Vue雙向資料綁定原理(面試必問)

vue.js是采用資料劫持結合釋出者-訂閱者模式的方式，通過Object.defineProperty()來劫持各個屬性的setter，getter，在資料變動時釋出消息給訂閱者，觸發相應的監聽回調來渲染視圖。

具體步驟

1、需要observer的資料對象進行遞歸周遊，包括子屬性對象的屬性，都加上 setter和getter 這樣的話，給這個對象的某個值指派，就會觸發setter，那麼就能監聽到了資料變化
2、compile解析模闆指令，将模闆中的變量替換成資料，然後初始化渲染頁面視圖，并将每個指令對應的節點綁定更新函數，添加監聽資料的訂閱者，一旦資料有變動，收到通知，更新視圖
3、Watcher訂閱者是Observer和Compile之間通信的橋梁，主要做的事情是:

(1)在自身執行個體化時往屬性訂閱器(dep)裡面添加自己

(2)自身必須有一個update()方法

(3)待屬性變動dep.notice()通知時，能調用自身的update()方法，并觸發Compile中綁定的回調，則功成身退。
4、MVVM作為資料綁定的入口，整合Observer、Compile和Watcher三者，通過Observer來監聽自己的model資料變化，通過Compile來解析編譯模闆指令，最終利用Watcher搭起Observer和Compile之間的通信橋梁，達到資料變化 -> 視圖更新；視圖互動變化(input) -> 資料model變更的雙向綁定效果。

什麼是資料雙向綁定？

vue是一個mvvm架構，即資料雙向綁定，即當資料發生變化的時候，視圖也就發生變化，當視圖發生變化的時候，資料也會跟着同步變化。這也算是vue的精髓之處了。值得注意的是，我們所說的資料雙向綁定，一定是對于UI控件來說的，非UI控件不會涉及到資料雙向綁定。單向資料綁定是使用狀态管理工具（如redux）的前提。如果我們使用vuex，那麼資料流也是單項的，這時就會和雙向資料綁定有沖突，

為什麼要實作資料的雙向綁定？

在vue中，如果使用vuex，實際上資料還是單向的，之是以說是資料雙向綁定，這是用的UI控件來說，對于我們處理表單，vue的雙向資料綁定用起來就特别舒服了。

即兩者并不互斥，在全局性資料流使用單項，友善跟蹤；局部性資料流使用雙向，簡單易操作。

1. 什麼是Object.defineProperty?

1.1 文法：

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)

參數說明：

obj：必需。目标對象
prop：必需。需定義或修改的屬性的名字
descriptor：必需。目标屬性所擁有的特性

傳回值：

傳入函數的對象。即第一個參數obj；

針對屬性，我們可以給這個屬性設定一些特性，比如是否隻讀不可以寫；是否可以被for…in或Object.keys()周遊。

給對象的屬性添加特性描述，目前提供兩種形式：資料描述和存取器描述。

當修改或定義對象的某個屬性的時候，給這個屬性添加一些特性：

一、通路器屬性

Object.defineProperty()函數可以定義對象的屬性相關描述符，其中的set和get函數對于完成資料雙向綁定起到了至關重要的作用，下面，我們看看這個函數的基本使用方式。

var obj = {
      foo: 'foo'
    }

    Object.defineProperty(obj, 'foo', {
      get: function () {
        console.log('将要讀取obj.foo屬性');
      }, 
      set: function (newVal) {
        console.log('目前值為', newVal);
      }
    });

    obj.foo; // 将要讀取obj.foo屬性
    obj.foo = 'name'; // 目前值為 name

可以看到，get即為我們通路屬性時調用，set為我們設定屬性值時調用。

二、簡單的資料雙向綁定實作方法

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
  <input type="text" id="textInput">
  輸入：<span id="textSpan"></span>
  <script>
    var obj = {},
        textInput = document.querySelector('#textInput'),
        textSpan = document.querySelector('#textSpan');

    Object.defineProperty(obj, 'foo', {
      set: function (newValue) {
        textInput.value = newValue;
        textSpan.innerHTML = newValue;
      }
    });

    textInput.addEventListener('keyup', function (e) {
        obj.foo = e.target.value;
    });

  </script>
</body>
</html>

最終效果圖

可以看到，實作一個簡單的資料雙向綁定還是不難的：使用Object.defineProperty()來定義屬性的set函數，屬性被指派的時候，修改Input的value值以及span中的innerHTML；然後監聽input的keyup事件，修改對象的屬性值，即可實作這樣的一個簡單的資料雙向綁定。

雙向綁定指令為v-model：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Vue入門之htmlraw</title>
  <script src="https://unpkg.com/vue/dist/vue.js"></script>
</head>
<body>
  <div id="app">
    <!-- v-model可以直接指向data中的屬性，雙向綁定就建立了 -->
    <input type="text" name="txt" v-model="msg">
    <p>您輸入的資訊是：{{ msg }}</p>
  </div>
  <script>
    var app = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        msg: '雙向資料綁定的例子'
      }
    });
  </script>
</body>
</html>

最終的結果就是：你改變 input 文本框的内容的時候，p 标簽中的内容會跟着進行改變。

三、實作任務的思路

上面我們隻是實作了一個最簡單的資料雙向綁定，而我們真正希望實作的時下面這種方式：

<div id="app">
        <input type="text" v-model="text">
        {{ text }}
    </div>  

    <script>
        var vm = new Vue({
            el: '#app', 
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
    </script>

即和vue一樣的方式來實作資料的雙向綁定。那麼，我們可以把整個實作過程分為下面幾步：

輸入框以及文本節點與 data 中的資料綁定
輸入框内容變化時，data 中的資料同步變化。即view => model 的變化。
data 中的資料變化時，文本節點的内容同步變化。即model => view 的變化。

四、DocumentFragment

如果希望實作任務一，我們還需要使用到 DocumentFragment 文檔片段，可以把它看做一個容器，如下所示：

<div id="app">
        
    </div>
    <script>
        var flag = document.createDocumentFragment(),
            span = document.createElement('span'),
            textNode = document.createTextNode('hello world');
        span.appendChild(textNode);
        flag.appendChild(span);
        document.querySelector('#app').appendChild(flag)
    </script>

這樣，我們就可以得到下面的DOM樹：

使用文檔片段的好處在于：在文檔片段上進行操作DOM，而不會影響到真實的DOM，操作完成之後，我們就可以添加到真實DOM上，這樣的效率比直接在正式DOM上修改要高很多。

vue進行編譯時，就是将挂載目标的所有子節點劫持到DocumentFragment中，經過一番處理之後，再将DocumentFragment整體傳回插入挂載目标。

如下所示：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" id="a">
        <span id="b"></span>
    </div>

    <script>
        var dom = nodeToFragment(document.getElementById('app'));
        console.log(dom);

        function nodeToFragment(node) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;
            while (child = node.firstChild) {
                flag.appendChild(child);
            }
            return flag;
        }

        document.getElementById('app').appendChild(dom);
    </script>

</body>
</html>

即首先擷取到div，然後通過documentFragment劫持，接着再把這個文檔片段添加到div上去。

五、初始化資料綁定

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" v-model="text">
        {{ text }}
    </div>
        
    <script>
        function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;

            // 節點類型為元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析屬性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 擷取v-model綁定的屬性名
                        node.value = vm.data[name]; // 将data的值指派給該node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }

            // 節點類型為text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 擷取比對到的字元串
                    name = name.trim();
                    node.nodeValue = vm.data[name]; // 将data的值指派給該node
                }
            }
        }

        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;

            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子節點劫持到文檔片段中
            }
            
            return flag;
        }

        function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var id = options.el;
            var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
            // 編譯完成後，将dom傳回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }

        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });


    </script>

</body>
</html>

以上的代碼實作而立任務一，我們可以看到，hello world 已經呈現在了輸入框和文本節點中了。

六、響應式的資料綁定

我們再來看看任務二的實作思路：當我們在輸入框輸入資料的時候，首先觸發的時input事件（或者keyup、change事件），在相應的事件處理程式中，我們擷取輸入框的value并指派給vm執行個體的text屬性。我們會利用defineProperty将data中的text設定為vm的通路器屬性，是以給vm.text指派，就會觸發set方法。在set方法中主要做兩件事情，第一是更新屬性的值，第二留在任務三種說。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" v-model="text">
        {{ text }}
    </div>
        
    <script>
        function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;

            // 節點類型為元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析屬性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 擷取v-model綁定的屬性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 給相應的data屬性指派，進而觸發屬性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })


                        node.value = vm[name]; // 将data的值指派給該node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }

            // 節點類型為text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 擷取比對到的字元串
                    name = name.trim();
                    node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值指派給該node
                }
            }
        }

        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;

            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子節點劫持到文檔片段中
            }
            
            return flag;
        }

        function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var data = this.data;

            observe(data, this);

            var id = options.el;
            var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
            // 編譯完成後，将dom傳回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }

        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });



        function defineReactive(obj, key, val) {
            // 響應式的資料綁定
            Object.defineProperty(obj, key, {
                get: function () {
                    return val;
                },
                set: function (newVal) {
                    if (newVal === val) {
                        return; 
                    } else {
                        val = newVal;
                        console.log(val); // 友善看效果
                    }
                }
            });
        }

        function observe (obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function (key) {
                defineReactive(vm, key, obj[key]);
            });
        }


    </script>

</body>
</html>

以上，任務二也就完成了，text屬性值會和輸入框的内容同步變化。

七、訂閱/釋出模式（subscribe & publish）

text屬性變化了，set方法觸發了，但是文本節點的内容沒有變化。如何才能讓同樣綁定到text的文本節點也同步變化呢？這裡又有一個知識點：訂閱釋出模式。

訂閱釋出模式又稱為觀察者模式，定義了一種一對多的關系，讓多個觀察者同時監聽某一個主題對象，這個主題對象的狀态發生改變時就會通知所有的觀察者對象。

釋出者發出通知 =>主題對象收到通知并推送給訂閱者 => 訂閱者執行相應的操作。

// 一個釋出者 publisher，功能就是負責釋出消息 - publish
        var pub = {
            publish: function () {
                dep.notify();
            }
        }

        // 多個訂閱者 subscribers， 在釋出者釋出消息之後執行函數
        var sub1 = { 
            update: function () {
                console.log(1);
            }
        }
        var sub2 = { 
            update: function () {
                console.log(2);
            }
        }
        var sub3 = { 
            update: function () {
                console.log(3);
            }
        }

        // 一個主題對象
        function Dep() {
            this.subs = [sub1, sub2, sub3];
        }
        Dep.prototype.notify = function () {
            this.subs.forEach(function (sub) {
                sub.update();
            });
        }


        // 釋出者釋出消息， 主題對象執行notify方法，進而觸發訂閱者執行Update方法
        var dep = new Dep();
        pub.publish();

不難看出，這裡的思路還是很簡單的：釋出者負責釋出消息、訂閱者負責接收接收消息，而最重要的是主題對象，他需要記錄所有的訂閱這特消息的人，然後負責吧釋出的消息通知給哪些訂閱了消息的人。

是以，當set方法觸發後做的第二件事情就是作為釋出者發出通知： “我是屬性text，我變了”。文本節點作為訂閱者，在接收到消息之後執行相應的更新動作。

八、雙向綁定的實作

回顧一下，每當new一個Vue，主要做了兩件事情：第一是監聽資料：observe(data)，第二是編譯HTML：nodeToFragment(id)

在監聽資料的過程中，會為data中的每一個屬性生成一個主題對象dep。

在編譯HTML的過程中，會為每一個與資料綁定相關的節點生成一個訂閱者 watcher，watcher會将自己添加到相應屬性的dep中。

我們已經實作了：修改輸入框内容 => 在事件回調函數中修改屬性值 => 觸發屬性的set方法。

接下來我們要實作的是：發出通知 dep.notify() => 觸發訂閱者update方法 => 更新視圖。

這裡的關鍵邏輯是：如何将watcher添加到關聯屬性的dep中。

function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;

            // 節點類型為元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析屬性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 擷取v-model綁定的屬性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 給相應的data屬性指派，進而觸發屬性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })


                        node.value = vm[name]; // 将data的值指派給該node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }

            // 節點類型為text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 擷取比對到的字元串
                    name = name.trim();
                    // node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值指派給該node

                    new Watcher(vm, node, name);
                }
            }
        }

在編譯HTML的過程中，為每個和data關聯的節點生成一個Watcher。那麼Watcher函數中發生了什麼呢？

function Watcher(vm, node, name) {
            Dep.target = this;
            this.name = name;
            this.node = node;
            this.vm = vm;
            this.update();
            Dep.target = null;
        }

        Watcher.prototype = {
            update: function () {
                this.get();
                this.node.nodeValue = this.value;
            },

            // 擷取data中的屬性值
            get: function () {
                this.value = this.vm[this.name]; // 觸發相應屬性的get
            }
        }

首先，将自己指派給了一個全局變量 Dep.target;

其次，執行了update方法，進而執行了 get 方法，get方法讀取了vm的通路器屬性，進而觸發了通路器屬性的get方法，get方法将該watcher添加到對應通路器屬性的dep中；

再次，擷取順序性的值，然後更新視圖。

最後将Dep.target設定為空。因為他是全局變量，也是watcher和dep關聯的唯一橋梁，任何時候，都必須保證Dep.target隻有一個值。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
    <div id="app">
        <input type="text" v-model="text"> <br>
        {{ text }} <br>
        {{ text }}
    </div>
        
    <script>
        function observe(obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function (key) {
                defineReactive(vm, key, obj[key]);
            });
        }


        function defineReactive(obj, key, val) {

            var dep = new Dep();

            // 響應式的資料綁定
            Object.defineProperty(obj, key, {
                get: function () {
                    // 添加訂閱者watcher到主題對象Dep
                    if (Dep.target) {
                        dep.addSub(Dep.target);
                    }
                    return val;
                },
                set: function (newVal) {
                    if (newVal === val) {
                        return; 
                    } else {
                        val = newVal;
                        // 作為釋出者發出通知
                        dep.notify()                        
                    }
                }
            });
        }
        
        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;

            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子節點劫持到文檔片段中
            }
            
            return flag;
        }

        function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;

            // 節點類型為元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析屬性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 擷取v-model綁定的屬性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 給相應的data屬性指派，進而觸發屬性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })
                        node.value = vm[name]; // 将data的值指派給該node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }

            // 節點類型為text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 擷取比對到的字元串
                    name = name.trim();
                    // node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值指派給該node

                    new Watcher(vm, node, name);
                }
            }
        }

        function Watcher(vm, node, name) {
            Dep.target = this;
            this.name = name;
            this.node = node;
            this.vm = vm;
            this.update();
            Dep.target = null;
        }

        Watcher.prototype = {
            update: function () {
                this.get();
                this.node.nodeValue = this.value;
            },

            // 擷取data中的屬性值
            get: function () {
                this.value = this.vm[this.name]; // 觸發相應屬性的get
            }
        }

        function Dep () {
            this.subs = [];
        }

        Dep.prototype = {
            addSub: function (sub) {
                this.subs.push(sub);
            },

            notify: function () {
                this.subs.forEach(function (sub) {
                    sub.update();
                });
            }
        }

        function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var data = this.data;

            observe(data, this);

            var id = options.el;
            var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
            // 編譯完成後，将dom傳回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }

        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });

    </script>
</body>
</html>

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具體步驟

1. 什麼是Object.defineProperty?

1.1 文法：

一、通路器屬性

二、簡單的資料雙向綁定實作方法

三、實作任務的思路

四、DocumentFragment

五、初始化資料綁定

六、響應式的資料綁定

七、訂閱/釋出模式（subscribe & publish）

八、雙向綁定的實作

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