JavaScript进阶之深入理解数据双向绑定

前言

谈起当前前端最热门的 js 框架，必少不了
Vue、React、Angular，对于大多数人来说，我们更多的是在使用框架，对于框架解决痛点背后使用的基本原理往往关注不多，近期在研读
Vue.js
源码，也在写源码解读的系列文章。和多数源码解读的文章不同的是，我会尝试从一个初级前端的角度入手，由浅入深去讲解源码实现思路和基本的语法知识，通过一些基础事例一步步去实现一些小功能。

本场 Chat 是系列 Chat
的开篇，我会首先讲解一下数据双向绑定的基本原理，介绍对比一下三大框架的不同实现方式，同时会一步步完成一个简单的mvvm示例。读源码不是目的，只是一种学习的方式，目的是在读源码的过程中提升自己，学习基本原理，拓展编码的思维方式。

模板引擎实现原理

对于页面渲染，一般分为服务器端渲染和浏览器端渲染。一般来说服务器端吐html页面的方式渲染速度更快、更利于SEO，但是浏览器端渲染更利于提高开发效率和减少维护成本，是一种相关舒服的前后端协作模式，后端提供接口，前端做视图和交互逻辑。前端通过Ajax请求数据然后拼接html字符串或者使用js模板引擎、数据驱动的框架如Vue进行页面渲染。

在ES6和Vue这类框架出现以前，前端绑定数据的方式是动态拼接html字符串和js模板引擎。模板引擎起到数据和视图分离的作用，模板对应视图，关注如何展示数据，在模板外头准备的数据，
关注那些数据可以被展示。模板引擎的工作原理可以简单地分成两个步骤：模板解析 / 编译(Parse /
Compile)和数据渲染(Render)两部分组成，当今主流的前端模板有三种方式：

• String-based templating (基于字符串的parse和compile过程)
• Dom-based templating (基于Dom的link或compile过程)
• Living templating (基于字符串的parse 和 基于dom的compile过程)

String-based templating

基于字符串的模板引擎，本质上依然是字符串拼接的形式，只是一般的库做了封装和优化，提供了更多方便的语法简化了我们的工作。基本原理如下：

典型的库：

• art-template
• mustache.js
• doT

之前的一篇文章中我介绍了js模板引擎的实现思路，感兴趣的朋友可以看看这里：JavaScript进阶学习(一)——
基于正则表达式的简单js模板引擎实现。这篇文章中我们利用正则表达式实现了一个简单的js模板引擎，利用正则匹配查找出模板中{{}}之间的内容，然后替换为模型中的数据，从而实现视图的渲染。

1. var template = function(tpl, data) { 
2.  
3.   var re = /{{(.+?)}}/g, 
4.  
5.     cursor = 0, 
6.  
7.     reExp = /(^( )?(var|if|for|else|switch|case|break|{|}|;))(.*)?/g,     
8.  
9.     code = 'var r=[];\n'; 
10.  
11.   
12.  
13.   // 解析html 
14.  
15.   function parsehtml(line) { 
16.  
17.     // 单双引号转义，换行符替换为空格,去掉前后的空格 
18.  
19.     line = line.replace(/('|")/g, '\\$1').replace(/\n/g, ' ').replace(/(^\s+)|(\s+$)/g,""); 
20.  
21.     code +='r.push("' + line + '");\n'; 
22.  
23.   } 
24.  
25.    
26.  
27.   // 解析js代码         
28.  
29.   function parsejs(line) {   
30.  
31.     // 去掉前后的空格 
32.  
33.     line = line.replace(/(^\s+)|(\s+$)/g,""); 
34.  
35.     code += line.match(reExp)? line + '\n' : 'r.push(' + 'this.' + line + ');\n'; 
36.  
37.   }     
38.  
39.      
40.  
41.   // 编译模板 
42.  
43.   while((match = re.exec(tpl))!== null) { 
44.  
45.     // 开始标签  {{ 前的内容和结束标签 }} 后的内容 
46.  
47.     parsehtml(tpl.slice(cursor, match.index)); 
48.  
49.     // 开始标签  {{ 和 结束标签 }} 之间的内容 
50.  
51.     parsejs(match[1]); 
52.  
53.     // 每一次匹配完成移动指针 
54.  
55.     cursor = match.index + match[0].length; 
56.  
57.   } 
58.  
59.   // 最后一次匹配完的内容 
60.  
61.   parsehtml(tpl.substr(cursor, tpl.length - cursor)); 
62.  
63.   code += 'return r.join("");'; 
64.  
65.   return new Function(code.replace(/[\r\t\n]/g, '')).apply(data); 
66.  
67. }  

源代码：http://jsfiddle.net/zhaomenghuan/bw468orv/embedded/

现在ES6支持了模板字符串，我们可以用比较简单的代码就可以实现类似的功能：

1. const template = data => ` 
2.  
3.   <p>name: ${data.name}</p> 
4.  
5.   <p>age: ${data.profile.age}</p> 
6.  
7.   <ul> 
8.  
9.     ${data.skills.map(skill => ` 
10.  
11.       <li>${skill}</li> 
12.  
13.     `).join('')} 
14.  
15.   </ul>` 
16.  
17.   
18.  
19. const data = { 
20.  
21.   name: 'zhaomenghuan', 
22.  
23.   profile: { age: 24 }, 
24.  
25.   skills: ['html5', 'javascript', 'android'] 
26.  
27. } 
28.  
29.   
30.  
31. document.body.innerHTML = template(data)  

Dom-based templating

Dom-based templating 则是从DOM的角度去实现数据的渲染，我们通过遍历DOM树，提取属性与DOM内容，然后将数据写入到DOM树中，从而实现页面渲染。一个简单的例子如下：

1. function MVVM(opt) { 
2.  
3.   this.dom = document.querySelector(opt.el); 
4.  
5.   this.data = opt.data || {}; 
6.  
7.   this.renderDom(this.dom); 
8.  
9. } 
10.  
11.   
12.  
13. MVVM.prototype = { 
14.  
15.   init: { 
16.  
17.     sTag: '{{', 
18.  
19.     eTag: '}}' 
20.  
21.   }, 
22.  
23.   render: function (node) { 
24.  
25.     var self = this; 
26.  
27.     var sTag = self.init.sTag; 
28.  
29.     var eTag = self.init.eTag; 
30.  
31.   
32.  
33.     var matchs = node.textContent.split(sTag); 
34.  
35.     if (matchs.length){ 
36.  
37.       var ret = ''; 
38.  
39.       for (var i = 0; i < matchs.length; i++) { 
40.  
41.         var match = matchs[i].split(eTag); 
42.  
43.         if (match.length == 1) { 
44.  
45.             ret += matchs[i]; 
46.  
47.         } else { 
48.  
49.             ret = self.data[match[0]]; 
50.  
51.         } 
52.  
53.         node.textContent = ret; 
54.  
55.       } 
56.  
57.     } 
58.  
59.   }, 
60.  
61.   renderDom: function(dom) { 
62.  
63.     var self = this; 
64.  
65.   
66.  
67.     var attrs = dom.attributes; 
68.  
69.     var nodes = dom.childNodes; 
70.  
71.   
72.  
73.     Array.prototype.forEach.call(attrs, function(item) { 
74.  
75.       self.render(item); 
76.  
77.     }); 
78.  
79.   
80.  
81.     Array.prototype.forEach.call(nodes, function(item) { 
82.  
83.       if (item.nodeType === 1) { 
84.  
85.         return self.renderDom(item); 
86.  
87.       } 
88.  
89.       self.render(item); 
90.  
91.     }); 
92.  
93.   } 
94.  
95. } 
96.  
97.   
98.  
99. var app = new MVVM({ 
100.  
101.   el: '#app', 
102.  
103.   data: { 
104.  
105.     name: 'zhaomenghuan', 
106.  
107.     age: '24', 
108.  
109.     color: 'red' 
110.  
111.   } 
112.  
113. });  

源代码：http://jsfiddle.net/zhaomenghuan/6e3yg6Lq/embedded/

页面渲染的函数 renderDom
是直接遍历DOM树，而不是遍历html字符串。遍历DOM树节点属性(attributes)和子节点(childNodes)，然后调用渲染函数render。当DOM树子节点的类型是元素时，递归调用遍历DOM树的方法。根据DOM树节点类型一直遍历子节点，直到文本节点。

render的函数作用是提取{{}}中的关键词，然后使用数据模型中的数据进行替换。我们通过textContent获取Node节点的nodeValue，然后使用字符串的split方法对nodeValue进行分割，提取{{}}中的关键词然后替换为数据模型中的值。

DOM 的相关基础

注：元素类型对应NodeType

childNodes 属性返回包含被选节点的子节点的
NodeList。childNodes包含的不仅仅只有html节点，所有属性，文本、注释等节点都包含在childNodes里面。children只返回元素如input,
span, script, div等，不会返回TextNode，注释。

数据双向绑定实现原理

js模板引擎可以认为是一个基于MVC的结构，我们通过建立模板作为视图，然后通过引擎函数作为控制器实现数据和视图的绑定，从而实现实现数据在页面渲染，但是当数据模型发生变化时，视图不能自动更新;当视图数据发生变化时，模型数据不能实现更新，这个时候双向数据绑定应运而生。检测视图数据更新实现数据绑定的方法有很多种，目前主要分为三个流派，Angular使用的是脏检查，只在特定的事件下才会触发视图刷新，Vue使用的是Getter/Setter机制，而React则是通过
Virtual DOM 算法检查DOM的变动的刷新机制。

本文限于篇幅和内容在此只探讨一下 Vue.js 数据绑定的实现，对于 angular 和 react
后续再做说明，读者也可以自行阅读源码。Vue 监听数据变化的机制是把一个普通 JavaScript 对象传给 Vue 实例的 data
选项，Vue 将遍历此对象所有的属性，并使用 Object.defineProperty 把这些属性全部转为
getter/setter。Vue 2.x 对 Virtual DOM 进行了支持，这部分内容后续我们再做探讨。

引子

为了更好的理解Vue中视图和数据更新的机制，我们先看一个简单的例子：

1. var o = { 
2.  
3.   a: 0 
4.  
5. } 
6.  
7. Object.defineProperty(o, "b", { 
8.  
9.   get: function () { 
10.  
11.     return this.a + 1; 
12.  
13.   }, 
14.  
15.   set: function (value) { 
16.  
17.     this.a = value / 2; 
18.  
19.   } 
20.  
21. }); 
22.  
23. console.log(o.a); // "0" 
24.  
25. console.log(o.b); // "1" 
26.  
27.   
28.  
29. // 更新o.a 
30.  
31. o.a = 5; 
32.  
33. console.log(o.a); // "5" 
34.  
35. console.log(o.b); // "6" 
36.  
37.   
38.  
39. // 更新o.b 
40.  
41. o.b = 10; 
42.  
43. console.log(o.a); // "5" 
44.  
45. console.log(o.b); // "6"  

这里我们可以看出对象o的b属性的值依赖于a属性的值，同时b属性值的变化又可以改变a属性的值，这个过程相关的属性值的变化都会影响其他相关的值进行更新。反过来我们看看如果不使用Object.defineProperty()方法，上述的问题通过直接给对象属性赋值的方法实现，代码如下

1. var o = { 
2.  
3.   a: 0 
4.  
5. }     
6.  
7. o.b = o.a + 1; 
8.  
9. console.log(o.a); // "0" 
10.  
11. console.log(o.b); // "1" 
12.  
13.   
14.  
15. // 更新o.a 
16.  
17. o.a = 5; 
18.  
19. o.b = o.a + 1; 
20.  
21. console.log(o.a); // "5" 
22.  
23. console.log(o.b); // "6" 
24.  
25.   
26.  
27. // 更新o.b 
28.  
29. o.b = 10; 
30.  
31. o.a = o.b / 2; 
32.  
33. o.b = o.a + 1; 
34.  
35. console.log(o.a); // "5" 
36.  
37. console.log(o.b); // "6"  

很显然使用Object.defineProperty()方法可以更方便的监听一个对象的变化。当我们的视图和数据任何一方发生变化的时候，我们希望能够通知对方也更新，这就是所谓的数据双向绑定。既然明白这个道理我们就可以看看Vue源码中相关的处理细节。

Object.defineProperty()

Object.defineProperty()方法可以直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个已经存在的属性， 并返回这个对象。

语法：Object.defineProperty(obj, prop, descriptor)

参数：

• obj：需要定义属性的对象。
• prop：需被定义或修改的属性名。
• descriptor：需被定义或修改的属性的描述符。

返回值：返回传入函数的对象，即第一个参数obj

该方法重点是描述，对象里目前存在的属性描述符有两种主要形式：数据描述符和存取描述符。数据描述符是一个拥有可写或不可写值的属性。存取描述符是由一对 getter-setter 函数功能来描述的属性。描述符必须是两种形式之一;不能同时是两者。

数据描述符和存取描述符均具有以下可选键值：

• configurable：当且仅当该属性的 configurable 为 true 时，该属性才能够被改变，也能够被删除。默认为 false。
• enumerable：当且仅当该属性的 enumerable 为 true 时，该属性才能够出现在对象的枚举属性中。默认为 false。

数据描述符同时具有以下可选键值：

• value：该属性对应的值。可以是任何有效的 JavaScript 值(数值，对象，函数等)。默认为 undefined。
• writable：当且仅当仅当该属性的writable为 true 时，该属性才能被赋值运算符改变。默认为 false。

存取描述符同时具有以下可选键值：

• get：一个给属性提供 getter 的方法，如果没有 getter 则为 undefined。该方法返回值被用作属性值。默认为undefined。
• set：一个给属性提供 setter 的方法，如果没有 setter 则为 undefined。该方法将接受唯一参数，并将该参数的新值分配给该属性。默认为undefined。

我们可以通过Object.defineProperty()方法精确添加或修改对象的属性。比如，直接赋值创建的属性默认情况是可以枚举的，但是我们可以通过Object.defineProperty()方法设置enumerable属性为false为不可枚举。

1. var obj = { 
2.  
3.   a: 0, 
4.  
5.   b: 1 
6.  
7. } 
8.  
9. for (var prop in obj) { 
10.  
11.   console.log(`obj.${prop} = ${obj[prop]}`); 
12.  
13. }  

结果：

1. "obj.a = 0" 
2.  
3. "obj.b = 1" 

我们通过Object.defineProperty()修改如下：

1. var obj = { 
2.  
3.   a: 0, 
4.  
5.   b: 1 
6.  
7. } 
8.  
9. Object.defineProperty(obj, 'b', { 
10.  
11.   enumerable: false 
12.  
13. }) 
14.  
15. for (var prop in obj) { 
16.  
17.   console.log(`obj.${prop} = ${obj[prop]}`); 
18.  
19. }  

结果：

1. "obj.a = 0" 

这里需要说明的是我们使用Object.defineProperty()默认情况下是enumerable属性为false，例如：

1. var obj = { 
2.  
3.   a: 0 
4.  
5. } 
6.  
7. Object.defineProperty(obj, 'b', { 
8.  
9.   value: 1 
10.  
11. }) 
12.  
13. for (var prop in obj) { 
14.  
15.   console.log(`obj.${prop} = ${obj[prop]}`); 
16.  
17. }  

结果：

1. "obj.a = 0" 

其他描述属性使用方法类似，不做赘述。Vue源码core/util/lang.jsS中定义了这样一个方法：

1. /** 
2.  
3. * Define a property. 
4.  
5. */ 
6.  
7. export function def (obj: Object, key: string, val: any, enumerable?: boolean) { 
8.  
9.   Object.defineProperty(obj, key, { 
10.  
11.     value: val, 
12.  
13.     enumerable: !!enumerable, 
14.  
15.     writable: true, 
16.  
17.     configurable: true 
18.  
19.   }) 
20.  
21. }  

Object.getOwnPropertyDescriptor()

Object.getOwnPropertyDescriptor() 返回指定对象上一个自有属性对应的属性描述符。(自有属性指的是直接赋予该对象的属性，不需要从原型链上进行查找的属性)

语法：Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, prop)

参数：

• obj：在该对象上查看属性
• prop：一个属性名称，该属性的属性描述符将被返回

返回值：如果指定的属性存在于对象上，则返回其属性描述符(property descriptor)，否则返回 undefined。可以访问“属性描述符”内容，例如前面的例子：

1. var o = { 
2.  
3.   a: 0 
4.  
5. } 
6.  
7.              
8.  
9. Object.defineProperty(o, "b", { 
10.  
11.   get: function () { 
12.  
13.     return this.a + 1; 
14.  
15.   }, 
16.  
17.   set: function (value) { 
18.  
19.     this.a = value / 2; 
20.  
21.   } 
22.  
23. }); 
24.  
25.              
26.  
27. var des = Object.getOwnPropertyDescriptor(o,'b'); 
28.  
29. console.log(des); 
30.  
31. console.log(des.get);  

Vue源码分析

本次我们主要分析一下Vue 数据绑定的源码，这里我直接将 Vue.js 1.0.28 版本的代码稍作删减拿过来进行，2.x 的代码基于
flow 静态类型检查器书写的，代码除了编码风格在整体结构上基本没有太大改动，所以依然基于 1.x 进行分析，对于存在差异的部分加以说明。

监听对象变动

1. // 观察者构造函数 
2.  
3. function Observer (value) { 
4.  
5.   this.value = value 
6.  
7.   this.walk(value) 
8.  
9. } 
10.  
11.   
12.  
13. // 递归调用，为对象绑定getter/setter 
14.  
15. Observer.prototype.walk = function (obj) { 
16.  
17.   var keys = Object.keys(obj) 
18.  
19.   for (var i = 0, l = keys.length; i < l; i++) { 
20.  
21.     this.convert(keys[i], obj[keys[i]]) 
22.  
23.   } 
24.  
25. } 
26.  
27.   
28.  
29. // 将属性转换为getter/setter 
30.  
31. Observer.prototype.convert = function (key, val) { 
32.  
33.   defineReactive(this.value, key, val) 
34.  
35. } 
36.  
37.   
38.  
39. // 创建数据观察者实例 
40.  
41. function observe (value) { 
42.  
43.   // 当值不存在或者不是对象类型时，不需要继续深入监听 
44.  
45.   if (!value || typeof value !== 'object') { 
46.  
47.     return 
48.  
49.   } 
50.  
51.   return new Observer(value) 
52.  
53. } 
54.  
55.   
56.  
57. // 定义对象属性的getter/setter 
58.  
59. function defineReactive (obj, key, val) { 
60.  
61.   var property = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key) 
62.  
63.   if (property && property.configurable === false) { 
64.  
65.     return 
66.  
67.   } 
68.  
69.   
70.  
71.   // 保存对象属性预先定义的getter/setter 
72.  
73.   var getter = property && property.get 
74.  
75.   var setter = property && property.set 
76.  
77.   
78.  
79.   var childOb = observe(val) 
80.  
81.   Object.defineProperty(obj, key, { 
82.  
83.     enumerable: true, 
84.  
85.     configurable: true, 
86.  
87.     get: function reactiveGetter () { 
88.  
89.       var value = getter ? getter.call(obj) : val 
90.  
91.       console.log("访问："+key) 
92.  
93.       return value 
94.  
95.     }, 
96.  
97.     set: function reactiveSetter (newVal) { 
98.  
99.       var value = getter ? getter.call(obj) : val 
100.  
101.       if (newVal === value) { 
102.  
103.         return 
104.  
105.       } 
106.  
107.       if (setter) { 
108.  
109.         setter.call(obj, newVal) 
110.  
111.       } else { 
112.  
113.         val = newVal 
114.  
115.       } 
116.  
117.       // 对新值进行监听 
118.  
119.       childOb = observe(newVal) 
120.  
121.       console.log('更新：' + key + ' = ' + newVal) 
122.  
123.     } 
124.  
125.   }) 
126.  
127. }  

定义一个对象作为数据模型，并监听这个对象。

1. let data = { 
2.  
3.   user: { 
4.  
5.     name: 'zhaomenghuan', 
6.  
7.     age: '24' 
8.  
9.   }, 
10.  
11.   address: { 
12.  
13.     city: 'beijing' 
14.  
15.   } 
16.  
17. } 
18.  
19. observe(data) 
20.  
21.   
22.  
23. console.log(data.user.name) 
24.  
25. // 访问：user 
26.  
27. // 访问：name 
28.  
29.   
30.  
31. data.user.name = 'ZHAO MENGHUAN' 
32.  
33. // 访问：user 
34.  
35. // 更新：name = ZHAO MENGHUAN  

效果如下：

监听数组变动

上面我们通过Object.defineProperty把对象的属性全部转为 getter/setter
从而实现监听对象的变动，但是对于数组对象无法通过Object.defineProperty实现监听。Vue
包含一组观察数组的变异方法，所以它们也将会触发视图更新。

1. const arrayProto = Array.prototype 
2.  
3. const arrayMethods = Object.create(arrayProto) 
4.  
5.   
6.  
7. function def(obj, key, val, enumerable) { 
8.  
9.   Object.defineProperty(obj, key, { 
10.  
11.     value: val, 
12.  
13.     enumerable: !!enumerable, 
14.  
15.     writable: true, 
16.  
17.     configurable: true 
18.  
19.   }) 
20.  
21. } 
22.  
23.   
24.  
25. // 数组的变异方法 
26.  
27. ;[ 
28.  
29.   'push', 
30.  
31.   'pop', 
32.  
33.   'shift', 
34.  
35.   'unshift', 
36.  
37.   'splice', 
38.  
39.   'sort', 
40.  
41.   'reverse' 
42.  
43. ] 
44.  
45. .forEach(function (method) { 
46.  
47.   // 缓存数组原始方法 
48.  
49.   var original = arrayProto[method] 
50.  
51.   def(arrayMethods, method, function mutator () { 
52.  
53.     var i = arguments.length 
54.  
55.     var args = new Array(i) 
56.  
57.     while (i--) { 
58.  
59.       args[i] = arguments[i] 
60.  
61.     } 
62.  
63.     console.log('数组变动') 
64.  
65.     return original.apply(this, args) 
66.  
67.   }) 
68.  
69. })  

Vue.js 1.x 在Array.prototype原型对象上添加了$set 和 $remove方法，在2.X后移除了，使用全局 API Vue.set 和 Vue.delete代替了，后续我们再分析。

定义一个数组作为数据模型，并对这个数组调用变异的七个方法实现监听。

1. let skills = ['JavaScript', 'Node.js', 'html5'] 
2.  
3. // 原型指针指向具有变异方法的数组对象 
4.  
5. skills.__proto__ = arrayMethods 
6.  
7.   
8.  
9. skills.push('java') 
10.  
11. // 数组变动 
12.  
13. skills.pop() 
14.  
15. // 数组变动  

效果如下：

我们将需要监听的数组的原型指针指向我们定义的数组对象，这样我们的数组在调用上面七个数组的变异方法时，能够监听到变动从而实现对数组进行跟踪。

对于__proto__属性，在ES2015中正式被加入到规范中，标准明确规定，只有浏览器必须部署这个属性，其他运行环境不一定需要部署，所以
Vue
是先进行了判断，当__proto__属性存在时将原型指针__proto__指向具有变异方法的数组对象，不存在时直接将具有变异方法挂在需要追踪的对象上。

我们可以在上面Observer观察者构造函数中添加对数组的监听，源码如下：

1. const hasProto = '__proto__' in {} 
2.  
3. const arrayKeys = Object.getOwnPropertyNames(arrayMethods) 
4.  
5.   
6.  
7. // 观察者构造函数 
8.  
9. function Observer (value) { 
10.  
11.   this.value = value 
12.  
13.   if (Array.isArray(value)) { 
14.  
15.     var augment = hasProto 
16.  
17.       ? protoAugment 
18.  
19.       : copyAugment 
20.  
21.     augment(value, arrayMethods, arrayKeys) 
22.  
23.     this.observeArray(value) 
24.  
25.   } else { 
26.  
27.     this.walk(value) 
28.  
29.   } 
30.  
31. } 
32.  
33.   
34.  
35. // 观察数组的每一项 
36.  
37. Observer.prototype.observeArray = function (items) { 
38.  
39.   for (var i = 0, l = items.length; i < l; i++) { 
40.  
41.     observe(items[i]) 
42.  
43.   } 
44.  
45. } 
46.  
47.   
48.  
49. // 将目标对象/数组的原型指针__proto__指向src 
50.  
51. function protoAugment (target, src) { 
52.  
53.   target.__proto__ = src 
54.  
55. } 
56.  
57.   
58.  
59. // 将具有变异方法挂在需要追踪的对象上 
60.  
61. function copyAugment (target, src, keys) { 
62.  
63.   for (var i = 0, l = keys.length; i < l; i++) { 
64.  
65.     var key = keys[i] 
66.  
67.     def(target, key, src[key]) 
68.  
69.   } 
70.  
71. }  

原型链

对于不了解原型链的朋友可以看一下我这里画的一个基本关系图：

• 原型对象是构造函数的prototype属性，是所有实例化对象共享属性和方法的原型对象;
• 实例化对象通过new构造函数得到，都继承了原型对象的属性和方法;
• 原型对象中有个隐式的constructor，指向了构造函数本身。

Object.create

Object.create 使用指定的原型对象和其属性创建了一个新的对象。

1. const arrayProto = Array.prototype 
2.  
3. const arrayMethods = Object.create(arrayProto)  

这一步是通过 Object.create
创建了一个原型对象为Array.prototype的空对象。然后通过Object.defineProperty方法对这个对象定义几个变异的数组方法。有些新手可能会直接修改
Array.prototype 上的方法，这是很危险的行为，这样在引入的时候会全局影响Array
对象的方法，而使用Object.create实质上是完全了一份拷贝，新生成的arrayMethods对象的原型指针__proto__指向了Array.prototype，修改arrayMethods
对象不会影响Array.prototype。

基于这种原理，我们通常会使用Object.create 实现类式继承。

1. // 实现继承 
2.  
3. var extend = function(Child, Parent) { 
4.  
5.     // 拷贝Parent原型对象 
6.  
7.     Child.prototype = Object.create(Parent.prototype); 
8.  
9.     // 将Child构造函数赋值给Child的原型对象 
10.  
11.     Child.prototype.constructor = Child; 
12.  
13. } 
14.  
15.   
16.  
17. // 实例 
18.  
19. var Parent = function () { 
20.  
21.     this.name = 'Parent'; 
22.  
23. } 
24.  
25. Parent.prototype.getName = function () { 
26.  
27.     return this.name; 
28.  
29. } 
30.  
31. var Child = function () { 
32.  
33.     this.name = 'Child'; 
34.  
35. } 
36.  
37. extend(Child, Parent); 
38.  
39. var child = new Child(); 
40.  
41. console.log(child.getName())  

发布-订阅模式

在上面一部分我们通过Object.defineProperty把对象的属性全部转为 getter/setter 以及
数组变异方法实现了对数据模型变动的监听，在数据变动的时候，我们通过console.log打印出来提示了，但是对于框架而言，我们相关的逻辑如果直接写在那些地方，自然是不够优雅和灵活的，这个时候就需要引入常用的设计模式去实现，vue.js采用了发布-订阅模式。发布-订阅模式主要是为了达到一种“高内聚、低耦合”的效果。

Vue的Watcher订阅者作为Observer和Compile之间通信的桥梁，能够订阅并收到每个属性变动的通知，执行指令绑定的相应回调函数，从而更新视图。

1. /** 
2.  
3. * 观察者对象 
4.  
5. */ 
6.  
7. function Watcher(vm, expOrFn, cb) { 
8.  
9.     this.vm = vm 
10.  
11.     this.cb = cb 
12.  
13.     this.depIds = {} 
14.  
15.     if (typeof expOrFn === 'function') { 
16.  
17.         this.getter = expOrFn 
18.  
19.     } else { 
20.  
21.         this.getter = this.parseExpression(expOrFn) 
22.  
23.     } 
24.  
25.     this.value = this.get() 
26.  
27. } 
28.  
29.   
30.  
31. /** 
32.  
33. * 收集依赖 
34.  
35. */ 
36.  
37. Watcher.prototype.get = function () { 
38.  
39.     // 当前订阅者(Watcher)读取被订阅数据的最新更新后的值时，通知订阅者管理员收集当前订阅者 
40.  
41.     Dep.target = this 
42.  
43.     // 触发getter，将自身添加到dep中 
44.  
45.     const value = this.getter.call(this.vm, this.vm) 
46.  
47.     // 依赖收集完成，置空，用于下一个Watcher使用 
48.  
49.     Dep.target = null 
50.  
51.     return value 
52.  
53. } 
54.  
55.   
56.  
57. Watcher.prototype.addDep = function (dep) { 
58.  
59.     if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) { 
60.  
61.         dep.addSub(this) 
62.  
63.         this.depIds[dep.id] = dep 
64.  
65.     } 
66.  
67. } 
68.  
69.   
70.  
71. /** 
72.  
73. * 依赖变动更新 
74.  
75. * 
76.  
77. * @param {Boolean} shallow 
78.  
79. */ 
80.  
81. Watcher.prototype.update = function () { 
82.  
83.     this.run() 
84.  
85. } 
86.  
87.   
88.  
89. Watcher.prototype.run = function () { 
90.  
91.     var value = this.get() 
92.  
93.     if (value !== this.value) { 
94.  
95.         var oldValue = this.value 
96.  
97.         this.value = value 
98.  
99.         // 将newVal, oldVal挂载到MVVM实例上 
100.  
101.         this.cb.call(this.vm, value, oldValue) 
102.  
103.     } 
104.  
105. } 
106.  
107.   
108.  
109. Watcher.prototype.parseExpression = function (exp) { 
110.  
111.     if (/[^\w.$]/.test(exp)) { 
112.  
113.         return 
114.  
115.     } 
116.  
117.     var exps = exp.split('.') 
118.  
119.      
120.  
121.     return function(obj) { 
122.  
123.         for (var i = 0, len = exps.length; i < len; i++) { 
124.  
125.             if (!obj) return 
126.  
127.             obj = obj[exps[i]] 
128.  
129.         } 
130.  
131.         return obj 
132.  
133.     } 
134.  
135. }  

Dep 是一个数据结构，其本质是维护了一个watcher队列，负责添加watcher，更新watcher，移除watcher，通知watcher更新。

1. let uid = 0 
2.  
3.   
4.  
5. function Dep() { 
6.  
7.     this.id = uid++ 
8.  
9.     this.subs = [] 
10.  
11. } 
12.  
13.   
14.  
15. Dep.target = null 
16.  
17.   
18.  
19. /** 
20.  
21. * 添加一个订阅者 
22.  
23. * 
24.  
25. * @param {Directive} sub 
26.  
27. */ 
28.  
29. Dep.prototype.addSub = function (sub) { 
30.  
31.     this.subs.push(sub) 
32.  
33. } 
34.  
35.   
36.  
37. /** 
38.  
39. * 移除一个订阅者 
40.  
41. * 
42.  
43. * @param {Directive} sub 
44.  
45. */ 
46.  
47. Dep.prototype.removeSub = function (sub) { 
48.  
49.     let index = this.subs.indexOf(sub); 
50.  
51.     if (index !== -1) { 
52.  
53.         this.subs.splice(index, 1); 
54.  
55.     } 
56.  
57. } 
58.  
59.   
60.  
61. /** 
62.  
63. * 将自身作为依赖添加到目标watcher 
64.  
65. */ 
66.  
67. Dep.prototype.depend = function () { 
68.  
69.     Dep.target.addDep(this) 
70.  
71. } 
72.  
73.   
74.  
75. /** 
76.  
77. * 通知数据变更 
78.  
79. */ 
80.  
81. Dep.prototype.notify = function () { 
82.  
83.     var subs = toArray(this.subs) 
84.  
85.     // stablize the subscriber list first 
86.  
87.     for (var i = 0, l = subs.length; i < l; i++) { 
88.  
89.         // 执行订阅者的update更新函数 
90.  
91.         subs[i].update() 
92.  
93.     } 
94.  
95. }  

模板编译

compile主要做的事情是解析模板指令，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。

这种实现和我们讲到的Dom-based
templating类似，只是更加完备，具有自定义指令的功能。在遍历节点属性和文本节点的时候，可以编译具备{{}}表达式或v-xxx的属性值的节点，并且通过添加
new Watcher()及绑定事件函数，监听数据的变动从而对视图实现双向绑定。

MVVM实例

在数据绑定初始化的时候，我们需要通过new Observer()来监听数据模型变化，通过new Compile()来解析编译模板指令，并利用Watcher搭起Observer和Compile之间的通信桥梁。

1. /** 
2.  
3. * @class 双向绑定类 MVVM 
4.  
5. * @param {[type]} options [description] 
6.  
7. */ 
8.  
9. function MVVM(options) { 
10.  
11.     this.$options = options || {} 
12.  
13.     // 简化了对data的处理 
14.  
15.     let data = this._data = this.$options.data 
16.  
17.     // 监听数据 
18.  
19.     observe(data) 
20.  
21.     new Compile(options.el || document.body, this) 
22.  
23. } 
24.  
25.   
26.  
27. MVVM.prototype.$watch = function (expOrFn, cb) { 
28.  
29.     new Watcher(this, expOrFn, cb) 
30.  
31. }  

为了能够直接通过实例化对象操作数据模型，我们需要为MVVM实例添加一个数据模型代理的方法：

1. MVVM.prototype._proxy = function (key) { 
2.  
3.     Object.defineProperty(this, key, { 
4.  
5.         configurable: true, 
6.  
7.         enumerable: true, 
8.  
9.         get: () => this._data[key], 
10.  
11.         set: (val) => { 
12.  
13.             this._data[key] = val 
14.  
15.         } 
16.  
17.     }) 
18.  
19. }  

至此我们可以通过一个小例子来说明本文的内容：

1. <div id="app"> 
2.  
3.     <h3>{{user.name}}</h3> 
4.  
5.     <input type="text" v-model="modelValue"> 
6.  
7.     <p>{{modelValue}}</p> 
8.  
9. </div> 
10.  
11. <script> 
12.  
13.     let vm = new MVVM({ 
14.  
15.         el: '#app', 
16.  
17.         data: { 
18.  
19.             modelValue: '', 
20.  
21.             user: { 
22.  
23.                 name: 'zhaomenghuan', 
24.  
25.                 age: '24' 
26.  
27.             }, 
28.  
29.             address: { 
30.  
31.                 city: 'beijing' 
32.  
33.             }, 
34.  
35.             skills: ['JavaScript', 'Node.js', 'html5'] 
36.  
37.         } 
38.  
39.     }) 
40.  
41.      
42.  
43.     vm.$watch('modelValue', val => console.log(`watch modelValue ：${val}`)) 
44.  
45. </script>  

本文目的不是为了造一个轮子，而是在学习优秀框架实现的过程中去提升自己，搞清楚框架发展的前因后果，由浅及深去学习基础，本文参考了网上很多优秀博主的文章，由于时间关系，有些内容没有做深入探讨，觉得还是有些遗憾，在后续的学习中会更多的独立思考，提出更多自己的想法。

参考文档

• 前端模板技术面面观
• Object.defineProperty()
• Vue.js 源码学习笔记
• vue早期源码学习系列
• 解析最简单的observer和watcher
• 剖析Vue实现原理 – 如何实现双向绑定mvvm 

作者：佚名

来源：51CTO