先简单说一说,我们前端路由的实现主要是为了SPA应用的框架,框架开发都是单页应用,单页应用的特点就是跳转页面的时候的不刷新浏览器,那想要实现跳转页面不刷新浏览器的方式有两种:一种是通过hash的方式、另一种就是通过H5的history的api实现
👍👍👍👍👍模拟 Vue 手写一个 MVVM
MVVM 的前世今生
MVVM 设计模式,是由 MVC(最早来源于后端)、MVP 等设计模式进化而来,M - 数据模型(Model),VM - 视图模型(ViewModel),V - 视图层(View)。
在 MVC 模式中,除了 Model 和 View 层以外,其他所有的逻辑都在 Controller 中,Controller 负责显示页面、响应用户操作、网络请求及与 Model 的交互,随着业务的增加和产品的迭代,Controller 中的处理逻辑越来越多、越来越复杂,难以维护。为了更好的管理代码,为了更方便的扩展业务,必须要为 Controller “瘦身”,需要更清晰的将用户界面(UI)开发从应用程序的业务逻辑与行为中分离,MVVM 为此而生。
很多 MVVM 的实现都是通过数据绑定来将 View 的逻辑从其他层分离,可以用下图来简略的表示:
使用 MVVM 设计模式的前端框架很多,其中渐进式框架 Vue 是典型的代表,并在开发使用中深得广大前端开发者的青睐,我们这篇就根据 Vue 对于 MVVM 的实现方式来简单模拟一版 MVVM 库。
MVVM 的流程分析
在 Vue 的 MVVM 设计中,我们主要针对 Compile
(模板编译)、Observer
(数据劫持)、Watcher
(数据监听)和 Dep
(发布订阅)几个部分来实现,核心逻辑流程可参照下图:
类似这种 “造轮子” 的代码毋庸置疑一定是通过面向对象编程来实现的,并严格遵循开放封闭原则,由于 ES5 的面向对象编程比较繁琐,所以,在接下来的代码中统一使用 ES6 的 class
来实现。
MVVM 类的实现
在 Vue 中,对外只暴露了一个名为 Vue
的构造函数,在使用的时候 new
一个 Vue
实例,然后传入了一个 options
参数,类型为一个对象,包括当前 Vue
实例的作用域 el
、模板绑定的数据 data
等等。
我们模拟这种 MVVM 模式的时候也构建一个类,名字就叫 MVVM
,在使用时同 Vue 框架类似,需要通过 new
指令创建 MVVM
的实例并传入 options
。
1 | // 文件:MVVM.js |
通过上面代码,我们可以看出,在我们 new
一个 MVVM
的时候,在参数 options
中传入了一个 Dom
的根元素节点和数据 data
并挂在了当前的 MVVM
实例上。
当存在根节点的时候,通过 Observer
类对 data
数据进行了劫持,并通过 MVVM
实例的方法 proxyData
把 data
中的数据挂在当前 MVVM
实例上,同样对数据进行了劫持,是因为我们在获取和修改数据的时候可以直接通过 this
或 this.$data
,在 Vue 中实现数据劫持的核心方法是 Object.defineProperty
,我们也使用这个方式通过添加 getter
和 setter
来实现数据劫持。
最后使用 Compile
类对模板和绑定的数据进行了解析和编译,并渲染在根节点上,之所以数据劫持和模板解析都使用类的方式实现,是因为代码方便维护和扩展,其实不难看出,MVVM
类其实作为了 Compile
类和 Observer
类的一个桥梁。
模板编译 Compile 类的实现
Compile
类在创建实例的时候需要传入两个参数,第一个参数是当前 MVVM
实例作用的根节点,第二个参数就是 MVVM
实例,之所以传入 MVVM
的实例是为了更方便的获取 MVVM
实例上的属性。
在 Compile
类中,我们会尽量的把一些公共的逻辑抽取出来进行最大限度的复用,避免冗余代码,提高维护性和扩展性,我们把 Compile
类抽取出的实例方法主要分为两大类,辅助方法和核心方法,在代码中用注释标明。
1、解析根节点内的 Dom 结构
1 | // 文件:Compile.js |
上面编译模板的过程中,前提条件是必须存在根元素节点,传入的根元素节点允许是一个真实的 Dom
元素,也可以是一个选择器,所以我们创建了辅助方法 isElementNode
来帮我们判断传入的元素是否是 Dom
,如果是就直接使用,是选择器就获取这个 Dom
,最终将这个根节点存入 this.el
属性中。
解析模板的过程中为了性能,我们应取出根节点内的子节点存放在文档碎片中(内存),需要注意的是将一个 Dom
节点内的子节点存入文档碎片的过程中,会在原来的 Dom
容器中删除这个节点,所以在遍历根节点的子节点时,永远是将第一个节点取出存入文档碎片,直到节点不存在为止。
2、编译文档碎片中的结构
在 Vue 中的模板编译的主要就是两部分,也是浏览器无法解析的部分,元素节点中的指令和文本节点中的 Mustache 语法(双大括号)。
1 | // 文件:Compile.js —— 完善 |
上面代码新增内容得主要逻辑就是做了两件事:
- 调用
compile
方法对fragment
文档碎片进行编译,即替换内部指令和 Mustache 语法中变量对应的值; - 将编译好的
fragment
文档碎片塞回根节点。
在第一个步骤当中逻辑是比较繁琐的,首先在 compile
方法中获取所有的子节点,循环进行编译,如果是元素节点需要递归 compile
,传入当前元素节点。在这个过程当中抽取出了两个方法,compileElement
和 compileText
用来对元素节点的属性和文本节点进行处理。
compileElement
中的核心逻辑就是处理指令,取出元素节点所有的属性判断是否是指令,是指令则调用指令对应的方法。compileText
中的核心逻辑就是取出文本的内容通过正则表达式匹配出被 Mustache 语法的 “{ { } }” 包裹的内容,并调用处理文本的 text
方法。
文本节点的内容有可能存在 “{ { } } { { } }”,正则匹配默认是贪婪的,为了防止第一个 “{” 和最后一个 “}” 进行匹配,所以在正则表达式中应使用非贪婪匹配。
在调用指令的方法时都是调用的 CompileUtil
下对应的方法,我们之所以单独把这些指令对应的方法抽离出来存储在 CompileUtil
对象下的目的是为了解耦,因为后面其他的类还要使用。
3、CompileUtil 对象中指令方法的实现
CompileUtil
中存储着所有的指令方法及指令对应的更新方法,由于 Vue 的指令很多,我们这里只实现比较典型的 v-model
和 “{ { } }” 对应的方法,考虑到后续更新的情况,我们统一把设置值到 Dom
中的逻辑抽取出对应上面两种情况的方法,存放到 CompileUtil
的 updater
对象中。
1 | // 文件:CompileUtil.js |
这部分的整个思路就是在 Compile
编译模板后处理 v-model
和 “{ { } }” 时,其实都是用 data
中的数据替换掉 fragment
文档碎片中对应的节点中的变量。因此会经常性的获取 data
中的值,在更新节点时又会重新设置 data
中的值,所以我们抽离出了三个方法 getVal
、getTextVal
和 setVal
挂在了 CompileUtil
对象下。
1 | // 文件:CompileUtil.js —— 取值方法 |
获取和设置 data
的值两个方法 getVal
和 setVal
思路相似,由于获取的变量层级不定,可能是 data.a
,也可能是 data.obj.a.b
,所以都是使用归并的思路,借用 reduce
方法实现的,区别在于 setVal
方法在归并过程中需要判断是不是归并到最后一级,如果是则设置新值,而 getTextVal
就是在 getVal
外包了一层处理 “{ { } }” 的逻辑。
在这些准备工作就绪以后就可以实现我们的主逻辑,即对 Compile
类中解析的文本节点和元素节点指令中的变量用 data
值进行替换,还记得前面说针对 v-model
和 “{ { } }” 进行处理,因此设计了 model
和 text
两个核心方法。
CompileUtil.model
方法的实现:
1 | // 文件:CompileUtil.js —— model 方法 |
CompileUtil.text
方法的实现:
1 | // 文件:CompileUtil.js —— text 方法 |
上面两个方法逻辑相似,都获取了各自的 updater
中的方法,对值进行设置,并且在设置的同时为了后续 data
中的数据修改,视图的更新,创建了 Watcher
的实例,并在内部用新值重新更新节点,不同的是 Vue 的 v-model
指令在表单中实现了双向数据绑定,只要表单元素的 value
值发生变化,就需要将新值更新到 data
中,并响应到页面上。
所以我们的实现方式是给这个绑定了 v-model
的表单元素监听了 input
事件,并在事件中实时的将新的 value
值更新到 data
中,至于 data
中的改变后响应到页面中需要另外三个类 Watcher
、Observer
和 Dep
共同实现,我们下面就来实现 Watcher
类。
观察者 Watcher 类的实现
在 CompileUtil
对象的方法中创建 Watcher
实例的时候传入了三个参数,即 MVVM
的实例、模板绑定数据的变量名 exp
和一个 callback
,这个 callback
内部逻辑是为了更新数据到 Dom
,所以我们的 Watcher
类内部要做的事情就清晰了,获取更改前的值存储起来,并创建一个 update
实例方法,在值被更改时去执行实例的 callback
以达到视图的更新。
1 | // 文件:Watcher.js |
看到上面代码一定有两个疑问:
- 使用
get
方法获取旧值得时候为什么要将当前的实例挂在Dep
上,在获取值后为什么又清空了; update
方法内部执行了callback
函数,但是update
在什么时候执行。
这就是后面两个类 Dep
和 observer
要做的事情,我们首先来介绍 Dep
,再介绍 Observer
最后把他们之间的关系整个串联起来。
发布订阅 Dep 类的实现
其实发布订阅说白了就是把要执行的函数统一存储在一个数组中管理,当达到某个执行条件时,循环这个数组并执行每一个成员。
1 | // 文件:Dep.js |
在 Dep
类中只有一个属性,就是一个名为 subs
的数组,用来管理每一个 watcher
,即 Watcher
类的实例,而 addSub
就是用来将 watcher
添加到 subs
数组中的,我们看到 notify
方法就解决了上面的一个疑问,Watcher
类的 update
方法是怎么执行的,就是这样循环执行的。
接下来我们整合一下盲点:
Dep
实例在哪里创建声明,又是在哪里将watcher
添加进subs
数组的;Dep
的notify
方法应该在哪里调用;Watcher
内容中,使用get
方法获取旧值得时候为什么要将当前的实例挂在Dep
上,在获取值后为什么又清空了。
这些问题在最后一个类 Observer
实现的时候都将清晰,下面我们重点来看最后一部分核心逻辑。
数据劫持 Observer 类的实现
还记得实现 MVVM
类的时候就创建了这个类的实例,当时传入的参数是 MVVM
实例的 data
属性,在 MVVM
中把数据通过 Object.defineProperty
挂到了实例上,并添加了 getter
和 setter
,其实 Observer
类主要目的就是给 data
内的所有层级的数据都进行这样的操作。
1 | // 文件:Observer.js |
在的代码中 observe
的目的是遍历对象,在内部对数据进行劫持,即添加 getter
和 setter
,我们把劫持的逻辑单独抽取成 defineReactive
方法,需要注意的是 observe
方法在执行最初就对当前的数据进行了数据类型验证,然后再循环对象每一个属性进行劫持,目的是给同为 Object
类型的子属性递归调用 observe
进行深度劫持。
在 defineReactive
方法中,创建了 Dep
的实例,并对 data
的数据使用 get
和 set
进行劫持,还记得在模板编译的过程中,遇到模板中绑定的变量,就会解析,并创建 watcher
,会在 Watcher
类的内部获取旧值,即当前的值,这样就触发了 get
,在 get
中就可以将这个 watcher
添加到 Dep
的 subs
数组中进行统一管理,因为在代码中获取 data
中的值操作比较多,会经常触发 get
,我们又要保证 watcher
不会被重复添加,所以在 Watcher
类中,获取旧值并保存后,立即将 Dep.target
赋值为 null
,并且在触发 get
时对 Dep.target
进行了短路操作,存在才调用 Dep
的 addSub
进行添加。
而 data
中的值被更改时,会触发 set
,在 set
中做了性能优化,即判断重新赋的值与旧值是否相等,如果相等就不重新渲染页面,不等的情况有两种,如果原来这个被改变的值是基本数据类型没什么影响,如果是引用类型,我们需要对这个引用类型内部的数据进行劫持,因此递归调用了 observe
,最后调用 Dep
的 notify
方法进行通知,执行 notify
就会执行 subs
中所有被管理的 watcher
的 update
,就会执行创建 watcher
时的传入的 callback
,就会更新页面。
在 MVVM
类将 data
的属性挂在 MVVM
实例上并劫持与通过 Observer
类对 data
的劫持还有一层联系,因为整个发布订阅的逻辑都是在 data
的 get
和 set
上,只要触发了 MVVM
中的 get
和 set
内部会自动返回或设置 data
对应的值,就会触发 data
的 get
和 set
,就会执行发布订阅的逻辑。
通过上面长篇大论的叙述后,这个 MVVM 模式用到的几个类的关系应该完全叙述清晰了,虽然比较抽象,但是细心琢磨还是会明白之间的关系和逻辑,下面我们就来对我们自己实现的这个 MVVM 进行验证。
验证 MVVM
我们按照 Vue 的方式根据自己的 MVVM 实现的内容简单的写了一个模板如下:
1 | // 文件:index.html |
打开 Chrom 浏览器的控制台,在上面通过下面操作来验证:
- 输入
vm.message = "hello"
看页面是否更新; - 输入
vm.$data.message = "hello"
看页面是否更新; - 改变文本输入框内的值,看页面的其他元素是否更新。
总结
通过上面的测试,相信应该理解了 MVVM 模式对于前端开发重大的意义,实现了双向数据绑定,实时保证 View 层与 Model 层的数据同步,并可以让我们在开发时基于数据编程,而最少的操作 Dom
,这样大大提高了页面渲染的性能,也可以使我们把更多的精力用于业务逻辑的开发上。
模拟Vue,MVVM的简易实现(ES6)
路由实现的核心原理
- hash的实现原理
1 | <a href="#/home">首页</a> |
- history api的实现原理
1 | <a onclick="go(/home)">首页</a> |
源码实现
- $options下的router对象是我们在实例化Vue的时候挂载的那个vue-router实例;
- _route是一个响应式的路由route对象,这个对象会存储我们路由信息,它是通过Vue提供的Vue.util.defineReactive来实现响应式的,下面的get和set便是对它进行的数据劫持;
- _router存储的就是我们从$options中拿到的vue-router对象;
- _root指向我们的Vue根节点;
- route和$router是定义在Vue.prototype上的两个getter。前者指向_root下的_route,后者指向_root下的_router
1 | class HistoryRoute{ |