1 前言
随着 Vue、React、Angularjs 等框架的诞生，数据驱动视图的理念也深入人心，就 Vue 来说，它拥有着双向数据绑定、虚拟dom、组件化、视图与数据相分离等等造福程序员的优点，那 Vue 的双向数据绑定实现原理是什么样的，如果让我们自己去实现一个这样的双向数据绑定要怎么做呢，本文就与大家分享一下 Vue 的绑定原理及其简单实现
2 核心技术
大家都知道 Vue2 双向绑定是基于 ES5的 Object.defineProperty 方法+发布订阅者模式实现的 那我们首先简单了解一下这两个模块都是做什么的，在 Vue 中充当了什么角色
2.1 Object.defineProperty
用来在对象上定义或者修改一个属性值，实现数据劫持，为修改数据后去调用视图更新做准备
const obj = {}
let age = 18
Object.defineProperty(obj, 'age',{
get() {
return age
},
set(newVal) {
age = newVal + 1
},
enumerable: true
})
console.log(obj.age) // 18
obj.age = 20
console.log(obj.age) // 21
2.2 发布订阅者模式
此模式简单来讲就是分为发布和订阅两个概念，订阅意思就是我们会定义很多个订阅者，每个订阅者都会有自己的 update 方法，把需要更新的订阅者放到数组中，而发布就代表通知订阅者去依次执行其 update 方法，从而实现数据更新
// 定义放订阅者的数组
function Dep() {
this.subs = []
}
// 定义存放订阅者的方法
Dep.prototype.addSub = function(sub) {
this.subs.push(sub)
}
// 定义发布的方法
Dep.prototype.notify = function(sub) {
this.subs.forEach(sub => {
// 依次通知订阅者去执行update方法
sub.update()
})
}
写到这里我们就把发布和订阅准备好了，但是还缺少订阅者，且订阅者要保证提供一个 update 方法才行，那我们不禁想到能否去创建一个构造函数，通过这个构造函数创建的实例都会有 update 方法呢
function Watcher(fn) {
this.fn = fn
}
// 通过该构造函数创建的实例都会有update方法
Watcher.prototype.update = function() {
this.fn()
}
// new实例
const watcher1 = new Watcher(() => console.log('我是watcher1'))
const watcher2 = new Watcher(() => console.log('我是watcher2'))
const dep = new Dep()
// 把准备好的事件放入到数组中
dep.addSub(watcher1)
dep.addSub(watcher2)
// 进行发布
dep.notify()
// 最终输出 我是watcher1 我是watcher2
3 具体实现
3.1 初始化
一个框架都是从它的初始化开始的，Vue 也不例外
<body>
<div id="app">
<p>a value: {{a.a}}p>
<div>b value: {{b}}div>
<span>v-model: span><input type="text" v-model="b">
div>
<script>
// 模仿 Vue 的初始化和传入的参数
let vue = new Vue({
el: '#app',
data: {
a: { a: 'is a' },
b: 'is b',
c: 'is c'
}
})
script>
body>
3.2 数据劫持 observe
Vue 中在 data 中定义的属性才可以实现双向绑定，为了实现这个功能，我们定义一个 Observe 用来劫持到对象的属性
// 给对象增加数据劫持
function Observe(data) {
// 因 defineProperty 每次只能设置单个属性 所以需遍历
for (let key in data) {
let val = data[key]
observe(val)
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true,
get() {
return val
},
set(newVal) {
if (newVal === val) return // 新值与旧值相等时 不做处理
val = newVal // 之所以给 val 赋值 是因为取值时取得val
observe(newVal) // 当给变量值赋予一个新对象时 依然需要劫持到其属性
}
})
}
}
function observe(data) {
if (typeof data !== 'object') return
return new Observe(data)
}
3.3 构造函数编写
function Vue(options = {}) {
// 模仿 Vue 把属性挂载到 $options 且可以通过this._data访问属性
this.$options = options
const data = this._data = this.$options.data
observe(data) // 给 data 增加数据劫持
}
上图中我们模仿 Vue 对 options 和 data 增加了一些可访问方式，给 data 增加了数据劫持，也在我们的实例中看到了效果，那这时又有了新的问题，Vue 中访问数据都是 this.xxx 可直接通过实例访问，这样比我们图中的访问方式还要更方便一些，那我们也能否把属性直接挂载到实例上呢，当然是可以的
3.4 数据代理
如果想要直接把属性挂载到实例上，那我们需要保证通过实例直接访问的属性值是实时无误的，且去修改该属性值还能够被劫持到，否则会影响后面的双向数据绑定，既然 data 中的数据我们已经通过 Observe（在3.2节）做了劫持，那我们在通过 this.xxx 直接修改属性时只需要去修改 data 对应中的属性就可以触发 Observe 劫持
function Vue(options = {}) {
// 模仿 Vue 把属性挂载到 $options
this.$options = options
const data = this._data = this.$options.data
observe(data)
// 将当前 this 传入方法 将属性挂载到 this 上
proxyData.call(this, data)
}
// this 代理 this._data
function proxyData(data) {
const vm = this
for (let key in data) {
Object.defineProperty(vm, key, {
enumerable: true,
get() {
return vm._data[key]
},
set(newVal) {
// 直接修改 data 中对应属性 触发 data 中劫持 保持数据统一
vm._data[key] = newVal
}
})
}
}
3.5 实现 compile
先在内存中创建一个文档碎片来递归所有 dom 节点，用正则匹配 {{}} 相符的节点，获取到括号里的 key，最后在 data 中拿到对应 key 的属性值，替换到节点上（因为主要是实现双向绑定，所以我们将 dom 的操作放到文档碎片中操作来代替虚拟 dom）
function Compile(el, vm) {
vm.$el = document.querySelector(el)
// 建立文档碎片 将 el 下的所有元素挪进文档碎片 避免死循环
const fragment = document.createDocumentFragment()
// 将 el 中的元素都移入碎片中
while (child = vm.$el.firstChild) {
fragment.appendChild(child)
}
// 匹配节点中的{{}} 将其替换为对应的值
replace(fragment)
function replace(fragment) {
// 循环每一层节点
Array.from(fragment.childNodes).forEach(node => {
const text = node.textContent
// 定义正则表达式
const reg = /{{(.*)}}/
// 此判断为当节点是文本节点（因为变量都是文本）且被包含在{{}}中的文本节点时
// 文本节点 Node.TEXT_NODE: 3
if (node.nodeType === Node.TEXT_NODE && reg.test(text)) {
// 以下三行为了获取到 key 对应的value值 页面初始化后正常将变量替换为值
const arr = RegExp.$1.split('.') // [a, a] [b]
let val = vm
arr.forEach(k => (val = val[k]))
node.textContent = text.replace(reg, val)
}
if (node.childNodes) {
replace(node)
}
})
}
// 将处理好的文档碎片塞回dom中
vm.$el.appendChild(fragment)
}
初始化 Vue 时调用 compile
function Vue(options = {}) {
// 模仿 Vue 把属性挂载到 $options
this.$options = options
const data = this._data = this.$options.data
observe(data)
// 将当前 this 传入方法 将属性挂载到 this 上
proxyData.call(this, data)
new Compile(options.el, this)
}
3.6 Model -> ViewModel -> View
目前我们已经实现的功能：数据劫持、this代理、编译模板 ，最终我们要达到修改数据、视图自动更新的效果，还需要以下工作
1）第一步我们需要创建一个订阅者，其 update 事件就是接收到我们更新后的数据值然后去更新 dom, 因为要更新 dom，所以此订阅者是在 compile 中定义的，并且大家会发现我们在编译过程中，是循环每一层节点去判断的，也就意味着我们页面有多少个符合条件的文本节点，就会新建多少个 watcher，那这时就需要把文本节点的对应 key 和 value 传入 watcher 中，用来判断更新的哪个节点值
2）既然我们的 watcher 新增了参数（vue 实例、节点变量）所以我们需要对 watcher 方法做出更改
3）当 watcher 定义好后，还需要修改下其 update 方法，因为我们的 watcher 第三个参数也就是回调函数中新增了参数，需要给其传参
Watcher.prototype.update = function() {
// this.exp 可取到 key 值 从 vm 中凭借 key 就可以取到属性值
let val = this.vm
const arr = this.exp.split('.')
arr.forEach(k => (val = val[k]))
this.fn(val) // 传入 newVal
}
4）订阅者都准备好了，还需要添加订阅者到 dep 数组并且在数据改动后调用发布，这个过程需要在 observe 中实现
5）最终效果如图所示
3.7 View -> ViewModel -> Model
上面我们实现了从数据到视图的更新，那视图从数据的更新呢，首先我们想到一个最常见的例子（v-model）, 要想实现它，我们需要做以下两步
1）把 value 值展示到绑定 v-model 的 input 中
2）其次是每次我们更改值时都应该把值更新到界面上，所以我们还需要新建一个 watcher，在绑定 v-model 的 input 上绑定事件，当输入文案时获取到输入的值，改变 data 只对应的属性值
3）最终效果如图所示
4 总结
4.1 实现思路
4.2 优缺点
优点：成功达到了数据和视图的双向驱动，像在操作表单时使用会更方便，省略了很多重复的 onChange 事件去处理数据的变化，也省略了给 dom 添加值的操作，代码量会更少，更方便维护
缺点：修改数据时会使得我们无法追踪数据的改变源头，且在数据劫持那步需要去循环,为一个对象的每一个属性增加劫持，无法直接在一个对象上增加所有属性的劫持（该缺点 Vue3 已规避，大家可自行学习）
4.3 小结
在工作中我们很多项目会用到框架 ，了解它的一些原理有助于我们更好的去使用，便于我们培养自己的‘造轮子’能力，遇到问题时能更好的解决，减少不必要的 bug，更好的去调试代码，一些很复杂的组件如果找不到开源的话，自己也能去实现不至于一头雾水
4.4 参考资料
- 可运行的该源码实例： https://coding.jd.com/zhangtingting155/mini-vue.git
- Vue 双向绑定：https://github.com/answershuto/learnVue/blob/master/docs/从源码角度再看数据绑定.MarkDown
- 数据劫持：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Object/defineProperty
- 很有趣的设计模式：https://refactoringguru.cn/design-patterns
5 思考
至此，一个双向数据绑定功能就基本实现了，本文我们的实现是基于 Vue2 的双向数据绑定原理，目前 Vue3 已经趋于稳定，我们可以思考下，如果是基于 Vue3 的原理去做，那需要怎么去实现呢。
作者：京东物流 张婷婷
来源：京东云开发者社区