Angularjs 双向绑定机制解析

文章转自：http://www.2cto.com/kf/201408/327594.html

AngularJs 的元素与模型双向绑定依赖于循环检测它们之间的值，这种做法叫做脏检测，这几天研究了一下其源码，将 Angular 的实现分享一下。

 

首先看看如何将 Model 的变更更新到 UI

 

Angular 的 Model 是一个 Scope 的类型，每个 Scope 都归属于一个 Directive 对象，比如 $rootScope 就归属于 ng-app。

 

从 ng-app 往下，每个 Directive 创建的 Scope 都会一层一层链接下去，形成一个以 $rootScope 为根的链表,注意 Scope 还有同级的概念，形容更贴切我觉得应该是一棵树。

 

我们大概看一下 Scope 都有哪些成员：

 

  function Scope() {

      this.$id = nextUid();

      // 依次为： 阶段、父 Scope、Watch 函数集、下一个同级 Scope、上一个同级 Scope、首个子级 Scope、最后一个子级 Scope

      this.$$phase = this.$parent = this.$$watchers =

                     this.$$nextSibling = this.$$prevSibling =

                     this.$$childHead = this.$$childTail = null;

          // 重写 this 属性以便支持原型链

      this['this'] = this.$root =  this;

      this.$$destroyed = false;

      // 以当前 Scope 为上下文的异步求值队列，也就是一堆 Angular 表达式

      this.$$asyncQueue = [];

      this.$$postDigestQueue = [];

      this.$$listeners = {};

      this.$$listenerCount = {};

      this.$$isolateBindings = {};

}

Scope.$digest，这是 Angular 提供的从 Model 更新到 UI 的接口，你从哪个 Scope 调用，那它就会从这个 Scope 开始遍历，通知模型更改给各个 watch 函数，

来看看 $digest 的源码：

 

$digest: function() {

    var watch, value, last,

        watchers,

        asyncQueue = this.$$asyncQueue,

        postDigestQueue = this.$$postDigestQueue,

        length,

        dirty, ttl = TTL,

        next, current, target = this,

        watchLog = [],

        logIdx, logMsg, asyncTask;

 

    // 标识阶段，防止多次进入

    beginPhase('$digest');

 

    // 最后一个检测到脏值的 watch 函数

    lastDirtyWatch = null;

 

    // 开始脏检测,只要还有脏值或异步队列不为空就会一直循环

    do {

      dirty = false;

      // 当前遍历到的 Scope

      current = target;

 

      // 处理异步队列中所有任务, 这个队列由 scope.$evalAsync 方法输入

      while(asyncQueue.length) {

        try {

          asyncTask = asyncQueue.shift();

          asyncTask.scope.$eval(asyncTask.expression);

        } catch (e) {

          clearPhase();

          $exceptionHandler(e);

        }

        lastDirtyWatch = null;

      }

 

      traverseScopesLoop:

      do {

        // 取出当前 Scope 的所有 watch 函数

        if ((watchers = current.$$watchers)) {

          length = watchers.length;

          while (length--) {

            try {

              watch = watchers[length];

 

              if (watch) {

                // 1.取 watch 函数的运算新值,直接与 watch 函数最后一次值比较

                // 2.如果比较失败则尝试调用 watch 函数的 equal 函数，如果没有 equal 函数则直接比较新旧值是否都是 number

                if ((value = watch.get(current)) !== (last = watch.last) &&

                    !(watch.eq

                        ? equals(value, last)

                        : (typeof value == 'number' && typeof last == 'number'

                           && isNaN(value) && isNaN(last)))) {

                  // 检测到值改变，设置一些标识

                  dirty = true;

                  lastDirtyWatch = watch;

                  watch.last = watch.eq ? copy(value, null) : value;

                  // 调用 watch 函数的变更通知函数, 也就是说各个 directive 从这里更新 UI

                  watch.fn(value, ((last === initWatchVal) ? value : last), current);

 

                  // 当 digest 调用次数大于 5 的时候（默认10），记录下来以便开发人员分析。

                  if (ttl < 5) {

                    logIdx = 4 - ttl;

                    if (!watchLog[logIdx]) watchLog[logIdx] = [];

                    logMsg = (isFunction(watch.exp))

                        ? 'fn: ' + (watch.exp.name || watch.exp.toString())

                        : watch.exp;

                    logMsg += '; newVal: ' + toJson(value) + '; oldVal: ' + toJson(last);

                    watchLog[logIdx].push(logMsg);

                  }

                } else if (watch === lastDirtyWatch) {

                  // If the most recently dirty watcher is now clean, short circuit since the remaining watchers

                  // have already been tested.

                  dirty = false;

                  break traverseScopesLoop;

                }

              }

            } catch (e) {

              clearPhase();

              $exceptionHandler(e);

            }

          }

        }

 

        // 恕我理解不能，下边这三句是卖萌吗

        // Insanity Warning: scope depth-first traversal

        // yes, this code is a bit crazy, but it works and we have tests to prove it!

        // this piece should be kept in sync with the traversal in $broadcast

 

        // 没有子级 Scope,也没有同级 Scope

        if (!(next = (current.$$childHead || (current !== target && current.$$nextSibling)))) {

          // 又判断一遍不知道为什么,不过这个时候 next === undefined 了，也就退出当前 Scope 的 watch 遍历了

          while(current !== target && !(next = current.$$nextSibling)) {

            current = current.$parent;

          }

        }

      } while ((current = next));

 

 

      // 当 TTL 用完，依旧有未处理的脏值和异步队列则抛出异常

      if((dirty || asyncQueue.length) && !(ttl--)) {

        clearPhase();

        throw $rootScopeMinErr('infdig',

            '{0} $digest() iterations reached. Aborting! ' +

            'Watchers fired in the last 5 iterations: {1}',

            TTL, toJson(watchLog));

      }

 

    } while (dirty || asyncQueue.length);

 

    // 退出 digest 阶段，允许其他人调用

    clearPhase();

 

    while(postDigestQueue.length) {

      try {

        postDigestQueue.shift()();

      } catch (e) {

        $exceptionHandler(e);

      }

    }

  }

虽然看起来很长，但是很容易理解，默认从 $rootScope 开始遍历，对每个 watch 函数求值比较，出现新值则调用通知函数，由通知函数更新 UI，我们来看看 ng-model 是怎么注册通知函数的:

 

$scope.$watch(function ngModelWatch() {

    var value = ngModelGet($scope);

 

    // 如果 ng-model 当前记录的 modelValue 不等于 Scope 的最新值

    if (ctrl.$modelValue !== value) {

 

      var formatters = ctrl.$formatters,

          idx = formatters.length;

 

      // 使用格式化器格式新值，比如 number,email 之类

      ctrl.$modelValue = value;

      while(idx--) {

        value = formatters[idx](value);

      }

 

      // 将新值更新到 UI

      if (ctrl.$viewValue !== value) {

        ctrl.$viewValue = value;

        ctrl.$render();

      }

    }

 

    return value;

});

那么 UI 更改如何更新到 Model 呢

 

很简单，靠 Directive 编译时绑定的事件，比如 ng-model 绑定到一个输入框的时候事件代码如下：

 

var ngEventDirectives = {};

forEach(

  'click dblclick mousedown mouseup mouseover mouseout mousemove mouseenter mouseleave keydown keyup keypress submit focus blur copy cut paste'.split(' '),

function(name) {

        var directiveName = directiveNormalize('ng-' + name);

        ngEventDirectives[directiveName] = ['$parse', function($parse) {

     return {

       compile: function($element, attr) {

         var fn = $parse(attr[directiveName]);

         return function(scope, element, attr) {

// 触发以上指定的事件，就将元素的 scope 和 event 对象一起发送给 direcive

           element.on(lowercase(name), function(event) {

             scope.$apply(function() {

               fn(scope, {$event:event});

             });

           });

         };

       }

         };

    }];

  }

);

Directive 接收到输入事件后根据需要再去 Update Model 就好啦。

 

相信经过以上研究应该对 Angular 的绑定机制相当了解了吧，现在可别跟人家说起脏检测就觉得是一个 while(true) 一直在求值效率好低什么的，跟你平时用事件没啥两样，多了几次循环而已。

 

最后注意一点就是平时你通常不需要手动调用 scope.$digest，特别是当你的代码在一个 $digest 中被回调的时候，因为已经进入了 digest 阶段所以你再调用则会抛出异常。

我们只在没有 Scope 上下文的代码里边需要调用 digest，因为此时你对 UI 或 Model 的更改 Angular 并不知情。