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Vue 的双向数据绑定是如何实现的

2024年12月26日9分钟阅读

一、什么是双向绑定

我们先从单向绑定切入单向绑定非常简单，就是把Model绑定到View，当我们用JavaScript代码更新Model时，View就会自动更新双向绑定就很容易联想到了，在单向绑定的基础上，用户更新了View，Model的数据也自动被更新了，这种情况就是双向绑定举个栗子

当用户填写表单时，View的状态就被更新了，如果此时可以自动更新Model的状态，那就相当于我们把Model和View做了双向绑定关系图如下

二、双向绑定的原理是什么

我们都知道 Vue 是数据双向绑定的框架，双向绑定由三个重要部分构成

  • 数据层（Model）：应用的数据及业务逻辑
  • 视图层（View）：应用的展示效果，各类UI组件
  • 业务逻辑层（ViewModel）：框架封装的核心，它负责将数据与视图关联起来

而上面的这个分层的架构方案，可以用一个专业术语进行称呼：MVVM这里的控制层的核心功能便是 “数据双向绑定” 。自然，我们只需弄懂它是什么，便可以进一步了解数据绑定的原理

理解ViewModel

它的主要职责就是：

  • 数据变化后更新视图
  • 视图变化后更新数据

当然，它还有两个主要部分组成

  • 监听器（Observer）：对所有数据的属性进行监听
  • 解析器（Compiler）：对每个元素节点的指令进行扫描跟解析,根据指令模板替换数据,以及绑定相应的更新函数

三、实现双向绑定

我们还是以Vue为例，先来看看Vue中的双向绑定流程是什么的

  1. new Vue() 首先执行初始化，对 data 执行响应化处理，这个过程发生 Observer 中
  2. 同时对模板执行编译，找到其中动态绑定的数据，从 data 中获取并初始化视图，这个过程发生在 Compile 中
  3. 同时定义⼀个更新函数和Watcher，将来对应数据变化时Watcher会调用更新函数
  4. 由于data的某个key在⼀个视图中可能出现多次，所以每个key都需要⼀个管家Dep来管理多个Watcher
  5. 将来data中数据⼀旦发生变化，会首先找到对应的Dep，通知所有Watcher执行更新函数

流程图如下：

提示💡

Observer 是管理 Model，Compile 是管理 View，每个属性 key 对应一个 Dep，一个属性 key 对应多个 Watcher，Watcher 与 View 中 key的使用一一对应的，每个 Watcher 都要绑定更新函数。并将所有 Watcher 注册到 Dep 中。当属性 key 发生变化时，通知更新视图。

提示💡

  1. 属性响应式处理：每个属性对应一个Dep
  2. 模版编译：模版中属性都会对应一个 Watcher 并绑定更新函数
  3. 注册：将属性的Watcher注册到属性对应的 Dep
  4. 更新：当数据发生变化，找到对应的 Dep ，通知所有的 Watcher 进行更新

实现

先来一个构造函数：执行初始化，对data执行响应化处理

class Vue {  
  constructor(options) {  
    this.$options = options;  
    this.$data = options.data;  
        
    // 对data选项做响应式处理  
    observe(this.$data);  
        
    // 代理data到vm上  
    proxy(this);  
        
    // 执行编译  
    new Compile(options.el, this);  
  }  
}

对data选项执行响应化具体操作

function observe(obj) {  
  if (typeof obj !== "object" || obj == null) {  
    return;  
  }  
  new Observer(obj);  
}  
  
class Observer {  
  constructor(value) {  
    this.value = value;  
    this.walk(value);  
  }  
  walk(obj) {  
    Object.keys(obj).forEach((key) => {  
      defineReactive(obj, key, obj[key]);  
    });  
  }  
}

编译Compile

对每个元素节点的指令进行扫描跟解析,根据指令模板替换数据,以及绑定相应的更新函数

class Compile {  
  constructor(el, vm) {  
    this.$vm = vm;  
    this.$el = document.querySelector(el);  // 获取dom  
    if (this.$el) {  
      this.compile(this.$el);  
    }  
  }  
  compile(el) {  
    const childNodes = el.childNodes;   
    Array.from(childNodes).forEach((node) => { // 遍历子元素  
      if (this.isElement(node)) {   // 判断是否为节点  
        console.log("编译元素" + node.nodeName);  
      } else if (this.isInterpolation(node)) {  
        console.log("编译插值⽂本" + node.textContent);  // 判断是否为插值文本 {{}}  
      }  
      if (node.childNodes && node.childNodes.length > 0) {  // 判断是否有子元素  
        this.compile(node);  // 对子元素进行递归遍历  
      }  
    });  
  }  
  isElement(node) {  
    return node.nodeType == 1;  
  }  
  isInterpolation(node) {  
    return node.nodeType == 3 && /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent);  
  }  
}

依赖收集

视图中会用到data中某key，这称为依赖。同⼀个key可能出现多次，每次都需要收集出来用⼀个Watcher来维护它们，此过程称为依赖收集多个Watcher需要⼀个Dep来管理，需要更新时由Dep统⼀通知

实现思路

  1. defineReactive时为每⼀个key创建⼀个Dep实例
  2. 初始化视图时读取某个key，例如name1，创建⼀个watcher1
  3. 由于触发name1的getter方法，便将watcher1添加到name1对应的Dep中
  4. 当name1更新，setter触发时，便可通过对应Dep通知其管理所有Watcher更新
// 负责更新视图  
class Watcher {  
  constructor(vm, key, updater) {  
    this.vm = vm  
    this.key = key  
    this.updaterFn = updater  
  
    // 创建实例时，把当前实例指定到Dep.target静态属性上  
    Dep.target = this  
    // 读一下key，触发get  
    vm[key]  
    // 置空  
    Dep.target = null  
  }  
  
  // 未来执行dom更新函数，由dep调用的  
  update() {  
    this.updaterFn.call(this.vm, this.vm[this.key])  
  }  
}

声明Dep

class Dep {  
  constructor() {  
    this.deps = [];  // 依赖管理  
  }  
  addDep(dep) {  
    this.deps.push(dep);  
  }  
  notify() {   
    this.deps.forEach((dep) => dep.update());  
  }  
}

创建watcher时触发getter

class Watcher {  
  constructor(vm, key, updateFn) {  
    Dep.target = this;  
    this.vm[this.key];  
    Dep.target = null;  
  }  
}

依赖收集，创建Dep实例

function defineReactive(obj, key, val) {  
  this.observe(val);  
  const dep = new Dep();  
  Object.defineProperty(obj, key, {  
    get() {  
      Dep.target && dep.addDep(Dep.target);// Dep.target也就是Watcher实例  
      return val;  
    },  
    set(newVal) {  
      if (newVal === val) return;  
      dep.notify(); // 通知dep执行更新方法  
    },  
  });  
}

总结

双向数据绑定中一个比较重要的方式：

  • 通过 v-model 指令实现的，它结合了 v-bind 和 @input 两个指令的功能来实现 MVVM 的数据双向绑定。
  • 其原理是采用数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式，通过 Object.defineProperty() 来给各个属性添加 setter，getter 方法并劫持监听，在数据变动时发布消息给订阅者，触发相应的监听回调。

就必须要实现以下几点：

1、实现一个数据监听器 Observer，能够对数据对象的所有属性进行监听，如有变动可拿到最新值并通知订阅者。 2、实现一个指令解析器 Compile，对每个元素节点的指令进行扫描和解析，根据指令模板替换数据，以及绑定相应的更新函数。 3、实现一个 Watcher，作为连接 Observer 和 Compile 的桥梁，能够订阅并收到每个属性变动的通知，执行指令绑定的相应回调函数，从而更新视图。

参考文献

关系图谱

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