浅探MVVM模式实现原理

分类栏目:用户体验 - 前端开发

7479

发布于 暂无评论

timg

1、MVVM模式

MVVM的设计思想:关注Model(数据)的变化,让MVVM框架去自动更新DOM的状态,比较主流的实现有:angular的(脏值检测)vue的(数据劫持->发布订阅模式)我们重点了解vue(数据劫持->发布订阅模式)的实现方式,让我们从操作DOM的繁琐操作中解脱出来

2、核心方法Object.defineProperty的理解

我们先简单看一下这个方法它也是用来实现我们数据劫持(数据监听)的关键方法,我们知道vue框架是不兼容IE6~8低版本的,主要是因为它的用到了ES5中的这个Object.defineProperty的方法,而且这个方法暂时没有很好的降级方案。

var a = {};
Object.defineProperty(a, 'b', {
value: 123,         // 设置的属性值
writable: false,    // 是否只读
enumerable: false,  // 是否可枚举
configurable: false // 
});
console.log(a.b); //123

 

方法使用很简单,它接受三个参数,而且都是必填的

  • 第一个参数:目标对象
  • 第二个参数:需要定义的属性或方法的名字。
  • 第三个参数:目标属性所拥有的特性

前两个参数比较好理解,主要看第三个参数它是一个对象,看看有哪些属性定义

  • value:属性的值。
  • writable:如果为 false ,属性的值就不能被重写,只能为只读了。
  • enumerable:是否可枚举,默认是false不可枚举的(通常设置为true)
  • configurable:总开关,一旦为false,就不能再设置其他的( value , writable , enumerable)
  • get():函数,获取属性值时执行的方法(不可以和writable、value属性共存)
  • set():函数,设置属性值时执行的方法(不可以和writable、value属性共存)

 

// 常用定义
var obj = {};
Object.defineProperty(obj, 'school', {
enumerable: true,
get: function() {
// 获取属性值时会调用get方法
},
set: function(newVal) {
// 设置属性值时会调用set方法
return newVal
}
});

 

我们通过这个Object.defineProperty这个方法,可以实现对定义的引用数据类型的实现监听,被方法监听后的对象,里面定义的值发生被获取和设置操作的时候,会分别触发Object.defineProperty里面参数三的get和set方法。

3、数据劫持

在了解完了Object.defineProperty方法后,我们现在要通过它来实现我们的数据劫持功能Obaerve的方法,看如下代码

function MyVue(options = {}) {
    // 将所有的属性挂载到$options身上
    this.$options = options;
    // 获取到data数据(Model)
    var data = this._data = this.$options.data;
    // 劫持数据
    observe(data)
}

// 给需要观察的对象都添加 Object.defineProperty 的监听
function Observe(data) {
    for (let key in data) {
        let val = data[key];
        // 递归 =》来实现深层的数据监听
        observe(val)
        Object.defineProperty(data, key, {
            enumerable: true,
            get() {
                return val
            },
            set(newval) { 
                if (val === newval) { //设置的值是否和以前是一样的,如果是就什么都不做
                    return
                }
                val = newval
                // 这里要把新设置的值也在添加一次数据劫持来实现深度响应,
                observe(newval);
            }
        })
    }
}

function observe(data) {
    // 这里做一下数据类型的判断,只有引用数据类型才去做数据劫持
    if (typeof data != 'object') return
    return new Observe(data)
}

1)以上代码做了这些事情,先定义了初始换构造函数MyVue我们通过它来获取到我们传进来的数据data和我们定义的DOM节点范围,然后把data传进定好的数据劫持方法observe

2)Observe实现了对数据的监听整体逻辑,这里有个细节点,没有直接用构造函数Observe去劫持我们的数据,而是写多了一个observe的小方法用来new Observe,并且在里面做了引用数据类型的判断。这样做的目的是为了方便递归来实现数据结构的深层监听,因为我们的data结构肯定是复杂多样的,例如下面代码

// 这里数据结构嵌套很多,要实现深层的数据监听采用了递归的实现方式
 data: { a: {b:2} , c:{q:12,k:{name:'binhemori'}} , f:'mvvvm',o:[12,5,9,8]}

 

3)这里还需要注意的是我们在set方法里面有再一次把设置的新值,执行了一遍observe方法,是为了实现深度响应,因为在赋值的时候可能会赋值一个引用数据类型的值,我们知道vue有个特点,是不能新增不存在的属性和不能存在属性没有get和set方法的,如果赋值进来的新属性值是引用数据类型,就会把我们原先执行过数据劫持方法的对象地址给替换掉,而新对象是没有经过数据劫持的就是没有get和set的方法,所以我们在设置新值的时候需要在重新给他执行一遍observe数据劫持,确保开发者不管怎样去设置值的时候都能被劫持到


说了这么多,我们来使用一下看看有没有实现对数据的劫持(数据监听)吧

<body>
 <div id="app">
 <div>
 <div>这里的数据1======<span style="color: red;">{{a.b}}</span>
 </div>
 <div>这里是数据2======<span style="color: green;">{{c}}</span>
 </div>
 </div>
 <input type="text" v-model="a.b" value="">
 </div>
 <!-- 引入自己定义的mvvm模块 -->
 <script src="./mvvm.js"></script>

<script type="text/javascript">
 var myvue = new MyVue({
 el: '#app',
 data: { a: { b: '你好' }, c: 12, o: [12, 5, 9, 8] }
 })
 </script>
</body>

 

3

可以看到对我们所定义的data中的数据都已经有了get和set方法了,到这里我们对data中数据的变化都是可以监听的到了

4、数据代理

数据代理,我们用过vue的都知道,在实际使用中是能直接通过实例+属性(vm.a)直接获取到数据的,而我们上面的代码要获取到数据还需要这样myvue._data.a这样来获取到数据,中间多了一个 _data 的环节,这样使用起来不是很方便的,下面我们来实现让我们的实例this来代理( _data)数据,从而实现 myvue.a 这样的操作可以直接获取到数据

function MyVue(options = {}) {
 // 将所有的属性挂载到$options身上
 this.$options = options;
 // 获取到data数据(Model)
 var data = this._data = this.$options.data;
 observe(data);

// this 就代理数据 this._data
 for (const key in data) {
 Object.defineProperty(this, key, {
 enumerable: true,
 get() {
 // this.a 这里取值的时候 实际上是去_data中的值
 return this._data[key]
 },
 set(newVal) {
 // 设置值的时候其实也是去改this._data.a的值
 this._data[key] = newVal
 }
 })

}
 }
以上代码实现了我们的数据代理,就是在构建实例的时候,把data中的数据遍历一次出来,依次加到我们this上,加的过程中也不要忘记添加Object.defineProperty,只要是数据我们都需要添加监听。如下图我们已经实现了对数据的代理

2

5、编译模板(Compile)

我们已经完成对数据劫持也实现了this对数据的代理,那么接下来要做的就是怎样把数据编译到我们的DOM节点上面,也就是让视图层(view)要展示我们的数据了

// 将数据和节点挂载在一起
 function Compile(el, vm) {
 // el表示替换的范围
 vm.$el = document.querySelector(el);

// 这里注意我们没有去直接操作DOM,而是把这个步骤移到内存中来操作,这里的操作是不会引发DOM节点的回流
 let fragment = document.createDocumentFragment(); // 文档碎片
 let child;
 while (child = vm.$el.firstChild) { // 将app的内容移入内存中
 fragment.appendChild(child);
 }
 replace(fragment)
 function replace(fragment) {
 Array.from(fragment.childNodes).forEach(function (node) { //循环每一层
 let text = node.textContent;
 let reg = /\{\{(.*)\}\}/g;

// 这里做了判断只有文本节点才去匹配,而且还要带{{***}}的字符串
 if (node.nodeType === 3 && reg.test(text)) {
 let arr = RegExp.$1.split('.'); // 把匹配到的内容拆分成数组
 let val = vm;

// 这里对我们匹配到的定义数组,会依次去遍历它,来实现对实例的深度赋值
 arr.forEach(function (k) { // this.a.b  this.c
 val = val[k]
 })
 // 用字符串的replace方法替换掉我们获取到的数据val
 node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, val)
 }
 // 这里做了判断,如果有子节点的话 使用递归
 if (node.childNodes) {
 replace(node)
 }
 })
 }

// 最后把编译完的DOM加入到app元素中
 vm.$el.appendChild(fragment)
 }

以上代码实现我们对数据的编译Compile如下图,可以看到我们把获取到el下面所有的子节点都存储到了文档碎片 fragment 中暂时存储了起来(放到内存中),因为这里要去频繁的操作DOM和查找DOM,所以移到内存中操作

4

  • 1)先用while循环,先把 el 中所有的子节点都添加到文档碎片中fragment.appendChild(child);
  • 2)然后我们通过replace方法去遍历文档中所有的子节点,将他们文本节点中(node.nodeType = 3)带有{{}} 语法中的内容都获取到,把匹配到的值拆分成数组,然后遍历依次去data中查找获取,遍历的节点如果有子节点的话继续使用replace方法直到反回undefined
  • 3)获取到数据后,用replace方法替换掉文本中{{}}的整块内容,然后在放回el元素中vm.$el.appendChild(fragment),

6、关联视图(view)与数据(model)

在成功的将我们的数据绑定到了DOM节点之后,要实现我们的视图层(view)跟数据层(model)的关联,现在实际上还没有关联起来,因为无法通过改数据值来引发视图的变化,实现这步之前先聊一下JS中比较常用的设计模式发布订阅模式也是vue实现双向数据绑定的很关键的一步

发布订阅模式(又称观察者模式)

我们先简单手动实现一个(就是一个数组关系)

// 发布订阅
 function Dep() {
 this.subs = []
 }
 // 订阅
 Dep.prototype.addSub = function (sub) {
 this.subs.push(sub)
 }
 // 通知
 Dep.prototype.notify = function (sub) {
 this.subs.forEach(item => item.update())
 }

// watcher是一个类,通过这个类创建的函数都会有update的方法
 function Watcher(fn) {
 this.fn = fn;
 }
 Watcher.prototype.update = function () {
 this.fn()
 }

这里用Dep方法来实现订阅和通知,在这个类中有addSub(添加)和notify(通知)两个方法,我们把将要做的事情(函数)通过addSub添加进数组里,等时机一到就notify通知里面所有的方法执行

大家会发现为什么要另外定义一个创建函数的方法watcher,而不是直接把方法扔到addSub中好,这样不是多此一举嘛?其实这样做的有它的目的,其中一个好处就是我们通过watcher创建的函数都会有一个update执行的方法可以方便我们调用。而另外一个用处我下面会讲到,先把它运用起来吧

function replace(fragment) {
 Array.from(fragment.childNodes).forEach(function (node) {
 let text = node.textContent;
 let reg = /\{\{(.*)\}\}/g;
 if (node.nodeType === 3 && reg.test(text)) {
 let arr = RegExp.$1.split('.');
 let val = vm;
 arr.forEach(function (k) {
 val = val[k]
 })
 // 在这里运用了Watcher函数来新增要操作的事情
 new Watcher(vm, RegExp.$1, function (newVal) {
 node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, newVal)
 })

node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, val)
 }
 if (node.childNodes) {
 replace(node)
 }
 })
 }

 

可以看到我们把定义函数的方法watcher加到了replace方法里面,但是这里的watcher更刚写编写的多了两个形参vm、RegExp.$1,而且写法也新增了一些内容,因为当new Watcher的时候会引发发生几个操作,来看代码:

// vm做数据代理的地方
function MyVue(options = {}) {
    this.$options = options;
    var data = this._data = this.$options.data;
    observe(data);
    for (const key in data) {
        Object.defineProperty(this, key, {
            enumerable: true,
            get() {
                return this._data[key] 
            },
            set(newVal) { 
                this._data[key] = newVal
            }
        })

    }
}

// 数据劫持函数
function Observe(data) {       
    let dep = new Dep();
    for (let key in data) {
        let val = data[key];
        observe(val)
        Object.defineProperty(data, key, {
            enumerable: true,
            get() {
                // 获取值的时候 Dep.target 对于着 watcher的实例,把他创建的实例加到订阅队列中
                Dep.target && dep.addSub(Dep.target); 
                return val
            },
            set(newval) { 
                if (val === newval) {
                    return
                }
                val = newval;
                observe(newval);
                // 设置值的时候让所有的watcher.update方法执行即可触发所有数据更新
                dep.notify() 
            }
        })
    }
}

function Watcher(vm, exp, fn) {
    this.fn = fn;
    // 这里我们新增了一些内容,用来可以获取对于的数据
    this.vm = vm;
    this.exp = exp; 
    Dep.target = this
    let val = vm;
    let arr = exp.split('.');
    // 执行这一步的时候操作的是vm.a,而这一步操作其实就是操作的vm._data.a的操作,会触发this代理的数据和_data上面的数据
    arr.forEach(function (k) {
        val = val[k]
    })
    Dep.target = null;
}
// 这里是设置值操作
Watcher.prototype.update = function () {
    let val = this.vm;
    let arr = this.exp.split('.');
    arr.forEach(function (k) {
        val = val[k]
    })
    this.fn(val) //这里面要传一个新值
}

这里开始会有点绕,一定要理解好操作数据的时候会触发的那个实例上面数据的get和set,操作的是那个数据这个思维

1)首先看在Watcher构造函数中新增了一些私有属性分别代表:

  • Dep.target = this(在构造函数Dep.target临时存储着watcher的当前实例)
  • this.vm = vm(vm = myvue实例)
  • this.exp = exp(exp = 匹配的查找的对象”a.b”是字符串类型的值)

我们存储这些属性后,接下来就要去获取用exp匹配的字符串里面对于数据也就是 vm.a.b,但是此时的exp是个字符串,你不能直接这样取值vm[a.b]这是错误的语法,所以要循环去取到对于的值

arr.forEach(function (k) {
        // arr = [a,b] 
        val = val[k]
})

  • 第一次循环的时候是vm[a] = {b:12},取到了a这个对象,然后在赋值回去就是把当前的val变成了a这个对象
  • 第二次循环的时候val已经变成了 a对象,此时的k变成了b,val就变成了:a[b] = 12

经过两次遍历后我们获取到值是vm代理数据上面的a对象,也就是会触发代理数据上面对于数据的get的方法(vm.a.b)而这个操作返回的是 this._data[k] 它又会触发 vm._data.a.b 数据上的get方法,也就是走到了Observe 函数里面的get,此时的Dep.target存储的是当前watcher方法的实例(这个实例里面已经有要操作数据的信息),并且把取到最新的值传到了方法中

get() {
 // 走到这里的时候 Dep.target 已经存储了 watcher的当前实例实例,把他创建的实例加到订阅队列中
 Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
 return val
 },
 // 把要做的更新视图层的操作方法用Watcher定义好,里面已经定义好了要操作的对象
 new Watcher(vm, RegExp.$1, function (newVal) {
 node.textContent = text.replace(/\{\{(.*)\}\}/, newVal)
 })

Watcher.prototype.update = function () {
 let val = this.vm;
 let arr = this.exp.split('.');
 arr.forEach(function (k) {
 val = val[k]
 })
 this.fn(val) // 把对于的新值传递到方法里面
 }

这里因为加多了一层 vm.a 这样的数据代理,所以逻辑有点绕,记住这句话就好理解操作 vm.a 代理数据上面值的时候,其实就是操作的vm._data中的数据所以会触发两个地方的get和set方法,好说这么多,我们来看是否实现数据变动触发视图层的变化吧

text2

这里就实现了数据的变更触发视图层的更新操作了

7、input双向数据绑定的实现

最后一步就来实现视图层的变更触发数据结构的变更操作,上面我们已经把视图与数据关联最核心的代码讲解了,剩下视图变更触发数据变更就比较好实现了

<div id="app">
<div>
<div>这里的数据1======<span style="color: red;">{{a.b}}</span></div>
<div>这里是数据2======<span style="color: green;">{{c}}</span></div>
</div>
<input type="text" v-model="a.b" value="">
</div>
<!-- 引入自己定义的mvvm模块 -->
<script src="./mvvm.js"></script>

<script type="text/javascript">
var myvue = new MyVue({
el: '#app',
data: { a: { b: '你好' }, c: 12, o: [12, 5, 9, 8] }
})
</script>

 

// 获取所有元素节点
if (node.nodeType === 1) {
 let nodeAttr = node.attributes
 Array.from(nodeAttr).forEach(function (attr) {
 let name = attr.name; // v-model="a.b"
 let exp = attr.value; // a.b

if (name.indexOf('v-') >= 0) {
 let val = vm;
 let arr = exp.split('.');
 arr.forEach(function (n) {
 val = val[n]
 })
 // 这个还好处理,取到对应的值设置给input.value就好
 node.value = val;
 }
 // 这里也要定义一个Watcher,因为数据变更的时候也要变更带有v-model属性名的值
 new Watcher(vm, exp, function (newVal) {
 node.value = newVal
 })
 // 这里是视图变化的时候,变更数据结构上面的值
 node.addEventListener('input', function (e) {
 let newVal = e.target.value
 if (name.indexOf('v-') >= 0) {
 let val = vm;
 let arr = exp.split('.');
 arr.forEach(function (k,index) { 
 if (typeof val[k] === 'object') {
 val = val[k]
 } else{
 if (index === arr.length-1) {
 val[k] = newVal
 }
 }
 })
 }

})
 })
}

 

上面代码对数据变更触发视图层变更的逻辑更上一节一样即可,主要是node.addEventListener(‘input’)这里设置数据的问题,其实原理跟第六节关联视图(view)与数据(model)的逻辑一样,有一定需要注意的是这边加了一个引用数据类型的判断,不然他的循环会到最底层的数据类型值(也就是基础数据类型)
1)这里判断到取到的不是对象数据类型,不做替换操作 (val = val[k])
2)判断是不是已经最后一个层级了index === arr.length-1,如果是的话直接把input中的值赋值进当前数据中即可
arr.forEach(function (k,index) {
 if (typeof val[k] === 'object') {
 // 如果有嵌套的话就继续查找
 val = val[k]
 } else{
 if (index === arr.length-1) {
 // 查找到最后一个后直接赋值
 val[k] = newVal
 }
 }
 })
以上是整个mvvm双向数据绑定的简单实现原理,内容有些哪里解释不通顺的地方或有更好的意见欢迎留言:)