绑定的回调函数，更新视图
4. mvvm的入口，整合以上三者

流程图如下：

分布实现

1. MVVM.js

function MVVM(options) {
    this.$options = options || {};
    var data = this._data = this.$options.data;
    var me = this;

    // 数据代理
    // 实现 vm.xxx -> vm._data.xxx
    Object.keys(data).forEach(function(key) {
        me._proxyData(key);
    });
    // 代理计算属性
    // 同样通过Object.defineProperty进行劫持
    this._initComputed();

    observe(data, this);

    this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this)
}

MVVM.prototype = {
    $watch: function(key, cb, options) {
        new Watcher(this, key, cb);
    }
}

MVVM入口文件，整合Observer/Compile/Watcher三者，达到数据变化->更新视图；视图变化->数据变更的双向绑定效果。（结合钩子函数，理解Vue生命周期中各个阶段的作用）

2. Observer.js

function Observer(data) {
    Object.keys(data).forEach(function() {
        defineReactive(data, key, data[key]);
    });
}
function defineReactive (data, key, val) {
    var dep = new Dep();
    var childObj = observe(val);

    Object.defineProperty(data, key, {
        enumerable: true, // 可枚举
        configurable: false, // 不能再define
        get: function() {
            if (Dep.target) {
                dep.depend();
            }
            return val;
        },
        set: function(newVal) {
            if (newVal === val) {
                return;
            }
            val = newVal;
            // 新的值是object的话，进行监听
            childObj = observe(newVal);
            // 通知订阅者
            dep.notify();
        }
    });
}

对需要监测的对象的每个属性进行递归遍历，通过Object.defineProperty设置setter和getter。当设置新的属性值时，触发相应的setter，通知订阅者。

function Dep() {
    this.id = uid++;
    this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
    addSub: function(sub) {
        this.subs.push(sub);
    },
    depend: function() {
        Dep.target.addDep(this);
    },
    notify: function() {
        this.subs.forEach(function(sub) {
            sub.update();
        });
    }
};

订阅者模式，每个属性维护一个Dep，记录自己的订阅者(即watcher)，notify通知每个订阅者执行相应的update方法，更新视图。

3. Compile.js

Compile做了两件事情：

1. 解析模板指令，替换变量，初始化渲染视图；
2. 生成一个watcher，注册回调函数，添加监听数据的订阅者，数据变动时，更新视图

解析流程如下：

1. 将DOM转成文档碎片fragment，提升查询效率
2. 遍历所有元素节点及其子节点，调用对应的指令渲染函数渲染，并调用对应的指令更新函数进行绑定
3. 将fragment添加回真实的DOM中

遍历元素

function compileElement (el) {
    var childNodes = el.childNodes,
        me = this;
    [].slice.call(childNodes).forEach(function(node) {
        var text = node.textContent;
        var reg = /{{(.*)}}/;
        // 解析元素节点
        if (me.isElementNode(node)) {
            me.compile(node);
        // {{}}替换变量
        } else if (me.isTextNode(node) && reg.test(text)) {
            me.compileText(node, RegExp.$1);
        }
        // 递归遍历子节点
        if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
            me.compileElement(node);
        }
    });
}

编译元素节点

compile: function(node) {
    var nodeAttrs = node.attributes,
        me = this;
    [].slice.call(nodeAttrs).forEach(function(attr) {
        // 指令以v-xxx命名
        // <span v-html="content"></span>
        var attrName = attr.name; // v-html
        if (me.isDirective(attrName)) {
            var exp = attr.value; // content
            var dir = attrName.substring(2);
            // 事件指令
            if (me.isEventDirective(dir)) {
                compileUtil.eventHandler(node, me.$vm, exp, dir);
                // 普通指令
            } else {
                compileUtil[dir] && compileUtil[dir](node, me.$vm, exp);
            }
            node.removeAttribute(attrName);
        }
    });
}

指令处理与更新函数

var compileUtil = {
    html: function(node, vm, exp) {
        this.bind(node, vm, exp, 'html');
    },
    
    bind: function(node, vm, exp, dir) {
        var updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
        // 第一次初始化视图
        updaterFn && updaterFn(node, this._getVMVal(vm, exp));
        // 实例化Watcher，添加订阅者
        new Watcher(vm, exp, function(value, oldValue) {
            // 属性变化的视图更新函数
            updaterFn && updaterFn(node, value, oldValue);
        });
    },
}

var Updater = {
    htmlUpdater: function(node, value) {
        node.innerHTML = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
    }
}

4. Watcher.js

Watcher作为Observer与Compile之间通信的桥梁，属性变化的订阅者，做了如下的事情：

1. 自身实例化时在属性订阅器集合dep里添加自己
2. 自身需有update方法
3. 调用dep.notice时，watcher调用自身的update ,触发Compile中定义的回调

function Watcher(vm, expOrFn, cb) {
    this.cb = cb;
    this.vm = vm;
    this.expOrFn = expOrFn;
    this.value = this.get();
}

Watcher.prototype = {
    update: function() {
        this.run();
    },
    run: function() {
        var value = this.get();
        var oldVal = this.value;
        if (value !== oldVal) {
            this.value = value;
            this.cb.call(this.vm, value, oldVal);
        }
    },
    get: function() {
        Dep.target = this;
        var value = this.getter.call(this.vm, this.vm);
        Dep.target = null;
        return value;
    }
};

这里需要注意的点是，实例化watcher的时候，调用get方法，通过Dep.target = curInstance，强行触发获属性值的getter方法，在属性的订阅器中添加当前watcher实例。

小结

双向绑定的原理很简单，通过数据劫持，当设置新属性值的时候通过订阅者更新视图；编译指令，替换变量，同时绑定更新函数到订阅者；对应事件绑定调用addEventListener进行监听。

参考文章

剖析Vue原理&实现双向绑定MVVM