作者：茄果
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最近在琢磨Vue的实现原理，参照着Vue捣鼓了一个轮子，一个轻量的前端MVVM框架，Vue的绑定指令基本都实现了一遍。轮子姑且叫vueuv.js吧，GitHub：qieguo2016/Vueuv，欢迎围观上星星~~
MVVM原理实现非常巧妙，真心佩服作者的构思；编译部分没用源码的方式实现，自己捣鼓着实现的，过程真是既烧脑也获益良多：
不造个轮子，你还真以为你会写代码了？
How to use
引入vueuv.js后，用法就跟Vue一毛一样了：
<div id="app">
{{ message }}
</div>
var app = new Vue({
el: ‘#app‘,
data: {
message: ‘Hello Vue!‘
}
})
渲染后的HTML是这样的：
<div id="app">
Hello Vue!
</div>
其他的指令也是一样的语法，更多指令请看Vue的文档http://cn.vuejs.org/v2/guide/， 这里就不再赘述了。现在Vueuv还没加Filter语法，另外CSS和style指令暂时只支持对象语法，数组语法还没来得及做，什么时候爽了的话我会考虑补上去的~~
项目地址：qieguo2016/Vueuv，欢迎交流点赞上星星。
代码目前还是用es5写的，打包也是手动拼装的，这方面不打算折腾了，下面来点干货，分享下基本实现和编码过程的一些思考吧。
双向绑定核心
双向绑定的实现核心有两点：1、Object.defineProperty劫持对象的getter、setter，从而实现对数据的监控。2、发布／订阅者模式实现数据与视图的自动同步。
- Object.defineProperty顾名思义，就是用来定义对象属性的，这里我们主要在getter和setter函数里面插入一些处理方法，当对象被读写的时候处理方法就会被执行了。 关于这个方法的更具体解释，可以看MDN上的解释（戳我）；
- 发布/订阅者模式，其实就是我们addEventListener那套东西。自己手动实现一个也非常简单：
function EventHandle() {
var events = {};
this.on = function (event, callback) {
callback = callback || function () { };
if (typeof events[event] === ‘undefined‘) {
events[event] = [callback];
} else {
events[event].push(callback);
}
};
this.emit = function (event, args) {
events[event].forEach(function (fn) {
fn(args);
});
};
this.off = function (event) {
delete events[event];
};
}
视图的变化引发数据更新可以用监听input事件的方式直接修改数据来实现，而数据的变动驱动视图的更新则需要手动实现。 参照订阅发布者模式，我们可以将视图更新方法注册到事件列表中，而更新消息则由setter触发，更新消息会触发视图更新函数，这样就实现了数据到视图的更新。
模块分析
为了更好分析整个系统，接下来分成三个大模块来展开。首先是订阅/发布者模式中的发布者，在Vue中发布者就是观察数据模型并发出更新消息的Observer。
Observer
我们都知道要在setter里面发布更新消息，但是一个变量会被多个表达式所依赖，怎么找出依赖的表达式并更新呢？如果是用Angular1.x中的脏检查来实现，那么遍历所有被监视的值，找出脏数据然后更新视图就可以了。 但是Vue的实现却是更为精细的依赖管理，找到依赖该变量的表达式列表，然后更新列表中表达式的值，再去更新视图。显然，关键的一步就是依赖列表的构建了。
想当然的我们肯定是在解析表达式的时候收集变量，然后用一个依赖列表[变量a]的数组/哈希来依次保存依赖该变量a的表达式。Vue的做法也是类似，但是实在是高明太多。直接看代码：（完整版）
Observer.prototype.observe = function (data) {
var self = this;
// 设置开始和递归终止条件
if (!data || typeof data !== ‘object‘) {
return;
}
Object.keys(data).forEach(function (key) {
self.defineReactive(data, key, data[key]);
});
};
Observer.prototype.defineReactive = function (data, key, val) {
var dep = new Dep();
var self = this;
self.observe(val); // 递归对象属性到基本类型为止
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable : true, // 枚举
configurable: false, // 不可再配置
get : function () {
Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
return val;
},
set : function (newVal) {
if (val === newVal) {
return;
}
val = newVal; // val作为一个闭包，保存最新值
self.observe(newVal);
dep.notify(); // 触发通知
},
});
};
setter里面跟我们想的一样，更新数据的时候发出通知，这里我们可能会漏掉的是对newVal的监控，设置值之后当然也要监控新值了。
再看看getter，可以看到依赖列表是在getter里面添加的！并不是在解析的时候另调用一个方法来创建依赖列表！ 而且依赖列表是作为一个闭包存在，每个变量单独一个列表！并不是像我想的那样用一个全局的结构来保存依赖列表！ 而由于getter除了初次编译之外后面每次使用都会触发，所以还增加了一个标识来控制是否添加依赖列表，为了能从外部传入，标识挂在了Dep构造函数上！ Dep上的属性是被所有Dep的实例共享的，但由于js是单线程的，所以在一个时刻只有一个Dep生效，在添加完监视后移掉target即可保证不会影响到其他变量！
这一做法堪称神来之笔，并没有很高深的东西，但我相信绝大部分人永远也想不到如此巧妙的实现。
依赖Dep的构造就很简单了，跟我们上文的EventHandle是一样的，这里加了一点去重（完整代码）。
function Dep() {
this.subs = {};
};
Dep.prototype.addSub = function (target) {
if (!this.subs[target.uid]) { //防止重复添加
this.subs[target.uid] = target;
}
};
Dep.prototype.notify = function () {
for (var uid in this.subs) {
this.subs[uid].update();
}
};
Watcher
看完了发布者，接下来看看订阅者Watcher。订阅者的功能比较简单，就是接收发布者的消息，然后调用相应的更新方法去更新视图。 每一个订阅者对应一个表达式，这里要注意的就是Dep.target的赋值与清除。这里最重要最有意思的是用来计算表达式的computeExpression这个方法，文末会结合编译器一起介绍（完整代码）。
function Watcher(exp, scope, callback) {
this.value = null;
this.update(); //初始化时，触发添加到监听队列
}
Watcher.prototype = {
get : function () {
Dep.target = this;
var value = computeExpression(this.exp, this.scope); // 表达式求值的时候调用getter从而添加监听
Dep.target = null;
return value;
},
update: function () {
var newVal = this.get();
if (this.value != newVal) {
this.callback && this.callback(newVal, this.value);
this.value = newVal;
}
}
}
Compiler
以上两步已经实现了一个订阅/发布者模式，接下来就是如何将模板与这两者关联起来了，这就轮到Compiler出场了。Compiler主要是提取模板中的指令，然后将数据与模板绑定起来。
PS：这里参照的是Vue 1.x版的Compiler，2.x的实现已经用上了AST了，有时间你们就研究一下吧~~~
为了提高效率，Vue首先将模板的dom结构复制到文档片段中，然后在文档片段中进行编译，最后将编译好的文档片段插入dom树中（完整代码）。主体代码如下：
function Compiler(options) {
this.$el = options.el;
this.vm = options.vm;
if (this.$el) {
this.$fragment = nodeToFragment(this.$el);
this.compile(this.$fragment);
this.$el.appendChild(this.$fragment);
}
}
Compiler.prototype = {
compile: function (node, scope) {
var self = this;
if (node.childNodes && node.childNodes.length) {
[].slice.call(node.childNodes).forEach(function (child) {
if (child.nodeType === 3) {
self.compileTextNode(child, scope);
} else if (child.nodeType === 1) {
self.compileElementNode(child, scope);
}
});
}
},
compileTextNode: function (node, scope) {
var text = node.textContent.trim();
if (!text) {
return;
}
var exp = parseTextExp(text);
scope = scope || this.vm;
this.textHandler(node, scope, exp);
},
compileElementNode: function (node, scope) {
var attrs = node.attributes;
var self = this;
scope = scope || this.vm;
[].forEach.call(attrs, function (attr) {
var attrName = attr.name;
var exp = attr.value;
var dir = checkDirective(attrName);
if (dir.type) {
var handler = self[dir.type + ‘Handler‘].bind(self); // 不要漏掉bind(this)，否则其内部this指向会出错
handler && handler(node, scope, exp, dir.prop);
node.removeAttribute(attrName);
}
});
},
}
Compiler主流程是对dom树的递归编译，分为文本节点和元素节点两种分支。
文本节点编译的关键是提取{{}}内的表达式，也即是parseTextExp函数，其作用是将‘a {{b+"text"}} c {{d+f}}‘ 这样的字符串转换成 ‘"a " + b + "text" + " c" + d + f‘这样的表达式。
function parseTextExp(text) {
var regText = /\{\{(.+?)\}\}/g;
var pieces = text.split(regText);
var matches = text.match(regText);
var tokens = [];
pieces.forEach(function (piece) {
if (matches && matches.indexOf(‘{{‘ + piece + ‘}}‘) > -1) { // 注意排除无{{}}的情况
tokens.push(piece);
} else if (piece) {
tokens.push(‘`‘ + piece + ‘`‘);
}
});
return tokens.join(‘+‘);
}
元素节点就要提取各种v-xxx指令，然后做三件事：1) 根据指令类型设置节点的属性并将指令内的变量与vm绑定起来; 2) 将表达式加入到监控（订阅者）中 3) 指定相应的视图更新方法。
1) 将表达式加入监控就是实例化Watcher，将更新方法传到Watcher的回调函数中。
Compiler.prototype = {
// ...
bindWatcher: function (node, scope, exp, dir, prop) {
var updateFn = updater[dir];
var watcher = new Watcher(exp, scope, function (newVal) {
updateFn && updateFn(node, newVal, prop);
});
},
}
2) 变量绑定非常简单，要注意的作用域要以参数的形式传进来，这样才能做各个层次的绑定。而不同的指令有不同的处理方式，下面简单介绍比较有意思的指令编译
model双向绑定(v-model="expression")，这里比较有意思的我既要使用监视器来更新input的value，又要用value去更新vm的数据，所以在输入的时候就形成了一个循环依赖了。 当然，更新函数会判断新旧值，只有新旧值不同才调用更新方法。然后，我们的中文输入法却因此而不能正常工作了： input事件的value取值会取拼音字母，然后更新函数直接将字母拿去反过来更新了value，所以根本就不能选词了。解决办法非常简单，在事件中加入一个标志就可以了，更新方法里面判断这个标志来判断是否要更新。
Compiler.prototype = {
// ...
modelHandler: function (node, scope, exp, prop) {
if (node.tagName.toLowerCase() === ‘input‘) {
this.bindWatcher(node, scope, exp, ‘value‘);
node.addEventListener(‘input‘, function (e) {
node.isInputting = true; // 由于上面绑定了自动更新，循环依赖了，中文输入法不能用。这里加入一个标志避开自动update
var newValue = e.target.value;
scope[exp] = newValue;
});
}
},
valueUpdater: function (node, newVal) {
// 当有输入的时候循环依赖了，中文输入法不能用。这里加入一个标志避开自动update
if (!node.isInputting) {
node.value = newVal ? newVal : ‘‘;
}
node.isInputting = false; // 记得要重置标志
},
}
if/for指令的懒编译：想象一下if为false的时候你先编译了父元素，然后，然后就没有了！！所以，要先编译子元素，然后编译父元素根据值来判断是否要保留Dom节点。 还有就是指令本身也要在编译完别的指令才编译，否则你节点都没有了，别的指令还怎么编译？当你if为true的时候，没编译的指令就有问题了，所以要最后编译if。 for也是同理，先编译好其他指令，最后只需要克隆一下节点就可以了，不需要反复编译相同的指令。
Compiler.prototype = {
// ...
compileElementNode: function (node, scope) {
var attrs = node.attributes;
var lazyCompileDir = ‘‘;
var lazyCompileExp = ‘‘;
var self = this;
scope = scope || this.vm;
[].forEach.call(attrs, function (attr) {
var dir = checkDirective(attrName);
if (dir.type) {
if (dir.type === ‘for‘) {
lazyCompileDir = dir.type;
lazyCompileExp = exp;
} else {
var handler = self[dir.type + ‘Handler‘].bind(self);
handler && handler(node, scope, exp, dir.prop);
}
node.removeAttribute(attrName);
}
});
// if/for懒编译（编译完其他指令后才编译）
if (lazyCompileExp) {
this[lazyCompileDir + ‘Handler‘](node, scope, lazyCompileExp);
} else {
this.compile(node, scope);
}
},
}
for指令的编译：指令里面最有意思的就是这个for指令了！最有意思的地方就是，实现子元素的绑定取值。 比如一个指令:
<li v-for="item in items">
Parent.name: {{name}}; item: {{item.id}}:
</li>
name是li级的，而item.id则是li的子元素的，这个作用域要怎么构建呢？先看代码：
Compiler.prototype = {
// ...
forHandler: function (node, scope, exp, prop) {
var self = this;
var itemName = exp.split(‘in‘)[0].replace(/\s/g, ‘‘)
var arrNames = exp.split(‘in‘)[1].replace(/\s/g, ‘‘).split(‘.‘);
var arr = scope[arrNames[0]];
if (arrNames.length === 2) {
arr = arr[arrNames[1]];
}
var parentNode = node.parentNode;
arr.forEach(function (item) {
var cloneNode = node.cloneNode(true);
parentNode.insertBefore(cloneNode, node);
var forScope = Object.create(scope); // 每次循环要生成一个新对象
forScope[itemName] = item;
self.compile(cloneNode, forScope); // 重新编译了N遍，可改进。
});
parentNode.removeChild(node); // 去掉原始模板
},
}
对的，就是用Object.create(scope)将forScope的原型链绑定到父级上，然后forScope.name就是scope.name了。 看起来，这里用forScope=scope也可以呀，但是这样的话，forScope[itemName]就是同一个对象了，没有列表的效果了。 再者，虽然可以深复制scope造出列表，但是与scope脱离了关系，没有绑定的关系了！所以，这里还是要用原型链！
3) Compiler里面还有一个比较重要的点就是更新视图方法。 这里说说if指令的更新方法，为了要在指定位置插入节点，我们可以先在该位置加一个占位的textNode，然后将这个textNode传给更新方法， 后续就根据这个占位的textNode进行dom的插删。
var updater = {
dom : function (node, newVal, nextNode) {
if (newVal) {
nextNode.parentNode.insertBefore(node, nextNode);
} else {
nextNode.parentNode.removeChild(node);
}
}
}
表达式的求值
- 首先是双大括号文本表达式的解。
假如有‘{{b+"text"}} c {{d+f}}‘这样的一个绑定表达式，最后的求值结果就是scope.b + "text" + " c " + scope.d + scope.f 。 做法有两种，一种是构造一个函数，函数体就是要求值的表达式，返回值为表达式的结果，执行这个函数就可以得到求值结果，构造这样的函数可以使用new Function来构造。 上述还有一个作用域的限制，可以根据有无""来判断是否变量或者直接改造parseTextExp函数返回变量的数组，然后给每个变量加一个scope.。
function computeExp(exp, scope) {
exp = addScope(scope); // 得到"a " + scope.b + "text" + " c " + scope.d
var fn = new Function(‘scope‘, ‘return ‘ + exp);
return fn(scope);
}
另外一种方法是使用with+eval的方式绑定作用域并执行表达式得到结果，这也是我现在使用的方式，听说Vue2.0用的也是with呢~~
function computeExpression(exp, scope) {
try {
with (scope) {
return eval(exp);
}
} catch (e) {
console.error(‘ERROR‘, e);
}
}
- class指令的求值。
class指令的对象语法是这样的：`<div class="static" v-bind:class="{ active: isActive, ‘text-danger‘: hasError }"></div>`。最后要根据isActive、hasError的值返回相应的class。而isActive还可以computed属性或者表达式，这里你会怎么实现呢？
我的做法是使用三元判断语句，构造出 (isActive)？"active":""这样一个个语句，连起来执行就可以得到期望的class了。
function parseClassExp(exp) {
if (!exp) {
return;
}
var regObj = /\{(.+?)\}/g;
var regArr = /\[(.+?)\]/g;
var result = [];
if (regObj.test(exp)) {
var subExp = exp.replace(/[\s\{\}]/g, ‘‘).split(‘,‘);
subExp.forEach(function (sub) {
var key = ‘"‘ + sub.split(‘:‘)[0].replace(/[‘"`]/g, ‘‘) + ‘ "‘;
var value = sub.split(‘:‘)[1];
result.push(‘((‘ + value + ‘)?‘ + key + ‘:"")‘)
});
} else if (regArr.test(exp)) {
var subExp = exp.replace(/[\s\[\]]/g, ‘‘).split(‘,‘);
}
return result.join(‘+‘); // 拼成 (a?"acls ":"")+(b?"bcls ":"")的形式
}
style指令的求值，与class做法一样，不过构造出来的表达式要稍微改改，不再赘述。
Vueuv主体的实现
Vueuv构造函数其实就是一个壳，主要是引入Observer和Compiler，将数据和模板关联起来（完整代码）。 在使用Vue时你会发现，在vue内部是可以直接用this来指定data、method、computed数据的。这是怎么实现的呢？引用吗？ 其实前面已经实现了Observer，很容易就能想到，这也是一个Object.defineProperty的应用。（PS：method是引用）
function Vueuv(options) {
this.$data = options.data || {};
this.$el = typeof options.el === ‘string‘
? document.querySelector(options.el)
: options.el || document.body;
this.$options = options;
this.window = window; // 为了exp中全局对象（Math、location等）的计算取值
// 代理属性，直接用vm.props访问data、method、computed内数据/方法
this._proxy(options);
this._proxyMethods(options.methods); // method不劫持getter/setter
var ob = new Observer(this.$data);
if (!ob) return;
new Compiler({el: this.$el, vm: this});
}
Vueuv.prototype = {
// 代理属性，直接用vm.props访问data、computed内数据/方法
_proxy : function (data) {
var self = this;
var proxy = [‘data‘, ‘computed‘];
proxy.forEach(function (item) {
Object.keys(data[item]).forEach(function (key) {
Object.defineProperty(self, key, {
configurable: false,
enumerable : true,
get : function () {
if (typeof self.$data[key] !== ‘undefined‘) {
return self.$data[key];
} else if (typeof self.$options.computed[key] !== ‘undefined‘){
return self.$options.computed[key].call(self);
} else {
return ;
}
},
set : function (newVal) {
if (self.$data.hasOwnProperty(key)) {
self.$data[key] = newVal;
} else if (self.$options.computed.hasOwnProperty(key)) {
self.$options.computed[key] = newVal;
}
}
});
});
});
},
// method不劫持getter/setter，直接引用
_proxyMethods: function (methods) {
var self = this;
Object.keys(methods).forEach(function (key) {
self[key] = self.$options.methods[key];
});
}
}
以上就是Vue MVVM双向绑定的简易实现了，Vue里面还有一个非常重要的点就是component的实现。这也是Vue能这么火的关键因素吧， component可以看做是上述实现的一个子集，为了实现组件间的通信而增加了prop和event。 vue中的prop是父到子的单向数据流，event则是组件间的订阅/发布者。
实现的思路想了下，不过要做的东西不少，所以看心情吧，爽了的时候再补上~~
或者，你来个pull requests？
项目地址：qieguo2016/Vueuv
Reference：