编程 Javascript

vue实现简单的MVVM框架

Posted in Javascript onAugust 05, 2018

不知不觉接触前端的时间已经过去半年了，越来越发觉对知识的学习不应该只停留在会用的层面，这在我学jQuery的一段时间后便有这样的体会。

虽然jQuery只是一个JS的代码库，只要会一些JS的基本操作学习一两天就能很快掌握jQuery的基本语法并熟练使用，但是如果不了解jQUery库背后的实现原理，相信只要你一段时间不再使用jQuery的话就会把jQuery忘得一干二净，这也许就是知其然不知其所以然的后果。

最近在学vue的时候又再一次经历了这样的困惑，虽然能够比较熟练的掌握vue的基本使用，也能够对MV*模式、数据劫持、双向数据绑定、数据代理侃上两句。但是要是稍微深入一点就有点吃力了。所以这几天痛下决心研究大量技术文章（起初尝试看早期源码，无奈vue与jQuery不是一个层级的，相比于jQuery，vue是真正意义上的前端框架。只能无奈弃坑转而看技术博客），对vue也算有了一个管中窥豹的认识。最后尝试实践一下自己学到的知识，基于数据代理、数据劫持、模板解析、双向绑定实现了一个小型的vue框架。

源码：https://github.com/yuliangbin/MVVM

功能演示如下所示：

vue实现简单的MVVM框架

数据代理

以下面这个模板为例，要替换的根元素“#mvvm-app”内只有一个文本节点#text，#text的内容为{{name}}。我们就以下面这个模板详细了解一下VUE框架的大体实现流程。

<body>
 <div id="mvvm-app">
  {{name}}
 </div>
 <script src="./js/observer.js"></script>
 <script src="./js/watcher.js"></script>
 <script src="./js/compile.js"></script>
 <script src="./js/mvvm.js"></script>
 <script>
  let vm = new MVVM({
   el: "#mvvm-app",
   data: {
    name: "hello world"
   },  
  })

 </script>
</body>

数据代理

1、什么是数据代理

在vue里面，我们将数据写在data对象中。但是我们在访问data里的数据时，既可以通过vm.data.name访问，也可以通过vm.name访问。这就是数据代理：在一个对象中，可以动态的访问和设置另一个对象的属性。

2、实现原理

我们知道静态绑定（如vm.name = vm.data.name）可以一次性的将结果赋给变量，而使用Object.defineProperty()方法来绑定则可以通过set和get函数实现赋值的中间过程，从而实现数据的动态绑定。具体实现如下：

let obj = {};
let obj1 = {
 name: 'xiaoyu',
 age: 18,
}
//实现origin对象代理target对象
function proxyData(origin,target){
 Object.keys(target).forEach(function(key){
  Object.defineProperty(origin,key,{//定义origin对象的key属性
   enumerable: false,
   configurable: true,
   get: function getter(){
    return target[key];//origin[key] = target[key];
   },
   set: function setter(newValue){
    target[key] = newValue;
   }
  })
 })
}

vue中的数据代理也是通过这种方式来实现的。

function MVVM(options) {
 this.$options = options || {};
 var data = this._data = this.$options.data;
 var _this = this;//当前实例vm

 // 数据代理
 // 实现 vm._data.xxx -> vm.xxx 
 Object.keys(data).forEach(function(key) {
  _this._proxyData(key);
 });
 observe(data, this);
 this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this);

}

MVVM.prototype = {
_proxyData: function(key) {
 var _this = this;
 if (typeof key == 'object' && !(key instanceof Array)){//这里只实现了对对象的监听，没有实现数组的
  this._proxyData(key);
 }
 Object.defineProperty(_this, key, {
  configurable: false,
  enumerable: true,
  get: function proxyGetter() {
   return _this._data[key];
  },
  set: function proxySetter(newVal) {
   _this._data[key] = newVal;
  }
 });
},
};

实现Observe

1、双向数据绑定

数据变动

--->

视图更新

--->

数据变动

要想实现当数据变动时视图更新，首先要做的就是如何知道数据变动了，可以通过Object.defineProperty()函数监听data对象里的数据，当数据变动了就会触发set()方法。所以我们需要实现一个数据监听器Observe，来对数据对象中的所有属性进行监听，当某一属性数据发生变化时，拿到最新的数据通知绑定了该属性的订阅器，订阅器再执行相应的数据更新回调函数，从而实现视图的刷新。

当设置this.name = 'hello vue'时，就会执行set函数，通知订阅器里的订阅者执行相应的回调函数，实现数据变动，对应视图更新。

function observe(data){
 if (typeof data != 'object') {
  return ;
 }
 return new Observe(data);
}

function Observe(data){
 this.data = data;
 this.walk(data);
}

Observe.prototype = {
 walk: function(data){
  let _this = this;
  for (key in data) {
   if (data.hasOwnProperty(key)){
    let value = data[key];
    if (typeof value == 'object'){
     observe(value);
    }
    _this.defineReactive(data,key,data[key]);
   }
  }
 },
 defineReactive: function(data,key,value){
  Object.defineProperty(data,key,{
   enumerable: true,//可枚举
   configurable: false,//不能再define
   get: function(){
    console.log('你访问了' + key);return value;
   },
   set: function(newValue){
    console.log('你设置了' + key);
    if (newValue == value) return;
    value = newValue;
    observe(newValue);//监听新设置的值
   }
  })
 }
}

2、实现一个订阅器

要想通知订阅者，首先得要有一个订阅器（统一管理所有的订阅者）。为了方便管理，我们会为每一个data对象的属性都添加一个订阅器（new Dep）。

订阅器里存着的是订阅者Watcher（后面会讲到），由于订阅者可能会有多个，我们需要建立一个数组来维护。一旦数据变化，就会触发订阅器的notify()方法，订阅者就会调用自身的update方法实现视图更新。

function Dep(){
 this.subs = [];
}
Dep.prototype = {
 addSub: function(sub){this.subs.push(sub);
 },
 notify: function(){
  this.subs.forEach(function(sub) {
   sub.update();
  })
 }
}

每次响应属性的set()函数调用的时候，都会触发订阅器，所以代码补充完整。

Observe.prototype = {
 //省略的代码未作更改
 defineReactive: function(data,key,value){
  let dep = new Dep();//创建一个订阅器，会被闭包在key属性的get/set函数内，因此每个属性对应唯一一个订阅器dep实例
  Object.defineProperty(data,key,{
   enumerable: true,//可枚举
   configurable: false,//不能再define
   get: function(){
    console.log('你访问了' + key);
    return value;
   },
   set: function(newValue){
    console.log('你设置了' + key);
    if (newValue == value) return;
    value = newValue;
    observe(newValue);//监听新设置的值
    dep.notify();//通知所有的订阅者
   }
  })
 }
}

实现Complie

compile主要做的事情是解析模板指令，将模板中的data属性替换成data属性对应的值（比如将{{name}}替换成data.name值），然后初始化渲染页面视图，并且为每个data属性添加一个监听数据的订阅者（new Watcher），一旦数据有变动，收到通知，更新视图。

遍历解析需要替换的根元素el下的HTML标签必然会涉及到多次的DOM节点操作，因此不可避免的会引发页面的重排或重绘，为了提高性能和效率，我们把根元素el下的所有节点转换为文档碎片fragment进行解析编译操作，解析完成，再将fragment添加回原来的真实dom节点中。

注：文档碎片本身也是一个节点，但是当将该节点append进页面时，该节点标签作为根节点不会显示html文档中，其里面的子节点则可以完全显示。

Compile解析模板，将模板内的子元素#text添加进文档碎片节点fragment。

function Compile(el,vm){
 this.$vm = vm;//vm为当前实例
 this.$el = document.querySelector(el);//获得要解析的根元素 
 if (this.$el){
  this.$fragment = this.nodeToFragment(this.$el);
  this.init();
  this.$el.appendChild(this.$fragment);
 } 
}
Compile.prototype = {
 nodeToFragment: function(el){
  let fragment = document.createDocumentFragment();
  let child;
  while (child = el.firstChild){
   fragment.appendChild(child);//append相当于剪切的功能
  }
  return fragment;
  
 },
};

compileElement方法将遍历所有节点及其子节点，进行扫描解析编译，调用对应的指令渲染函数进行数据渲染，并调用对应的指令更新函数进行绑定，详看代码及注释说明：

因为我们的模板只含有一个文本节点#text，因此compileElement方法执行后会进入_this.compileText(node,reg.exec(node.textContent)[1]);//#text,'name'

Compile.prototype = {
 nodeToFragment: function(el){
  let fragment = document.createDocumentFragment();
  let child;
  while (child = el.firstChild){
   fragment.appendChild(child);//append相当于剪切的功能
  }
  return fragment;
  
 },
 
 init: function(){
  this.compileElement(this.$fragment);
 },
 
 compileElement: function(node){
  let childNodes = node.childNodes;
  const _this = this;
  let reg = /\{\{(.*)\}\}/g;
  [].slice.call(childNodes).forEach(function(node){
   
   if (_this.isElementNode(node)){//如果为元素节点，则进行相应操作
    _this.compile(node);
   } else if (_this.isTextNode(node) && reg.test(node.textContent)){
    //如果为文本节点，并且包含data属性(如{{name}}),则进行相应操作
    _this.compileText(node,reg.exec(node.textContent)[1]);//#text,'name'
   }
   
   if (node.childNodes && node.childNodes.length){
    //如果节点内还有子节点，则递归继续解析节点
    _this.compileElement(node);
    
   }
  })
 },
 compileText: function(node,exp){//#text,'name'
   compileUtil.text(node,this.$vm,exp);//#text,vm,'name'
 },};

CompileText()函数实现初始化渲染页面视图（将data.name的值通过#text.textContent = data.name显示在页面上），并且为每个DOM节点添加一个监听数据的订阅者（这里是为#text节点新增一个Wather）。

let updater = {
 textUpdater: function(node,value){ 
  node.textContent = typeof value == 'undefined' ? '' : value;
 },
}
 
let compileUtil = {
 text: function(node,vm,exp){//#text,vm,'name'
  this.bind(node,vm,exp,'text');
 },
 
 bind: function(node,vm,exp,dir){//#text,vm,'name','text'
  let updaterFn = updater[dir + 'Updater'];
  updaterFn && updaterFn(node,this._getVMVal(vm,exp));
  new Watcher(vm,exp,function(value){
   updaterFn && updaterFn(node,value)
  });
  console.log('加进去了');
 }
};

现在我们完成了一个能实现文本节点解析的Compile()函数，接下来我们实现一个Watcher()函数。

实现Watcher

我们前面讲过，Observe()函数实现data对象的属性劫持，并在属性值改变时触发订阅器的notify()通知订阅者Watcher，订阅者就会调用自身的update方法实现视图更新。

Compile()函数负责解析模板，初始化页面，并且为每个data属性新增一个监听数据的订阅者（new Watcher）。

Watcher订阅者作为Observer和Compile之间通信的桥梁，所以我们可以大致知道Watcher的作用是什么。

主要做的事情是:

在自身实例化时往订阅器(dep)里面添加自己。

自身必须有一个update()方法。

待属性变动dep.notice()通知时，能调用自身的update()方法，并触发Compile中绑定的回调。

先给出全部代码，再分析具体的功能。

//Watcher
function Watcher(vm, exp, cb) {
 this.vm = vm;
 this.cb = cb;
 this.exp = exp;
 this.value = this.get();//初始化时将自己添加进订阅器
};

Watcher.prototype = {
 update: function(){
  this.run();
 },
 run: function(){
  const value = this.vm[this.exp];
  //console.log('me:'+value);
  if (value != this.value){
   this.value = value;
   this.cb.call(this.vm,value);
  }
 },
 get: function() { 
  Dep.target = this; // 缓存自己
  var value = this.vm[this.exp] // 访问自己,执行defineProperty里的get函数   
  Dep.target = null; // 释放自己
  return value;
 }
}

//这里列出Observe和Dep，方便理解
Observe.prototype = {
 defineReactive: function(data,key,value){
  let dep = new Dep();
  Object.defineProperty(data,key,{
   enumerable: true,//可枚举
   configurable: false,//不能再define
   get: function(){
    console.log('你访问了' + key);
    //说明这是实例化Watcher时引起的，则添加进订阅器
    if (Dep.target){
     //console.log('访问了Dep.target');
     dep.addSub(Dep.target);
    }
    return value;
   },
  })
 }
}

Dep.prototype = {
 addSub: function(sub){this.subs.push(sub);
 },
}

我们知道在Observe()函数执行时，我们为每个属性都添加了一个订阅器dep，而这个dep被闭包在属性的get/set函数内。所以，我们可以在实例化Watcher时调用this.get()函数访问data.name属性，这会触发defineProperty()函数内的get函数，get方法执行的时候，就会在属性的订阅器dep添加当前watcher实例，从而在属性值有变化的时候，watcher实例就能收到更新通知。

那么Watcher()函数中的get()函数内Dep.taeger = this又有什么特殊的含义呢？我们希望的是在实例化Watcher时将相应的Watcher实例添加一次进dep订阅器即可，而不希望在以后每次访问data.name属性时都加入一次dep订阅器。所以我们在实例化执行this.get()函数时用Dep.target = this来标识当前Watcher实例，当添加进dep订阅器后设置Dep.target=null。

实现VMVM

MVVM作为数据绑定的入口，整合Observer、Compile和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 -> 视图更新；视图交互变化(input) -> 数据model变更的双向绑定效果。

function MVVM(options) {
 this.$options = options || {};
 var data = this._data = this.$options.data;
 var _this = this;
 // 数据代理
 // 实现 vm._data.xxx -> vm.xxx 
 Object.keys(data).forEach(function(key) {
  _this._proxyData(key);
 });
 observe(data, this);
 this.$compile = new Compile(options.el || document.body, this);
}

vue实现简单的MVVM框架

- Author -

余大彬

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