数据双向绑定作为 Vue 核心功能之一,其实现原理主要分为两部分:
1.数据劫持
2.发布订阅模式
数据劫持
对于 Object 类型,主要劫持其属性的读取与设置操作。在 JavaScript 中对象的属性主要由一个字符串类型的“名称”以及一个“属性描述符”组成,属性描述符包括以下选项:
value: 该属性的值;
writable: 仅当值为 true 时表示该属性可以被改变;
get: getter (读取器);
set: setter (设置器);
configurable: 仅当值为 true 时,该属性可以被删除以及属性描述符可以被改变;
enumerable: 仅当值为 true 时,该属性可以被枚举。
上述 setter 和 getter 方法就是供开发者自定义属性的读取与设置操作,而设置对象属性的描述符则少不了 Object.defineProperty() 方法:
function defineReactive (obj, key) {
let val = obj[key]
Object.defineProperty(obj, key, {
get () {
console.log(' === 收集依赖 === ')
console.log(' 当前值为:' + val)
return val
},
set (newValue) {
console.log(' === 通知变更 === ')
console.log(' 当前值为:' + newValue)
val = newValue
}
})
}
const student = {
name: 'xiaoming'
}
defineReactive(student, 'name') // 劫持 name 属性的读取和设置操作
上述代码通过 Object.defineProperty() 方法设置属性的 setter 与 getter 方法,从而达到劫持 student 对象中的 name 属性的读取和设置操作的目的。
读者可以发现,该方法每次只能设置一个属性,那么就需要遍历对象来完成其属性的配置:
Object.keys(student).forEach(key => defineReactive(student, key))
另外还必须是一个具体的属性,这也非常的致命。
假如后续需要扩展该对象,那么就必须手动为新属性设置 setter 和 getter 方法,**这就是为什么不在 data 中声明的属性无法自动拥有双向绑定效果的原因 **。(这时需要调用 Vue.set() 手动设置)
以上便是对象劫持的核心实现,但是还有以下重要的细节需要注意:
1、属性描述符 - configurable
在 JavaScript 中,对象通过字面量创建时,其属性描述符默认如下
const foo = {
name: '123'
}
Object.getOwnPropertyDescriptor(foo, 'name') // { value: '123', writable: true, enumerable: true, configurable: true }
前面也提到了 configurable 的值如果为 false,则无法再修改该属性的描述符,所以在设置 setter 和 getter 方法时,需要注意 configurable 选项的取值,否则在使用 Object.defineProperty() 方法时会抛出异常:
// 部分重复代码 这里就不再罗列了。
function defineReactive (obj, key) {
// ...
const desc = Object.getOwnPropertyDescriptor(obj, key)
if (desc && desc.configurable === false) {
return
}
// ...
}
而在 JavaScript 中,导致 configurable 值为 false 的情况还是很多的:
1.可能该属性在此之前已经通过 Object.defineProperty() 方法设置了 configurable 的值;
2.通过 Object.seal() 方法设置该对象为密封对象,只能修改该属性的值并且不能删除该属性以及修改属性的描述符;
3.通过 Object.freeze() 方法冻结该对象,相比较 Object.seal() 方法,它更为严格之处体现在不允许修改属性的值。
2、默认 getter 和 setter 方法
另外,开发者可能已经为对象的属性设置了 getter 和 setter 方法,对于这种情况,Vue 当然不能破坏开发者定义的方法,所以 Vue 中还要保护默认的 getter 和 setter 方法:
// 部分重复代码 这里就不再罗列了
function defineReactive (obj, key) {
let val = obj[key]
//....
// 默认 getter setter
const getter = desc && desc.get
const setter = desc && desc.set
Object.defineProperty(obj, key, {
get () {
const value = getter ? getter.call(obj) : val // 优先执行默认的 getter
return value
},
set (newValue) {
const value = getter ? getter.call(obj) : val
// 如果值相同则没必要更新 === 的坑点 NaN!!!!
if (newValue === value || (value !== value && newValue !== newValue)) {
return
}
if (getter && !setter) {
// 用户未设置 setter
return
}
if (setter) {
// 调用默认的 setter 方法
setter.call(obj, newValue)
} else {
val = newValue
}
}
})
}
3、递归属性值
最后一种比较重要的情况就是属性的值可能也是一个对象,那么在处理对象的属性时,需要递归处理其属性值:
function defineReactive (obj, key) {
let val = obj[key]
// ...
// 递归处理其属性值
const childObj = observe(val)
// ...
}
递归循环引用对象很容易出现递归爆栈问题,对于这种情况,Vue 通过定义 ob 对象记录已经被设置过 getter 和 setter 方法的对象,从而避免递归爆栈的问题。
function isObject (val) {
const type = val
return val !== null && (type === 'object' || type === 'function')
}
function observe (value) {
if (!isObject(value)) {
return
}
let ob
// 避免循环引用造成的递归爆栈问题
if (value.hasOwnProperty('__ob__') && value.__obj__ instanceof Observer) {
ob = value.__ob__
} else if (Object.isExtensible(value)) {
// 后续需要定义诸如 __ob__ 这样的属性,所以需要能够扩展
ob = new Observer(value)
}
return ob
}
上述代码中提到了对象的可扩展性,在 JavaScript 中所有对象默认都是可扩展的,但同时也提供了相应的方法允许对象不可扩展:
const obj = { name: 'xiaoming' }
Object.preventExtensions(obj)
obj.age = 20
console.log(obj.age) // undefined
除了上述方法,还有前面提到的 Object.seal() 和 Object.freeze() 方法
针对 Array 类型的劫持
数组是一种特殊的对象,其下标实际上就是对象的属性,所以理论上是可以采用 Object.defineProperty() 方法处理数组对象。
但是 Vue 并没有采用上述方法劫持数组对象,笔者猜测主要由于以下两点:(读者有更好的见解,欢迎留言。)
1、特殊的 length 属性
数组对象的 length 属性的描述符天生独特:
const arr = [1, 2, 3]
Object.getOwnPropertyDescriptor(arr, 'length').configurable // false
这就意味着无法通过 Object.defineProperty() 方法劫持 length 属性的读取和设置方法。
相比较对象的属性,数组下标变化地相对频繁,并且改变数组长度的方法也比较灵活,一旦数组的长度发生变化,那么在无法自动感知的情况下,开发者只能手动更新新增的数组下标,这可是一个很繁琐的工作。
2、数组的操作场景
数组主要的操作场景还是遍历,而对于每一个元素都挂载一个 get 和 set 方法,恐怕也是不小的性能负担。
3、数组方法的劫持
最终 Vue 选择劫持一些常用的数组操作方法,从而知晓数组的变化情况:
const methods = [
'push',
'pop',
'shift',
'unshift',
'sort',
'reverse',
'splice'
]
数组方法的劫持涉及到原型相关的知识,首先数组实例大部分方法都是来源于 Array.prototype 对象。
但是这里不能直接篡改 Array.prototype 对象,这样会影响所有的数组实例,为了避免这种情况,需要采用原型继承得到一个新的原型对象:
const arrayProto = Array.prototype
const injackingPrototype = Object.create(arrayProto)
拿到新的原型对象之后,再重写这些常用的操作方法:
methods.forEach(method => {
const originArrayMethod = arrayProto[method]
injackingPrototype[method] = function (...args) {
const result = originArrayMethod.apply(this, args)
let inserted
switch (method) {
case 'push':
case 'unshift':
inserted = args
break
case 'splice':
inserted = args.slice(2)
break
}
if (inserted) {
// 对于新增的元素,继续劫持
// ob.observeArray(inserted)
}
// 通知变化
return result
}
})
最后,更新劫持数组实例的原型,在 ES6 之前,可以通过浏览器私有属性 proto 指定原型,之后,便可以采用如下方法:
Object.setPrototypeOf(arr, injackingPrototype)
顺便提一下,采用 Vue.set() 方法设置数组元素时,Vue 内部实际上是调用劫持后的 splice() 方法来触发更新
总结
由上述内容可知,Vue 中的数据劫持分为两大部分:
1.针对 Object 类型,采用 Object.defineProperty() 方法劫持属性的读取和设置方法;
2.针对 Array 类型,采用原型相关的知识劫持常用的函数,从而知晓当前数组发生变化。
并且 Object.defineProperty() 方法存在以下缺陷:
1.每次只能设置一个具体的属性,导致需要遍历对象来设置属性,同时也导致了无法探测新增属性;
2.属性描述符 configurable 对其的影响是致命的。