手動實現vue2.0的雙向數據綁定原理

一句話概括：數據劫持（Object.defineProperty）+發(fā)布訂閱模式

雙向數據綁定有三大核心模塊（dep 、observer、watcher）,它們之間是怎么連接的，下面來一一介紹。為了大家更好的理解雙向數據綁定原理以及它們之間是如何實現關聯(lián)的，先帶領大家復習一下發(fā)布訂閱模式。

一.首先了解什么是發(fā)布訂閱模式

直接上代碼：一個簡單的發(fā)布訂閱模式，幫助大家更好的理解雙向數據綁定原理

//發(fā)布訂閱模式
function Dep() {
    this.subs = []//收集依賴（也就是手機watcher實例），
}
Dep.prototype.addSub = function (sub) { //添加訂閱者
    this.subs.push(sub); //實際上添加的是watcher這個實例
}
Dep.prototype.notify = function (sub) { //發(fā)布，這個方法的作用是遍歷數組，讓每個訂閱者的update方法去執(zhí)行
    this.subs.forEach((sub) => sub.update())
}

function Watcher(fn) {
    this.fn = fn;
}
Watcher.prototype.update = function () { //添加一個update屬性讓每一個實例都可以繼承這個方法
    this.fn();
}
let watcher = new Watcher(function () {
    alert(1)
});//訂閱
let dep = new Dep();
dep.addSub(watcher);//添加依賴，添加訂閱者
dep.notify();//發(fā)布，讓每個訂閱者的update方法執(zhí)行

二.new Vue()的時候做了什么？

只是針對雙向數據綁定做說明

<template>
      <div id="app">
        <div>obj.text的值:{{obj.text}}</div>
        <p>word的值:{{word}}</p>
        <input type="text" v-model="word">
    </div>
</template>
<script>
   new Vue({
        el: "#app",
        data: {
            obj: {
                text: "向上",
            },
            word: "學習"
        },
        methods:{
        //  ...
        }
    })
</script>

Vue 構造函數都干什么了？

function Vue(options = {}) {
    this.$options = options;//接收參數
    var data = this._data = this.$options.data;
    observer(data);//對data中的數據進型循環(huán)遞歸綁定
    for (let key in data) {
       let val = data[key];
       observer(val);
       Object.defineProperty(this, key, {
           enumerable: true,
           get() {
               return this._data[key];
           },
           set(newVal) {
               this._data[key] = newVal;
           }
        })
    }
    new Compile(options.el, this)
};

在 new Vue({…})構造函數時，首先獲取參數 options ,然后把參數中的 data 數據賦值給當前實例的 _data 屬性上（this._data = this.$options.data），重點來了，那下面的遍歷是為什么呢？首先我們在操作數據的時候是 this.word 獲取，而不是 this._data.word,所以是做了一個映射，在獲取數據的時候 this.word，其實是獲取的 this._data.word 的值,大家可以在自己項目中輸出this查看一下

1.接下來看看 observer 方法干了什么

function observer(data) {
    if (typeof data !== "object") return;
    return new Observer(data);//返回一個實例
}
function Observer(data) {
    let dep = new Dep();//創(chuàng)建一個dep實例
    for (let key in data) {//對數據進行循環(huán)遞歸綁定
        let val = data[key];
        observer(val);
        Object.defineProperty(data, key, {
            enumerable: true,
            get() {
               Dep.target && dep.depend(Dep.target);//Dep.target就是Watcher的一個實例
                return val;
            },
            set(newVal) {
                if (newVal === val) {
                    return;
                }
                val = newVal;
                observer(newVal);
                dep.notify() //讓所有方法執(zhí)行
            }
        })
    }
}

Observer 構造函數，首先 let dep=new Dep(),作為之后的觸發(fā)數據劫持的 get 方法和 set 方法時，去收集依賴和發(fā)布時調用，主要的操作就是通過 Object.defineProperty 對 data 數據進行循環(huán)遞歸綁定，使用 getter/setter 修改其默認讀寫，用于收集依賴和發(fā)布更新。

2.再來看看 Compile 具體干了那些事情

function Compile(el, vm) {
    vm.$el = document.querySelector(el);
    let fragment = document.createDocumentFragment(); //創(chuàng)建文檔碎片，是object類型
    while (child = vm.$el.firstChild) {
        fragment.appendChild(child);
    };//用while循環(huán)把所有節(jié)點都添加到文檔碎片中，之后都是對文檔碎片的操作，最后再把文檔碎片添加到頁面中,這里有一個很重要的特性是，如果使用appendChid方法將原dom樹中的節(jié)點添加到fragment中時，會刪除原來的節(jié)點。
    replace(fragment);

    function replace(fragment) {
        Array.from(fragment.childNodes).forEach((node) => {//循環(huán)所有的節(jié)點
            let text = node.textContent;
            let reg = /\{\{(.*)\}\}/;
            if (node.nodeType === 3 && reg.test(text)) {//判斷當前節(jié)點是不是文本節(jié)點且符不符合{{obj.text}}的輸出方式，如果滿足條件說明它是雙向的數據綁定，要添加訂閱者（watcher）
                console.log(RegExp.$1); //obj.text
                let arr = RegExp.$1.split("."); //轉換成數組的方式[obj,text]，方便取值
                let val = vm;
                arr.forEach((key) => { //實現取值this.obj.text
                    val = val[key];
                });
                new Watcher(vm, RegExp.$1, function (newVal) {
                    node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, newVal)
                });
                node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, val); //對節(jié)點內容進行初始化的賦值
            }
            if (node.nodeType === 1) { //說明是元素節(jié)點
                let nodeAttrs = node.attributes;
                Array.from(nodeAttrs).forEach((item) => {
                    if (item.name.indexOf("v-") >= 0) {//判斷是不是v-model這種指令
                        node.value = vm[item.value]//對節(jié)點賦值操作
                    }
                    //添加訂閱者
                    new Watcher(vm, item.value, function (newVal) {
                        node.value = vm[item.value]
                    });
                    node.addEventListener("input", function (e) {
                        let newVal = e.target.value;
                        vm[item.value] = newVal;
                    })
                })
            }
            if (node.childNodes) { //這個節(jié)點里還有子元素，再遞歸
                replace(node);
            }
        })
    }

    //這是頁面中的文檔已經沒有了，所以還要把文檔碎片放到頁面中
    vm.$el.appendChild(fragment);
}

Compile（編譯方法）首先解釋一下 DocuemntFragment（文檔碎片）它是一個 dom 節(jié)點收容器，當你創(chuàng)造了多個節(jié)點，當每個節(jié)點都插入到文檔當中都會引發(fā)一次回流，也就是說瀏覽器要回流多次，十分耗性能，而使用文檔碎片就是把多個節(jié)點都先放入到一個容器中，最后再把整個容器直接插入就可以了，瀏覽器只回流了1次。
Compile 方法首先遍歷文檔碎片的所有節(jié)點，
1.判斷是否是文本節(jié)點且符不符合{{obj.text}}的雙大括號的輸出方式，如果滿足條件說明它是雙向的數據綁定，要添加訂閱者（watcher），new Watcher(vm，動態(tài)綁定的變量，回調函數fn)
2.判斷是否是元素節(jié)點且屬性中是否含有 v-model 這種指令，如果滿足條件說明它是雙向的數據綁定，要添加訂閱者（watcher），new Watcher(vm，動態(tài)綁定的變量，回調函數fn) ，直至遍歷完成。最后別忘了把文檔碎片放到頁面中

3.Dep構造函數（怎么收集依賴的）

var uid=0;
//發(fā)布訂閱
function Dep() {
    this.id=uid++;
    this.subs = [];
}
Dep.prototype.addSub = function (sub) { //訂閱
    this.subs.push(sub); //實際上添加的是watcher這個實例
}
Dep.prototype.depend = function () { // 訂閱管理器
    if(Dep.target){//只有Dep.target存在時采取添加
        Dep.target.addDep(this);
    }
}
Dep.prototype.notify = function (sub) { //發(fā)布，遍歷數組讓每個訂閱者的update方法去執(zhí)行
    this.subs.forEach((sub) => sub.update())
}

Dep 構造函數內部有一個 id 和一個 subs，id=uid++ ,id用于作為 dep 對象的唯一標識，subs 就是保存 watcher 的數組。depend 方法就是一個訂閱的管理器，會調用當前 watcher 的 addDep 方法添加訂閱者，當觸發(fā)數據劫持（Object.defineProperty）的 get 方法時會調用 Dep.target && dep.depend(Dep.target)添加訂閱者,當數據改變時觸發(fā)數據劫持（Object.defineProperty）的 set 方法時會調用 dep.notify 方法更新操作。

4.Watcher構造函數干了什么

function Watcher(vm, exp, fn) {
   this.fn = fn;
   this.vm = vm;
   this.exp = exp //
   this.newDeps = [];
   this.depIds = new Set();
   this.newDepIds = new Set();
   Dep.target = this; //this是指向當前（Watcher）的一個實例
   let val = vm;
   let arr = exp.split(".");
   arr.forEach((k) => { //取值this.obj.text
       val = val[k] //取值this.obj.text,就會觸發(fā)數據劫持的get方法,把當前的訂閱者（watcher實例）添加到依賴中
   });
   Dep.target = null;
}
Watcher.prototype.addDep = function (dep) {
   var id=dep.id;
   if(!this.newDepIds.has(id)){
       this.newDepIds.add(id);
       this.newDeps.push(dep);
       if(!this.depIds.has(id)){
           dep.addSub(this);
       }
   }
  
}
Watcher.prototype.update = function () { //這就是每個綁定的方法都添加一個update屬性
   let val = this.vm;
   let arr = this.exp.split(".");
   arr.forEach((k) => { 
       val = val[k] //取值this.obj.text，傳給fn更新操作
   });
   this.fn(val); //傳一個新值
}

Watcher 構造函數干了什么
1.接收參數，定義了幾個私有屬性( this.newDep ,this.depIds,this.newDepIds)
2. Dep.target = this，通過參數進行 data 取值操作，這就會觸發(fā) Object.defineProperty 的 get 方法，它會通過訂閱者管理器（dep.depend()）添加訂閱者，添加完之后再將 Dep.target=null 置為空;
3.原型上的 addDep 是通過id這個唯一標識，和幾個私有屬性的判斷防止訂閱者被多次重復添加
4.update 方法就是當數據更新時，dep.notify（）執(zhí)行，觸發(fā)訂閱者的 update 這個方法， 執(zhí)行發(fā)布更新操作。

總結一下 vue2.0 中雙向數據綁定，簡單來說就是 Observer、Watcher、Dep 三大部分；
1.首先用 Object.defineProperty()循環(huán)遞歸實現數據劫持，為每個屬性分配一個訂閱者集合的管理數組 dep；
2.在編譯的時候，創(chuàng)建文檔碎片，把所有節(jié)點添加到文檔碎片中，遍歷文檔碎片的所有結點，如果是{{}}，v-model 這種，new Watcher()實例并向 dep 的 subs 數組中添加該實例
3.最后修改值就會觸發(fā) Object.defineProperty() 的 set 方法，在 set 方法中會執(zhí)行 dep.notify（），然后循環(huán)調用所有訂閱者的 update 方法更新視圖。