Vue 中如何自定义 v-model 及双向绑定的实现原理

我们都知道，Vue 中使用 v-model 可以实现双向绑定，先看一个小栗子：

<template>
  <div id="app">
    <p>{{ city }}</p>
    <input type="text" v-model="city" />
  </div>
</template>
<script>
export default {
  name: "App",
  data() {
    return {
      city: '北京'
    }
  },
};
</script>

city 的值通过 v-model 绑定到 input 上，因此它会根据 input 输入框的值进行动态变化。根据官方文档的解释，v-model 其实是一个语法糖，它会自动的在元素或者组件上面解析为 :value = " " 和 @input = " " 。所以我们可以将上述代码进行拆解：

<template>
  <div id="app">
    <p>{{ city }}</p>
    <input type="text" :value="city" @input="city = $event.target.value" />
  </div>
</template>

不使用 v-model，我们也可以得到相同的效果。上述代码中，当在 input 输入框输入内容时，会自动的触发 input 事件，更新绑定的 city 值为当前 input 框输入的值。所以，了解这些后，我们是否可以在自己写的组件上面实现 v-model 的效果呢？

官方文档：自定义组件的 v-model。这里我们将官网的栗子改造一下拿过来瞅瞅：

// 父组件
<template>
  <div id="app">
    <p>{{ name }}</p>
    <!--自定义组件上使用 v-model，name 的值会传入到子组件 model-prop-text 中-->
    <CustomVModel v-model="name" />
  </div>
</template>
<script>
import CustomVModel from './components/CustomVModel'
export default {
  name: "App",
  components: { CustomVModel },
  data() {
    return {
      name: '张三'
    }
  },
};
</script>

// 子组件 CustomVModel.vue
<template>
  <input
    type="text"
    :value="text"
    @input="$emit('change', $event.target.value)"
  />
</template>
<script>
export default {
  model: {
    prop: 'text', // 可任意定义的变量，用来接收父组件 v-model 中传递过来的值
    event: 'change'
  },
  props: {
    text: String, // 对自己定义的变量的类型和默认值进行声明，必须和自己定义的变量名相同
    default() {
      return ''
    }
  }
}
</script>

根据官方文档给出的说法：父组件中的 name 的值将会传入子组件中名为 text(该名称可自己定义) 的 prop 中，同时子组件的 input 如果触发 @input 事件并附带一个新的值的时候，父组件中 name 的值也会被重新更新。当然，我们还是需要在子组件的 props 选项里声明 text 这个 prop。

双向绑定的实现原理

上述我们了解了 v-model 可以实现双向绑定，但是 Vue 实现双向绑定的原理是啥呢？我们先来看一下通过控制台输出一个定义在 Vue 初始化数据上的对象是个什么东西。

<script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/vue@2.6.12"></script>
<script>
  const vm = new Vue({
    data() {
      return {
        obj: {
          a: 1
        }
      }
    },
    created() {
      console.log(this.obj)
    }
  })
</script>

打印结果：


我们可以看到属性 a 有两个相对应的 get 和 set 方法，为什么会多出这两个方法呢？因为 Vue 是通过 Object.defineProperty() 来实现数据劫持的。

好吧，Object.defineProperty( ) 是用来做什么的？它可以来控制一个对象属性的一些特有操作，比如读写权、是否可以枚举，这里我们主要先来研究下它对应的两个描述属性 get() 和 set()，该方法的详细用法参考 MDN。根据官方文档给出的案例，我们先来了解它的基础用法：

const Book = {}
let name = ''
Object.defineProperty(Book, 'name', {
  set: function (value) {
    name = value
    console.log('你取了一本书名叫做' + value)
  },
  get: function () {
    return `《${name}》`
  }
})
Book.name = '老人与海' // 你取了一本书名叫做老人与海
console.log(Book.name) //《老人与海》

我们通过 Object.defineProperty( ) 设置了对象 Book 的 name 属性，对其 get() 和 set() 进行重写操作，顾名思义，get() 就是在读取 name 属性这个值触发的函数，set() 就是在设置 name 属性这个值触发的函数，所以当执行 Book.name = '老人与海' 这个语句时，控制台会打印出 "你取了一个书名叫做老人与海"，紧接着，当读取这个属性时，就会输出 "《老人与海》"，因为我们在 get() 里面对该值做了加工了。

大概了解了 Object.defineProperty( ) 的基本用法和 get()、set() 之后，有没有觉得抓住了一些什么，趁热打铁，我们来写一个监听器，用于监听所有属性。

// 触发更新视图
function updateView() {
  console.log('视图更新')
}
// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value) {
  // 使用递归进行深度监听
  observer(value)
  // 核心 API
  Object.defineProperty(target, key, {
    get() {
      return value
    },
    set(newVal) {
      if (newVal !== value) {
        // 设置新值
        value = newVal
        // 触发更新视图
        updateView()
      }
    }
  })
}
// 监听对象属性
function observer(target) {
  if (typeof target !== 'object' || target === null) {
    // 不是对象或数组
    return target
  }
  // 重新定义各个属性(for in 也可以遍历数组)
  for (let key in target) {
    defineReactive(target, key, target[key])
  }
}
// 准备数据
const data = {
  name: 'zhangsan',
  age: 20,
  info: {
    address: '北京' // 需要深度监听
  }
}
// 监听数据
observer(data)
// 测试
data.name = 'lisi' // 视图更新
data.info.address = '上海' // 如果不在监听执行函数中进行递归调用，无法监听到数据的变化

上述代码中我们定义了一个监听器的入口函数 observer 和一个监听执行函数 defineReactive，我们在每次监听到属性变化的时候触发 updateView 函数。如果只是进行 "一维对象" 进行值改变的监听，我们很容易就能通过 updateView 进行响应，但是原数组中 info 属性的值又是一个对象，所以我们需要在监听执行函数里面使用递归，这样就可以正确响应。

但是我们如果对 data 进行新增或者删除操作，updateView 函数仍然无法正确响应，如下栗子：

data.sex = '男' // 新增属性，监听不到 ----- 所以有 Vue.set
delete data.name // 删除属性，监听不到 ----- 所以有 Vue.delete

相信小伙伴们在项目开发中都用过 Vue.set 方法，其实根本原因就是 Object.defineProperty( ) 无法监听到对象属性的新增和删除。所以 Vue 才专门针对这两种情况设置了两个对应的 API。其实这里还有一个问题，就是 Object.defineProperty( ) 也无法对数组的改变进行监听....当然，小伙伴们肯定不信，因为 Vue 实际开发中是可以对数组的变化进行响应的。我们先将上述代码改造整理一下：

const data = {
  name: 'zhangsan',
  age: 20,
  info: {
    address: '北京' // 需要深度监听
  },
  nums: [10, 20, 30] // 新增属性 nums，它的值时数组
}
data.nums.push(40) // 新增一个值 ----- updateView 函数未触发，监听不到

通过代码可以看到我们确实监听不到数组的变化，那么 Vue 中是如何实现的呢？我们一起来研究研究

// 重新定义数组原型
const oldArrayProperty = Array.prototype
// 创建新对象，原型指向 oldArrayProperty，再扩展新的方法不会影响原型
const arrProto = Object.create(oldArrayProperty)

我们首先定义了 oldArrayProperty 来让它等于 Array 原型上的方法，然后通过 Object.create() 创建了一个新的对象，让其原型指向 oldArrayProperty 。为什么我们要做这一步呢？我们可以先打印一下 arrProto

console.log(arrProto)

结果如下图：

arrProto 为一个空的对象，但是它的 __proto__ 上面有所有 Array 的 prototype 上的方法。这样我们就可以在 arrProto 上面扩展自己的方法，并且并不会污染 __proto__ 上的方法，如下栗子：

arrProto.push = function () {
  console.log(100)
}
console.log(arrProto.push) // ƒ () { console.log(100) }
console.log(arrProto.__proto__.push) // ƒ push() { [native code] }

这样我们是不是可以声明一个数组方法名的集合，如果我们通过 arrProto 去调用这些方法名，那么就可以直接在我们自己定义的数组原型上让这些方法真正触发。如下栗子：

// 为什么是这7个数组名，而没有其它是有讲究的哦~~~
const useArr = ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse']
// 将这些数组中的方法名追加到 arrProto 上，然后它执行时触发数组原型上的对应方法
useArr.forEach(methodName => {
  arrProto[methodName] = function () {
    updateView() // 触发视图更新
    oldArrayProperty[methodName].call(this, ...arguments)
  }
})

这样我们就完成了对数组变化的响应监听，有没有感觉很巧妙~~~最后汇总所有代码：

// 触发更新视图
function updateView() {
  console.log('视图更新')
}
// 重新定义数组原型
const oldArrayProperty = Array.prototype
// 创建新对象，原型指向 oldArrayProperty，再扩展新的方法不会影响原型
const arrProto = Object.create(oldArrayProperty)
const useArr = ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse']
useArr.forEach(methodName => {
  arrProto[methodName] = function () {
    updateView() // 触发视图更新
    oldArrayProperty[methodName].call(this, ...arguments)
  }
})
// 重新定义属性，监听起来
function defineReactive(target, key, value) {
  // 使用递归进行深度监听
  observer(value)
  // 核心 API
  Object.defineProperty(target, key, {
    get() {
      return value
    },
    set(newVal) {
      if (newVal !== value) {
        // 设置新值
        value = newVal
        // 触发更新视图
        updateView()
      }
    }
  })
}
// 监听对象属性
function observer(target) {
  if (typeof target !== 'object' || target === null) {
    // 不是对象或数组
    return target
  }
  // 如果这个对象是数组，那么就将其原型指向我们生成的新对象上
  if (Array.isArray(target)) {
    target.__proto__ = arrProto
  }
  // 重新定义各个属性(for in 也可以遍历数组)
  for (let key in target) {
    defineReactive(target, key, target[key])
  }
}
// 准备数据
const data = {
  name: 'zhangsan',
  age: 20,
  info: {
    address: '北京' // 需要深度监听
  },
  nums: [10, 20, 30]
}
// 监听数据
observer(data)
// 测试'
data.nums.push(40) // 视图更新

当然上述代码其实还有坑留下，在 Vue 实现响应式时，把无法监听数组的情况通过重写数组的部分方法来实现响应式，但是只局限在以下 7 种方法：

['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse']

这也是为什么我代码中只罗列了那七种方法，到底是不是这样呢？我们可以通过代码来瞅瞅：

// 请引入 vue.js 哦
const vm = new Vue({
  data() {
    return {
      obj: {
        a: 1,
        nums: [10, 20, 30]
      }
    }
  },
  created() {
    // this.obj.nums.push(40)
    // console.log(this.obj.nums) [10, 20, 30, 40, __ob__: we]
    const arr = [1, 2, 3] 
    this.obj.nums.concat(arr)
    console.log(this.obj) // [10, 20, 30, __ob__: we]
  }
})

我只用了 push 和 concat 来进行演示，可以看到使用 push 确实能正确监听响应，但是使用 concat 无法正确监听。我们观察发现 vue 支持直接响应的数组 API 基本上都是有返回值且都是直接改变原数组的 API，所以可以直接监听响应。而像 concat、slice、map、filter 等这些方法都并不会改变原数组而是返回一个新数组，所以无法正确监听响应。(forEach 方法返回值是 undefined)。此理解仅供个人参考~~~

总结 Object.defineProperty 的缺点：

1 - 复杂对象的深度监听需要递归到底，一次性计算量大
2 - 无法监听新增属性/删除属性(Vue.set Vue.delete)
3 - 无法原生监听数组，需要特殊处理

当然瑕不掩瑜，毕竟 Vue 作为如今最优秀的前端框架之一，肯定是考虑到了这些问题在日常开发中所用到的场景极其少，并且也给出了自己的一些解决方法(如：Vue.set、Vue.delete)。作为前端框架的代表之一，Vue 也在 3.0 的版本中放弃了使用 Object.defineProperty 来进行双向绑定从而启用 Proxy。这里我们先不深究 Proxy，毕竟它的兼容性还没有那么好，Vue 3.0 尽管正式版本已经出来，但是很长一段时间我们仍然还是会用 Vue 2.0，毕竟也要等周边生态的完善以及更好的兼容性和稳定性，当然学习 Vue 3.0 和 TypeScript 也是迫在眉睫。

如果文中有不对的地方或者理解有误的地方欢迎大家提出并指正。每一天都要相对前一天进步一点，加油！！！

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