Vue.js 是如何实现 MVVM 的?

框架

浏览数:286

2019-7-3


框架到底为我们做了什么?

  • 数据和视图分离,解耦(开放封闭原则)
    • 所有数据和视图不分离的,都会命中开放封闭原则
    • Vue 数据独立在 data 里面,视图在 template
  • 以数据驱动视图,只关心数据变化,dom 操作被封装
    • 使用原生js是直接通过操作dom来修改视图,例如 ducument.getElementById('xx').innerHTML="xxx"
    • 以数据驱动视图就是,我们只管修改数据,视图的部分由框架去帮我们修改,符合开放封闭模式

如何理解 MVVM ?

  • MVC
    • Model 数据 → View 视图 → Controller 控制器
  • MVVM
    • MVVM不算是一种创新
    • 但是其中的 ViewModel 是一种创新
    • ViewModel 是真正结合前端应用场景的实现
  • 如何理解MVVM
    • MVVM - Model View ViewModel,数据,视图,视图模型
    • 三者与 Vue 的对应:view 对应 templatevm 对应 new Vue({…})model 对应 data
    • 三者的关系:view 可以通过事件绑定的方式影响 modelmodel 可以通过数据绑定的形式影响到viewviewModel是把 modelview 连起来的连接器

如何实现 MVVM – 以 Vue.js 为例

MVVM 框架的三大要素

  • 响应式:Vue 如何监听到 data 的每个属性变化
  • 模板引擎:Vue 的模板如何被解析,指令如何处理
  • 渲染:Vue 的模板如何被渲染成 html,渲染过程是怎样的

Vue 如何实现响应式

  • 什么是响应式
    • 修改 data 属性之后,Vue 立刻监听到,立刻渲染页面
    • data 属性被代理到 vm
  • Object.defineProperty
    • 将对象属性的值的设置和访问 (get,set) 都变成函数,可以在当中加入我们自己的逻辑(进行监听)
    • 普通的 JavaScript 对象,做属性修改,我们监听不到,所以需要用到 Object.defineProperty
    • 既能get,又能set,才是双向数据绑定

Vue 如何解析模板

  • 模板是什么
    • 本质:模板就是字符串
    • 与html格式很像,但是模板中是有逻辑的,可以嵌入JS变量,如v-if, v-for等
    • 视图最终还是需要由模板生成 html 来显示
    • 模板必须先要转换成JS代码
      • 有逻辑(v-if, v-for),必须用JS才能实现(图灵完备)
      • 转换为html渲染页面,必须用JS才能实现
      • 因此,模板要转换成render函数
  • render函数
    • render函数包含了模板中所有的信息,返回 vnode,解决了模板中的逻辑(v-if, v-for)问题
    • 如何找到最终生成的render函数
      • 找到vue源码,搜索code.render,将code打印出来,就是生成的render函数
  • render函数与vdom
    • 模板生成 htmlvm._c
    • vm._csnabbdom 中的 h 函数的实现很像,都是传入标签,属性,子元素作为参数
    • Vue.jsvdom 实现借鉴了 snabbdom
    • updateComponent 中实现了 vdompatch
    • 页面首次渲染执行 updateComponent
    • data 中每次修改属性,都会执行 updateComponent

Vue.js 运行机制

  • 第一步:解析模板成 render 函数
    • 因为在打包的时候就已经生成了render函数,所以编译是第一步;响应式监听是在代码执行的时候才开始监听。
    • 模板中的所有信息都被render函数包含
    • 模板中用到的data中的属性,都变成了js变量
    • 模板中的 v-model v-for v-on都变成了js逻辑
    • render函数返回vnode
  • 第二步:响应式开始监听
    • 通过Object.definedProperty监听到对象属性的get和set
    • 将data的属性代理到vm上
  • 第三步:首次渲染,显示页面,且绑定依赖
    • 初次渲染,执行 updateComponent,执行 vm._render()
    • 执行 render 函数,会访问到 data 中的值,访问时会被响应式的 get 方法监听到
    • 执行 updateComponent,会走到 vdompatch 方法
    • patchvnode 渲染成 dom,初次渲染完成
    • 疑问:为何要监听 get,而不是直接监听 set
      • 因为 data 中有很多属性,有些被用到,有些可能不被用到
      • 只有被用到的才会走 get
      • 没有走到 get 中的属性,set 的时候我们也无需关心
      • 避免不必要的重新渲染
  • 第四步:data 属性变化,触发 re-render
    • 修改属性,被响应式的 set 监听到
    • set 中执行 updateComponent
    • updateComponent 重新执行 vm._render()
    • 生成的 vnodeprevVnode,通过 patch 进行对比
    • 渲染到 html

手写一个 Vue.js

index.html

这是最终的测试代码,我们自己实现的 Vue 在 XVue.jscompile.js两个文件中,加起来大概200行代码左右,主要包括功能如下:

  • 数据响应式:页面中能直接引用data中的变量 test,我们给data.test重新赋值时,页面能随test值改变
  • 双向数据绑定:v-model
  • 模板解析,处理指令和事件绑定:v-text v-model @click
  • 渲染页面:将模板转化为 html
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title></title>
  </head>
  <body>
    <div id="app">
      {{test}}
      <div v-text="test"></div>
      <p>
        <input type="text" v-model="test" />
      </p>
      <p v-html="html"></p>
      <p>
        <button @click="onClick">按钮</button>
      </p>
    </div>
    <script src="./compile.js"></script>
    <script src="./XVue.js"></script>
    <script>
      const o = new XVue({
        el: '#app',
        data: {
          test: '123',
          foo: { bar: 'bar' },
          html: '<button>html test</button>'
        },
        methods: {
          onClick() {
            alert('按钮点击了')
          }
        }
      })
      console.log(o.$data.test) //123
      o.$data.test = 'hello, Xvue!'
      console.log(o.$data.test) //hello, Xvue!
    </script>
  </body>
</html>

Mini Vue 的组成部分:

  • 监听器 observe :数据劫持,实现响应式;属性代理
  • 依赖管理器 Dep :负责将视图中所有依赖收集管理,包括依赖添加和通知更新
  • 监听器 Watcher :具体更新的执行者
  • 编译器 Compile :扫描模板中所有依赖(指令、插值、绑定、事件等),创建更新函数和监听器( Watcher )

XVue.js

class XVue {
  constructor(options) {
    this.$data = options.data;
    this.observe(this.$data);
    // 执行编译
    new Compile(options.el, this);
  }

  observe(value) {
    if (!value || typeof value !== 'object') {
      return;
    }
    Object.keys(value).forEach(key => {
      this.defineReactive(value, key, value[key]);
      // 为vue的data做属性代理
      this.proxyData(key);
    });
  }

  defineReactive(obj, key, val) {
    // 递归查找嵌套属性
    this.observe(val);

    // 创建Dep
    const dep = new Dep();

    Object.defineProperty(obj, key, {
      enumerable: true,
      configurable: true,
      get() {
        // 收集依赖
        Dep.target && dep.addDep(Dep.target);
        // console.log(dep.deps);
        return val;
      },
      set(newVal) {
        if (newVal === val) {
          return;
        }
        val = newVal;
        dep.notify();
      },
    });
  }

  proxyData(key) {
    Object.defineProperty(this, key, {
      get() {
        return this.$data[key];
      },
      set(newVal) {
        this.$data[key] = newVal;
      },
    });
  }
}

// 依赖管理器:负责将视图中所有依赖收集管理,包括依赖添加和通知
class Dep {
  constructor() {
    // deps里面存放的是Watcher的实例
    this.deps = [];
  }
  addDep(dep) {
    this.deps.push(dep);
  }
  // 通知所有watcher执行更新
  notify() {
    this.deps.forEach(dep => {
      dep.update();
    });
  }
}

// Watcher: 具体的更新执行者
class Watcher {
  constructor(vm, key, cb) {
    this.vm = vm;
    this.key = key;
    this.cb = cb;
    // 将来 new 一个监听器时,将当前 Watcher 实例附加到 Dep.target
    // 将来通过 Dep.target 就能拿到当时创建的 Watcher 实例
    Dep.target = this;
    // 读取操作,主动触发 get,当前 Watcher 实例被添加到依赖管理器中 
    this.vm[this.key];
    // 清空操作,避免不必要的重复添加(再次触发 get 就不需要再添加 watcher 了)
    Dep.target = null;
  }
  update() {
    // console.log('from Watcher update: 视图更新啦!!!');
    // 通知页面做更新
    this.cb.call(this.vm, this.vm[this.key]);
  }
}

compile.js

// 扫描模板中所有依赖(指令、插值、绑定、事件等)创建更新函数和watcher
class Compile {
  // el是宿主元素或其选择器
  // vm当前Vue实例
  constructor(el, vm) {
    this.$el = document.querySelector(el);
    this.$vm = vm;
    if (this.$el) {
      // 将dom节点转换为Fragment提高执行效率
      this.$fragment = this.node2Fragment(this.$el);
      // 执行编译,编译完成以后所有的依赖已经替换成真正的值
      this.compile(this.$fragment);
      // 将生成的结果追加至宿主元素
      this.$el.appendChild(this.$fragment);
    }
  }
  node2Fragment(el) {
    // 创建一个新的Fragment
    const fragment = document.createDocumentFragment();
    let child;
    // 将原生节点移动至fragment
    while ((child = el.firstChild)) {
      // appendChild 是移动操作,移动一个节点,child 就会少一个,最终结束循环
      fragment.appendChild(child);
    }
    return fragment;
  }
  // 编译指定片段
  compile(el) {
    let childNodes = el.childNodes;
    Array.from(childNodes).forEach(node => {
      // 判断node类型,做相应处理
      if (this.isElementNode(node)) {
        // 元素节点要识别v-xx或@xx
        this.compileElement(node);
      } else if (
        this.isTextNode(node) &&
        /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent)
      ) {
        // 文本节点,只关心{{msg}}格式
        this.compileText(node, RegExp.$1); // RegExp.$1匹配{{}}之中的内容
      }
      // 遍历可能存在的子节点
      if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
        this.compile(node);
      }
    });
  }

  compileElement(node) {
    // console.log('编译元素节点');
    // <div v-text="test" @click="onClick"></div>
    const attrs = node.attributes;
    Array.from(attrs).forEach(attr => {
      const attrName = attr.name; // 获取属性名 v-text
      const exp = attr.value; // 获取属性值 test
      if (this.isDirective(attrName)) {
        // 指令
        const dir = attrName.substr(2); // text
        this[dir] && this[dir](node, this.$vm, exp);
      } else if (this.isEventDirective(attrName)) {
        // 事件
        const dir = attrName.substr(1); // click
        this.eventHandler(node, this.$vm, exp, dir);
      }
    });
  }

  compileText(node, exp) {
    // console.log('编译文本节点');
    this.text(node, this.$vm, exp);
  }

  isElementNode(node) {
    return node.nodeType == 1; //元素节点
  }

  isTextNode(node) {
    return node.nodeType == 3; //元素节点
  }

  isDirective(attr) {
    return attr.indexOf('v-') == 0;
  }

  isEventDirective(dir) {
    return dir.indexOf('@') == 0;
  }

  // 文本更新
  text(node, vm, exp) {
    this.update(node, vm, exp, 'text');
  }

  // 处理html
  html(node, vm, exp) {
    this.update(node, vm, exp, 'html');
  }

  // 双向绑定
  model(node, vm, exp) {
    this.update(node, vm, exp, 'model');

    let val = vm.exp;
    // 双绑还要处理视图对模型的更新
    node.addEventListener('input', e => {
      vm[exp] = e.target.value; // 这里相当于执行了 set
    });
  }

  // 更新
  // 能够触发这个 update 方法的时机有两个:1-编译器初始化视图时触发;2-Watcher更新视图时触发
  update(node, vm, exp, dir) {
    let updaterFn = this[dir + 'Updater'];
    updaterFn && updaterFn(node, vm[exp]); // 立即执行更新;这里的 vm[exp] 相当于执行了 get
    new Watcher(vm, exp, function (value) {
      // 每次创建 Watcher 实例,都会传入一个回调函数,使函数和 Watcher 实例之间形成一对一的挂钩关系
      // 将来数据发生变化时, Watcher 就能知道它更新的时候要执行哪个函数
      updaterFn && updaterFn(node, value);
    });
  }

  textUpdater(node, value) {
    node.textContent = value;
  }

  htmlUpdater(node, value) {
    node.innerHTML = value;
  }

  modelUpdater(node, value) {
    node.value = value;
  }

  eventHandler(node, vm, exp, dir) {
    let fn = vm.$options.methods && vm.$options.methods[exp];
    if (dir && fn) {
      node.addEventListener(dir, fn.bind(vm), false);
    }
  }
}

作者:dora_zc