vue实现简单的MVVM框架
作者：余大彬
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。
温馨提示：文章是按照每个模块的实现依赖关系来进行分析的，但是在阅读的时候可以按照vue的执行顺序来分析，这样对初学者更加的友好。推荐的阅读顺序为：实现VMVM、数据代理、实现Observe、实现Complie、实现Watcher。
源码：https://github.com/yuliangbin/MVVM
功能演示如下所示：
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
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);
}