面试问题Vue双向数据绑定原理

Efia ·

更新时间:2024-09-20

· 1429 次阅读

前言

具体步骤

什么是Object.defineProperty?

一、访问器属性

二、简单的数据双向绑定实现方法

三、实现任务的思路

四、DocumentFragment

五、初始化数据绑定

六、响应式的数据绑定

七、订阅/发布模式（subscribe & publish）

八、双向绑定的实现

前言

vue.js是采用数据劫持结合发布者-订阅者模式的方式，通过Object.defineProperty()来劫持各个属性的setter，getter，在数据变动时发布消息给订阅者，触发相应的监听回调来渲染视图。

具体步骤

1、需要observer的数据对象进行递归遍历，包括子属性对象的属性，都加上 setter和getter 这样的话，给这个对象的某个值赋值，就会触发setter，那么就能监听到了数据变化

2、compile解析模板指令，将模板中的变量替换成数据，然后初始化渲染页面视图，并将每个指令对应的节点绑定更新函数，添加监听数据的订阅者，一旦数据有变动，收到通知，更新视图

3、Watcher订阅者是Observer和Compile之间通信的桥梁，主要做的事情是:
(1)在自身实例化时往属性订阅器(dep)里面添加自己
(2)自身必须有一个update()方法
(3)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，则功成身退。

4、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。

什么是数据双向绑定？

vue是一个mvvm框架，即数据双向绑定，即当数据发生变化的时候，视图也就发生变化，当视图发生变化的时候，数据也会跟着同步变化。这也算是vue的精髓之处了。值得注意的是， 我们所说的数据双向绑定，一定是对于UI控件来说的，非UI控件不会涉及到数据双向绑定。单向数据绑定是使用状态管理工具（如redux）的前提。如果我们使用vuex，那么数据流也是单项的，这时就会和双向数据绑定有冲突，我们可以这么解决。

为什么要实现数据的双向绑定？

在vue中，如果使用vuex，实际上数据还是单向的，之所以说是数据双向绑定，这是用的UI控件来说，对于我们处理表单，vue的双向数据绑定用起来就特别舒服了。

即两者并不互斥，在全局性数据流使用单项，方便跟踪；局部性数据流使用双向，简单易操作。

什么是Object.defineProperty?

语法：

Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)

参数说明：

obj：必需。目标对象

prop：必需。需定义或修改的属性的名字

descriptor：必需。目标属性所拥有的特性

返回值：

传入函数的对象。即第一个参数obj；

针对属性，我们可以给这个属性设置一些特性，比如是否只读不可以写；是否可以被for…in或Object.keys()遍历。

给对象的属性添加特性描述，目前提供两种形式：数据描述和存取器描述。

当修改或定义对象的某个属性的时候，给这个属性添加一些特性：

一、访问器属性

Object.defineProperty()函数可以定义对象的属性相关描述符，其中的set和get函数对于完成数据双向绑定起到了至关重要的作用，下面，我们看看这个函数的基本使用方式。

var obj = {
      foo: 'foo'
    }
    Object.defineProperty(obj, 'foo', {
      get: function () {
        console.log('将要读取obj.foo属性');
      }, 
      set: function (newVal) {
        console.log('当前值为', newVal);
      }
    });
    obj.foo; // 将要读取obj.foo属性
    obj.foo = 'name'; // 当前值为 name

可以看到，get即为我们访问属性时调用，set为我们设置属性值时调用。

二、简单的数据双向绑定实现方法

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>forvue</title>
</head>
<body>
  <input type="text" id="textInput">
  输入：<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>

最终效果图：

可以看到，实现一个简单的数据双向绑定还是不难的：使用Object.defineProperty()来定义属性的set函数，属性被赋值的时候，修改Input的value值以及span中的innerHTML；然后监听input的keyup事件，修改对象的属性值，即可实现这样的一个简单的数据双向绑定。

双向绑定指令为v-model：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Vue入门之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中的属性，双向绑定就建立了 -->
    <input type="text" name="txt" v-model="msg">
    <p>您输入的信息是：{{ msg }}</p>
  </div>
  <script>
    var app = new Vue({
      el: '#app',
      data: {
        msg: '双向数据绑定的例子'
      }
    });
  </script>
</body>
</html>

最终的结果就是：你改变 input 文本框的内容的时候，p 标签中的内容会跟着进行改变。

三、实现任务的思路

上面我们只是实现了一个最简单的数据双向绑定，而我们真正希望实现的时下面这种方式：

    <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一样的方式来实现数据的双向绑定。那么，我们可以把整个实现过程分为下面几步：

输入框以及文本节点与 data 中的数据绑定

输入框内容变化时，data 中的数据同步变化。即 view => model 的变化。

data 中的数据变化时，文本节点的内容同步变化。即 model => view 的变化。

四、DocumentFragment

如果希望实现任务一，我们还需要使用到 DocumentFragment 文档片段，可以把它看做一个容器，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>

这样，我们就可以得到下面的DOM树：

使用文档片段的好处在于：在文档片段上进行操作DOM，而不会影响到真实的DOM，操作完成之后，我们就可以添加到真实DOM上，这样的效率比直接在正式DOM上修改要高很多。

vue进行编译时，就是将挂载目标的所有子节点劫持到DocumentFragment中，经过一番处理之后，再将DocumentFragment整体返回插入挂载目标。

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>

即首先获取到div，然后通过documentFragment劫持，接着再把这个文档片段添加到div上去。

五、初始化数据绑定

<!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 = /{{(.*)}}/;
            // 节点类型为元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析属性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 获取v-model绑定的属性名
                        node.value = vm.data[name]; // 将data的值赋值给该node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }
            // 节点类型为text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                    name = name.trim();
                    node.nodeValue = vm.data[name]; // 将data的值赋值给该node
                }
            }
        }
        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;
            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子节点劫持到文档片段中
            }
            return flag;
        }
        function Vue(options) {
            this.data = options.data;
            var id = options.el;
            var dom = nodeToFragment(document.getElementById(id), this);
            // 编译完成后，将dom返回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }
        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
    </script>
</body>
</html>

以上的代码实现而立任务一，我们可以看到，hello world 已经呈现在了输入框和文本节点中了。

六、响应式的数据绑定

我们再来看看任务二的实现思路：当我们在输入框输入数据的时候，首先触发的时input事件（或者keyup、change事件），在相应的事件处理程序中，我们获取输入框的value并赋值给vm实例的text属性。我们会利用defineProperty将data中的text设置为vm的访问器属性，因此给vm.text赋值，就会触发set方法。在set方法中主要做两件事情，第一是更新属性的值，第二留在任务三种说。

<!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 = /{{(.*)}}/;
            // 节点类型为元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析属性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 获取v-model绑定的属性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 给相应的data属性赋值，进而触发属性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })
                        node.value = vm[name]; // 将data的值赋值给该node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }
            // 节点类型为text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                    name = name.trim();
                    node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值赋值给该node
                }
            }
        }
        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;
            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子节点劫持到文档片段中
            }
            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);
            // 编译完成后，将dom返回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }
        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
        function defineReactive(obj, key, val) {
            // 响应式的数据绑定
            Object.defineProperty(obj, key, {
                get: function () {
                    return val;
                },
                set: function (newVal) {
                    if (newVal === val) {
                        return; 
                    } else {
                        val = newVal;
                        console.log(val); // 方便看效果
                    }
                }
            });
        }
        function observe (obj, vm) {
            Object.keys(obj).forEach(function (key) {
                defineReactive(vm, key, obj[key]);
            });
        }
    </script>
</body>
</html>

以上，任务二也就完成了，text属性值会和输入框的内容同步变化。

七、订阅/发布模式（subscribe & publish）

text属性变化了，set方法触发了，但是文本节点的内容没有变化。如何才能让同样绑定到text的文本节点也同步变化呢？这里又有一个知识点：订阅发布模式。

订阅发布模式又称为观察者模式，定义了一种一对多的关系，让多个观察者同时监听某一个主题对象，这个主题对象的状态发生改变时就会通知所有的观察者对象。

发布者发出通知 =>主题对象收到通知并推送给订阅者 => 订阅者执行相应的操作。

// 一个发布者 publisher，功能就是负责发布消息 - publish
        var pub = {
            publish: function () {
                dep.notify();
            }
        }
        // 多个订阅者 subscribers， 在发布者发布消息之后执行函数
        var sub1 = { 
            update: function () {
                console.log(1);
            }
        }
        var sub2 = { 
            update: function () {
                console.log(2);
            }
        }
        var sub3 = { 
            update: function () {
                console.log(3);
            }
        }
        // 一个主题对象
        function Dep() {
            this.subs = [sub1, sub2, sub3];
        }
        Dep.prototype.notify = function () {
            this.subs.forEach(function (sub) {
                sub.update();
            });
        }
        // 发布者发布消息， 主题对象执行notify方法，进而触发订阅者执行Update方法
        var dep = new Dep();
        pub.publish();

不难看出，这里的思路还是很简单的：发布者负责发布消息、订阅者负责接收接收消息，而最重要的是主题对象，他需要记录所有的订阅这特消息的人，然后负责吧发布的消息通知给哪些订阅了消息的人。

所以，当set方法触发后做的第二件事情就是作为发布者发出通知： “我是属性text，我变了”。文本节点作为订阅者，在接收到消息之后执行相应的更新动作。

八、双向绑定的实现

回顾一下，每当new一个Vue，主要做了两件事情：第一是监听数据：observe(data)，第二是编译HTML：nodeToFragment(id)

在监听数据的过程中，会为data中的每一个属性生成一个主题对象dep。

在编译HTML的过程中，会为每一个与数据绑定相关的节点生成一个订阅者 watcher，watcher会将自己添加到相应属性的dep中。

我们已经实现了： 修改输入框内容 => 在事件回调函数中修改属性值 => 触发属性的set方法。

接下来我们要实现的是： 发出通知 dep.notify() => 触发订阅者update方法 => 更新视图。

这里的关键逻辑是： 如何将watcher添加到关联属性的dep中。

function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;
            // 节点类型为元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析属性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 获取v-model绑定的属性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 给相应的data属性赋值，进而触发属性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })
                        node.value = vm[name]; // 将data的值赋值给该node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }
            // 节点类型为text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                    name = name.trim();
                    // node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值赋值给该node
                    new Watcher(vm, node, name);
                }
            }
        }

在编译HTML的过程中，为每个和data关联的节点生成一个Watcher。那么Watcher函数中发生了什么呢？

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;
            },
            // 获取data中的属性值
            get: function () {
                this.value = this.vm[this.name]; // 触发相应属性的get
            }
        }

首先，将自己赋值给了一个全局变量 Dep.target;

其次，执行了update方法，进而执行了 get 方法，get方法读取了vm的访问器属性，从而触发了访问器属性的get方法，get方法将该watcher添加到对应访问器属性的dep中；

再次，获取顺序性的值，然后更新视图。

最后将Dep.target设置为空。因为他是全局变量，也是watcher和dep关联的唯一桥梁，任何时候，都必须保证Dep.target只有一个值。

最终如下：

<!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();
            // 响应式的数据绑定
            Object.defineProperty(obj, key, {
                get: function () {
                    // 添加订阅者watcher到主题对象Dep
                    if (Dep.target) {
                        dep.addSub(Dep.target);
                    }
                    return val;
                },
                set: function (newVal) {
                    if (newVal === val) {
                        return; 
                    } else {
                        val = newVal;
                        // 作为发布者发出通知
                        dep.notify()
                    }
                }
            });
        }
        function nodeToFragment(node, vm) {
            var flag = document.createDocumentFragment();
            var child;
            while (child = node.firstChild) {
                compile(child, vm);
                flag.appendChild(child); // 将子节点劫持到文档片段中
            }
            return flag;
        }
        function compile(node, vm) {
            var reg = /{{(.*)}}/;
            // 节点类型为元素
            if (node.nodeType === 1) {
                var attr = node.attributes;
                // 解析属性
                for (var i = 0; i < attr.length; i++) {
                    if (attr[i].nodeName == 'v-model') {
                        var name = attr[i].nodeValue; // 获取v-model绑定的属性名
                        node.addEventListener('input', function (e) {
                            // 给相应的data属性赋值，进而触发属性的set方法
                            vm[name] = e.target.value;
                        })
                        node.value = vm[name]; // 将data的值赋值给该node
                        node.removeAttribute('v-model');
                    }
                }
            }
            // 节点类型为text
            if (node.nodeType === 3) {
                if (reg.test(node.nodeValue)) {
                    var name = RegExp.$1; // 获取匹配到的字符串
                    name = name.trim();
                    // node.nodeValue = vm[name]; // 将data的值赋值给该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;
            },
            // 获取data中的属性值
            get: function () {
                this.value = this.vm[this.name]; // 触发相应属性的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);
            // 编译完成后，将dom返回到app中。
            document.getElementById(id).appendChild(dom);
        }
        var vm  = new Vue({
            el: 'app',
            data: {
                text: 'hello world'
            }
        });
    </script>
</body>
</html>

到此这篇关于面试问题Vue双向数据绑定原理的文章就介绍到这了,更多相关Vue双向数据绑定内容请搜索软件开发网以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持软件开发网！

VUE 面试数据绑定数据

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