通过源码分析Vue的双向数据绑定详解

通过源码分析Vue的双向数据绑定详解

前言

虽然工作中一直使用vue作为基础库，但是对于其实现机理仅限于道听途说，这样对长期的技术发展很不利。所以最近攻读了其源码的一部分，先把双向数据绑定这一块的内容给整理一下，也算是一种学习的反刍。

本篇文章的Vue源码版本为v2.2.0开发版。

Vue源码的整体架构无非是初始化Vue对象，挂载数据data/props等，在不同的时期触发不同的事件钩子，如created() / mounted() / update()等，后面专门整理各个模块的文章。这里先讲双向数据绑定的部分，也是最主要的部分。

设计思想：观察者模式

Vue的双向数据绑定的设计思想为观察者模式，为了方便，下文中将被观察的对象称为观察者，将观察者对象触发更新的称为订阅者。主要涉及到的概念有：

1、Dep对象：Dependency依赖的简写，包含有三个主要属性id, subs, target和四个主要函数addSub, removeSub, depend, notify，是观察者的依赖集合，负责在数据发生改变时，使用notify()触发保存在subs下的订阅列表，依次更新数据和DOM。

id: 每个观察者(依赖对象)的唯一标识。

subs: 观察者对象的订阅者列表。

target: 全局唯一的订阅者对象，因为只能同时计算和更新一个订阅者的值。

addSub(): 使用`push()`方法添加一个订阅者。

removeSub(): 使用`splice()`方法移除一个订阅者。

depend(): 将自己添加到当前订阅者对象的依赖列表。

notify(): 在数据被更新时，会遍历subs对象，触发每一个订阅者的更新。

2、Observer对象：即观察者，包含两个主要属性value, dep。做法是使用getter/setter方法覆盖默认的取值和赋值操作，将对象封装为响应式对象，每一次调用时更新依赖列表，更新值时触发订阅者。绑定在对象的__ob__原型链属性上。

value: 原始值。

dep: 依赖列表。

源码实战解析

有过Vue开发基础的应该都了解其怎么初始化一个Vue对象：

new Vue({

el: '#container',

data: {

count: 100

},

...

});

那么我们就从这个count说起，看它是怎么完成双向数据绑定的。

下面的代码片段中英文注释为尤雨溪所写，中文注释为我所写，英文注释更能代表开发者的清晰思路。

首先从全局的初始化函数调用：initMixin(Vue$3); ，这里的Vue$3对象就是全局的Vue对象，在此之前已经挂载了Vue的各种基本数据和函数。这个函数体就是初始化我们上面声明Vue语句的过程化逻辑，取主体代码来看：

// 这里的options就是上面声明Vue对象的json对象

Vue.prototype._init = function (options) {

...

var vm = this;

...

initLifecycle(vm);

initEvents(vm);

initRender(vm);

callHook(vm, 'beforeCreate');

// 这里就是我们接下来要跟进的初始化Vue参数

initState(vm);

initInjections(vm);

callHook(vm, 'created');

...

};

这里主要完成了初始化事件、渲染、参数、注入等过程，并不断调用事件钩子的回调函数。下面来到如何初始化参数：

function initState (vm) {

vm._watchers = [];

var opts = vm.$options;

if (opts.props) { initProps(vm, opts.props); }

if (opts.methods) { initMethods(vm, opts.methods); }

// 我们的count在这里初始化

if (opts.data) {

initData(vm);

} else {

observe(vm._data = {}, true /* asRootData */);

}

if (opts.computed) { initComputed(vm, opts.computed); }

if (opts.watch) { initWatch(vm, opts.watch); }

}

这里依次检测参数中包含的props/methods/data/computed/watch并进入不同的函数进行初始化，这里我们只关心initData：

function initData (vm) {

var data = vm.$options.data;

data = vm._data = typeof data === 'function'

? data.call(vm)

: data || {};

if (!isPlainObject(data)) {

data = {};

}

...

// observe data

observe(data, true /* asRootData */);

可以看到Vue的data参数支持对象和回调函数，但最终返回的一定是对象，否则使用空对象。接下来就是重头戏了，我们如何将data参数设置为响应式的：

/**

* Attempt to create an observer instance for a value,

* returns the new observer if successfully observed,

* or the existing observer if the value already has one.

*/

function observe (value, asRootData) {

if (!isObject(value)) {

return

}

var ob;

if (hasOwn(value, '__ob__') && value.__ob__ instanceof Observer) {

ob = value.__ob__;

} else if (

/* 为了防止value不是单纯的对象而是Regexp或者函数之类的，或者是vm实例再或者是不可扩展的 */

observerState.shouldConvert &&

!isServerRendering() &&

(Array.isArray(value) || isPlainObject(value)) &&

Object.isExtensible(value) &&

!value._isVue

) {

ob = new Observer(value);

}

if (asRootData && ob) {

ob.vmCount++;

}

return ob

}

这里的英文注释非常清晰，就是为了给该对象新建一个观察者类，如果存在则返回已存在的（比如互相引用或依赖重复），可以看到这个观察者列表放置在对象的__ob__属性下。下面我们看下这个Observer观察者类：

/**

* Observer class that are attached to each observed

* object. Once attached, the observer converts target

* object's property keys into getter/setters that

* collect dependencies and dispatches updates.

*/

var Observer = function Observer (value) {

this.value = value;

this.dep = new Dep();

this.vmCount = 0;

// def函数是defineProperty的简单封装

def(value, '__ob__', this);

ihttp://f (Array.isArray(value)) {

// 在es5及更低版本的js里，无法完美继承数组，这里检测并选取合适的函数

// protoAugment函数使用原型链继承，copyAugment函数使用原型链定义（即对每个数组defineProperty）

var augment = hasProto

? protoAugment

: copyAugment;

augment(value, arrayMethods, arrayKeys);

this.observeArray(value);

} else {

this.walk(value);

}

};

在Observer类的注释里也清楚的说明，它会被关联到每一个被检测的对象，使用getter/setter修改其默认读写，用于收集依赖和发布更新。其中出现了三个我们需要关心的东西Dep类/observeArray/walk，我们先看observeArray的源码：

/**

* Observe a list of Array items.

*/

Observer.prototype.observeArray = function observeArray (items) {

for (var i = 0, l = items.length; i < l; i++) {

observe(items[i]);

}

};

它不过是在Observer类和observe方法中间的一层递归，因为我们观察的只能是对象，而不能是数字、字符串或者数组（数组的观察比较特殊，事实上是重构了方法来触发更新，后面会讲到）。那我们接下来看下Dep类是做什么用的：

/**

* A dep is an observable that can have multiple

* directives subscribing to it.

*/

var Dep = function Dep () {

this.id = uid$1++;

this.subs = [];

};

注释里告诉我们Dep类是一个会被多个指令订阅的可被观察的对象，这里的指令就是我们在html代码里书写的东西，如:class={active: hasActive}或{{ count }} {{ count * price }} ，而他们就会订阅hasActive/count/price这些对象，而这些订阅他们的对象就会被放置在Dep.subs列表中。每一次新建Dep对象，就会全局uid递增，然后传给该Dep对象，保证唯一性id。

我们接着看刚才的walk函数做了什么：

/**

* Walk through each property and convert them into

* getter/setters. This method should only be called when

* value type is Object.

*/

Observer.prototype.walk = function walk (obj) {

var keys = Object.keys(obj);

for (var i = 0; i < keys.length; i++) {

defineReactive$$1(obj, keys[i], obj[keys[i]]);

}

};

看来和名字一样，它只是走了一遍，那我们来看下defineReactive$$1做了什么：

/**

* Define a reactive property on an Object.

*/

function defineReactive$$1 (obj, key, val, customSetter) {

var dep = new Dep();

var property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key);

if (property && property.configurable === false) {

return

}

// cater for pre-defined getter/setters

var getter = property && property.get;

var setter = property && property.set;

var childOb = observe(val);

Object.defineProperty(obj, key, {

enumerable: true,

configurable: true,

get: function reactiveGetter () {

var value = getter ? getter.call(obj) : val;

if (Dep.target) {

dep.depend();

if (childOb) {

childOb.dep.depend();

}

if (Array.isArray(value)) {

dependArray(value);

}

}

return value

},

set: function reactiveSetter (newVal) {

var value = getter ? getter.call(obj) : val;

// 脏检查，排除了NaN !== NaN的影响

if (newVal === value || (newVal !== newVal && value !== value)) {

return

}

if (setter) {

setter.call(obj, newVal);

} else {

val = newVal;

}

childOb = observe(newVal);

dep.notify();

}

});

}

终于找到重头戏了，这里真正使用了getter/setter代理了对象的默认读写。我们首先新建一个Dep对象，利用闭包准备收集依赖，然后我们使用observe观察该对象，注意此时与上面相比少了一个asRootData = true的参数。

我们先来看取值的代理get，这里用到了Dep.target属性和depend()方法，我们来看看它是做什么的：

// the current target watcher being evaluated.

// this is globally unique because there could be only one

// watcher being evaluated at any time.

Dep.target = null;

Dep.prototype.depend = function depend () {

if (Dep.target) {

Dep.target.addDep(this);

}

};

Dep.prototype.notify = function notify () {

// stablize the subscriber list first

var subs = this.subs.slice();

for (var i = 0, l = subs.length; i < l; i++) {

subs[i].update();

}

};

注释看的出来Dep.target是全局唯一的watcher对象，也就是当前正在指令计算的订阅者，它会在计算时赋值成一个watcher对象，计算完成后赋值为null。而depend是用于对该订阅者添加依赖，告诉它你的值依赖于我，每次更新时应该来找我。另外还有notify()的函数，用于遍历所有的依赖，通知他们更新数据。

这里多看一下addDep()的源码：

/**

* Add a dependency to this directive.

*/

Watcher.prototype.addDep = function addDep (dep) {

var id = dep.id;

if (!this.newDepIds.has(id)) {

this.newDepIds.add(id);

this.newDeps.push(dep);

if (!this.depIds.has(id)) {

// 使用push()方法添加一个订阅者

dep.addSub(this);

}

}

};

可以看到它有去重的机制，当重复依赖时保证相同ID的依赖只有一个。订阅者包含3个属性newDepIds/newDeps/depIds分别存储依赖信息，如果之前就有了这个依赖，那么反过来将该订阅者加入到这个依赖关系中去。

接着看get方法中的dependArray() ：

/**

* Collect dependencies on array elements when the array is touched, since

* we cannot intercept array element access like property getters.

*/

function dependArray (value) {

for (var e = (void 0), i = 0, l = value.length; i < l; i++) {

e = value[i];

e && e.__ob__ && e.__ob__.dep.depend();

if (Array.isArray(e)) {

dependArray(e);

}

}

}

可以看到我们不能像对象一样监听数组的变化，所以如果获取一个数组的值，那么就需要将数组中所有的对象的观察者列表都加入到依赖中去。

这样get方法读取值就代理完成了，接下来我们看set方法代理赋值的实现，我们先获取原始值，然后与新赋的值进行比较，也叫脏检查，如果数据发生了改变，则对该数据进行重新建立观察者，并通知所有的订阅者更新。

接下来我们看下数组的更新检测是如何实现的：

/*

* not type checking this file because flow doesn't play well with

* dynamically accessing methods on Array prototype

*/

var arrayProto = Array.prototype;

var arrayMethods = Object.create(arrayProto);

['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse'].forEach(function (method) {

// cache original method

var original = arrayProto[method];

def(arrayMethods, method, function mutator () {

var arguments$1 = arguments;

// avoid leaking arguments:

// http://jsperf.com/closure-with-arguments

var i = arguments.length;

var args = new Array(i);

while (i--) {

args[i] = arguments$1[i];

}

var result = original.apply(this, args);

var ob = this.__ob__;

var inserted;

switch (method) {

case 'push':

inserted = args;

break

case 'unshift':

inserted = args;

break

case 'splice':

inserted = args.slice(2);

break

}

if (inserted) { ob.observeArray(inserted); }

// notify change

ob.dep.notify();

return result

});

});

看的出来我们模拟了一个数组对象，代理了push/pop/shift/unshift/splice/sort/reverse方法，用于检测数组的变化，并通知所有订阅者更新。如果有新建元素，会补充监听新对象。

这就是从代码上解释为什么Vue不支持数组下标修改和长度修改的原因，至于为什么这么设计，我后面会再次更新或再开篇文章，讲一些通用的设计问题以及Js机制和缺陷。

总结

从上面的代码中我们可以一步步由深到浅的看到Vue是如何设计出双向数据绑定的，最主要的两点：

使用getter/setter代理值的读取和赋值，使得我们可以控制数据的流向。

使用观察者模式设计，实现了指令和数据的依赖关系以及触发更新。

对于数组，代理会修改原数组对象的方法，并触发更新。

明白了这些原理，其实你也可以实现一个简单的数据绑定，造一个小轮子，当然，Vue的强大之处不止于此，我们后面再来聊一聊它的组件和渲染，看它是怎么一步一步将我们从DOM对象的魔爪里拯救出来的。

好了，以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流，谢谢大家对我们的支持。

参考资料

数据的响应化：https://github.com/Ma63d/vue-...

Vue v2.2.0 源代码文件

es6 Proxy: http://es6.ruanyifeng.com/#do...

版权声明：本文内容由网络用户投稿，版权归原作者所有，本站不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如果您发现本站中有涉嫌抄袭或描述失实的内容，请联系我们jiasou666@gmail.com 处理，核实后本网站将在24小时内删除侵权内容。