在vue2中，什么是双向绑定，为什么vue3要进行优化？

一、什么是双向绑定

我们先从单向绑定切入单向绑定非常简单，就是把Model绑定到View，当我们用JavaScript代码更新Model时，View就会自动更新双向绑定就很容易联想到了，在单向绑定的基础上，用户更新了View，Model的数据也自动被更新了，这种情况就是双向绑定举个栗子

当用户填写表单时，View的状态就被更新了，如果此时可以自动更新Model的状态，那就相当于我们把Model和View做了双向绑定关系图如下

二、双向绑定的原理是什么

我们都知道 Vue 是数据双向绑定的框架，双向绑定由三个重要部分构成

• 数据层（Model）：应用的数据及业务逻辑
• 视图层（View）：应用的展示效果，各类UI组件
• 业务逻辑层（ViewModel）：框架封装的核心，它负责将数据与视图关联起来

而上面的这个分层的架构方案，可以用一个专业术语进行称呼：MVVM这里的控制层的核心功能便是 "数据双向绑定" 。自然，我们只需弄懂它是什么，便可以进一步了解数据绑定的原理

理解ViewModel

它的主要职责就是：

• 数据变化后更新视图
• 视图变化后更新数据

当然，它还有两个主要部分组成

• 监听器（Observer）：对所有数据的属性进行监听
• 解析器（Compiler）：对每个元素节点的指令进行扫描跟解析,根据指令模板替换数据,以及绑定相应的更新函数

三、实现双向绑定

我们还是以Vue为例，先来看看Vue中的双向绑定流程是什么的

1. new Vue()首先执行初始化，对data执行响应化处理，这个过程发生Observe中
2. 同时对模板执行编译，找到其中动态绑定的数据，从data中获取并初始化视图，这个过程发生在Compile中
3. 同时定义⼀个更新函数和Watcher，将来对应数据变化时Watcher会调用更新函数
4. 由于data的某个key在⼀个视图中可能出现多次，所以每个key都需要⼀个管家Dep来管理多个Watcher
5. 将来data中数据⼀旦发生变化，会首先找到对应的Dep，通知所有Watcher执行更新函数

流程图如下：

实现

先来一个构造函数：执行初始化，对data执行响应化处理

class Vue { 
  constructor(options) { 
    this.$options = options; 
    this.$data = options.data; 
         
    // 对data选项做响应式处理 
    observe(this.$data); 
         
    // 代理data到vm上 
    proxy(this); 
         
    // 执行编译 
    new Compile(options.el, this); 
  } 
}

对data选项执行响应化具体操作

function observe(obj) { 
  if (typeof obj !== "object" || obj == null) { 
    return; 
  } 
  new Observer(obj); 
} 
   
class Observer { 
  constructor(value) { 
    this.value = value; 
    this.walk(value); 
  } 
  walk(obj) { 
    Object.keys(obj).forEach((key) => { 
      defineReactive(obj, key, obj[key]); 
    }); 
  } 
}

编译Compile

对每个元素节点的指令进行扫描跟解析,根据指令模板替换数据,以及绑定相应的更新函数

class Compile { 
  constructor(el, vm) { 
    this.$vm = vm; 
    this.$el = document.querySelector(el);  // 获取dom 
    if (this.$el) { 
      this.compile(this.$el); 
    } 
  } 
  compile(el) { 
    const childNodes = el.childNodes;  
    Array.from(childNodes).forEach((node) => { // 遍历子元素 
      if (this.isElement(node)) {   // 判断是否为节点 
        console.log("编译元素" + node.nodeName); 
      } else if (this.isInterpolation(node)) { 
        console.log("编译插值⽂本" + node.textContent);  // 判断是否为插值文本 {{}} 
      } 
      if (node.childNodes && node.childNodes.length > 0) {  // 判断是否有子元素 
        this.compile(node);  // 对子元素进行递归遍历 
      } 
    }); 
  } 
  isElement(node) { 
    return node.nodeType == 1; 
  } 
  isInterpolation(node) { 
    return node.nodeType == 3 && /\{\{(.*)\}\}/.test(node.textContent); 
  } 
}

依赖收集

视图中会用到data中某key，这称为依赖。同⼀个key可能出现多次，每次都需要收集出来用⼀个Watcher来维护它们，此过程称为依赖收集多个Watcher需要⼀个Dep来管理，需要更新时由Dep统⼀通知

实现思路

1. defineReactive时为每⼀个key创建⼀个Dep实例
2. 初始化视图时读取某个key，例如name1，创建⼀个watcher1
3. 由于触发name1的getter方法，便将watcher1添加到name1对应的Dep中
4. 当name1更新，setter触发时，便可通过对应Dep通知其管理所有Watcher更新

// 负责更新视图 
class Watcher { 
  constructor(vm, key, updater) { 
    this.vm = vm 
    this.key = key 
    this.updaterFn = updater 
   
    // 创建实例时，把当前实例指定到Dep.target静态属性上 
    Dep.target = this 
    // 读一下key，触发get 
    vm[key] 
    // 置空 
    Dep.target = null 
  } 
   
  // 未来执行dom更新函数，由dep调用的 
  update() { 
    this.updaterFn.call(this.vm, this.vm[this.key]) 
  } 
}

声明Dep

class Dep { 
  constructor() { 
    this.deps = [];  // 依赖管理 
  } 
  addDep(dep) { 
    this.deps.push(dep); 
  } 
  notify() {  
    this.deps.forEach((dep) => dep.update()); 
  } 
}

创建watcher 时触发getter

class Watcher { 
  constructor(vm, key, updateFn) { 
    Dep.target = this; 
    this.vm[this.key]; 
    Dep.target = null; 
  } 
}

依赖收集，创建Dep实例

function defineReactive(obj, key, val) { 
  this.observe(val); 
  const dep = new Dep(); 
  Object.defineProperty(obj, key, { 
    get() { 
      Dep.target && dep.addDep(Dep.target);// Dep.target也就是Watcher实例 
      return val; 
    }, 
    set(newVal) { 
      if (newVal === val) return; 
      dep.notify(); // 通知dep执行更新方法 
    }, 
  }); 
}

四.vue3.0里为什么要用 Proxy API 替代 defineProperty API ？

1、Object.defineProperty

定义：Object.defineProperty() 方法会直接在一个对象上定义一个新属性，或者修改一个对象的现有属性，并返回此对象

为什么能实现响应式

通过defineProperty 两个属性，get及set

• get

属性的 getter 函数，当访问该属性时，会调用此函数。执行时不传入任何参数，但是会传入 this 对象（由于继承关系，这里的this并不一定是定义该属性的对象）。该函数的返回值会被用作属性的值

• set

属性的 setter 函数，当属性值被修改时，会调用此函数。该方法接受一个参数（也就是被赋予的新值），会传入赋值时的 this 对象。默认为 undefined

下面通过代码展示：

定义一个响应式函数defineReactive

function update() {
    app.innerText = obj.foo
}
 
function defineReactive(obj, key, val) {
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

调用defineReactive，数据发生变化触发update方法，实现数据响应式

const obj = {}
defineReactive(obj, 'foo', '')
setTimeout(()=>{
    obj.foo = new Date().toLocaleTimeString()
},1000)

在对象存在多个key情况下，需要进行遍历

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

如果存在嵌套对象的情况，还需要在defineReactive中进行递归

function defineReactive(obj, key, val) {
    observe(val)
    Object.defineProperty(obj, key, {
        get() {
            console.log(`get ${key}:${val}`);
            return val
        },
        set(newVal) {
            if (newVal !== val) {
                val = newVal
                update()
            }
        }
    })
}

当给key赋值为对象的时候，还需要在set属性中进行递归

set(newVal) {
    if (newVal !== val) {
        observe(newVal) // 新值是对象的情况
        notifyUpdate()
    }
}

上述例子能够实现对一个对象的基本响应式，但仍然存在诸多问题

现在对一个对象进行删除与添加属性操作，无法劫持到

const obj = {
    foo: "foo",
    bar: "bar"
}
observe(obj)
delete obj.foo // no ok
obj.jar = 'xxx' // no ok

当我们对一个数组进行监听的时候，并不那么好使了

const arrData = [1,2,3,4,5];
arrData.forEach((val,index)=>{
    defineProperty(arrData,index,val)
})
arrData.push() // no ok
arrData.pop()  // no ok
arrDate[0] = 99 // ok

可以看到数据的api无法劫持到，从而无法实现数据响应式，

所以在Vue2中，增加了set、delete API，并且对数组api方法进行一个重写

还有一个问题则是，如果存在深层的嵌套对象关系，需要深层的进行监听，造成了性能的极大问题

小结

• 检测不到对象属性的添加和删除
• 数组API方法无法监听到
• 需要对每个属性进行遍历监听，如果嵌套对象，需要深层监听，造成性能问题

2、proxy

Proxy的监听是针对一个对象的，那么对这个对象的所有操作会进入监听操作，这就完全可以代理所有属性了

在ES6系列中，我们详细讲解过Proxy的使用，就不再述说了

下面通过代码进行展示：

定义一个响应式方法reactive

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

测试一下简单数据的操作，发现都能劫持

const state = reactive({
    foo: 'foo'
})
// 1.获取
state.foo // ok
// 2.设置已存在属性
state.foo = 'fooooooo' // ok
// 3.设置不存在属性
state.dong = 'dong' // ok
// 4.删除属性
delete state.dong // ok

再测试嵌套对象情况，这时候发现就不那么 OK 了

const state = reactive({
    bar: { a: 1 }
})
 
// 设置嵌套对象属性
state.bar.a = 10 // no ok

如果要解决，需要在get之上再进行一层代理

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return isObject(res) ? reactive(res) : res
        },
    return observed
}

3、总结

Object.defineProperty只能遍历对象属性进行劫持

function observe(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' || obj == null) {
        return
    }
    Object.keys(obj).forEach(key => {
        defineReactive(obj, key, obj[key])
    })
}

Proxy直接可以劫持整个对象，并返回一个新对象，我们可以只操作新的对象达到响应式目的

function reactive(obj) {
    if (typeof obj !== 'object' && obj != null) {
        return obj
    }
    // Proxy相当于在对象外层加拦截
    const observed = new Proxy(obj, {
        get(target, key, receiver) {
            const res = Reflect.get(target, key, receiver)
            console.log(`获取${key}:${res}`)
            return res
        },
        set(target, key, value, receiver) {
            const res = Reflect.set(target, key, value, receiver)
            console.log(`设置${key}:${value}`)
            return res
        },
        deleteProperty(target, key) {
            const res = Reflect.deleteProperty(target, key)
            console.log(`删除${key}:${res}`)
            return res
        }
    })
    return observed
}

Proxy可以直接监听数组的变化（push、shift、splice）

const obj = [1,2,3]
const proxtObj = reactive(obj)
obj.psuh(4) // ok

Proxy有多达13种拦截方法,不限于apply、ownKeys、deleteProperty、has等等，这是Object.defineProperty不具备的

正因为defineProperty自身的缺陷，导致Vue2在实现响应式过程需要实现其他的方法辅助（如重写数组方法、增加额外set、delete方法）

// 数组重写
const originalProto = Array.prototype
const arrayProto = Object.create(originalProto)
['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'reverse', 'sort'].forEach(method => {
  arrayProto[method] = function () {
    originalProto[method].apply(this.arguments)
    dep.notice()
  }
});
 
// set、delete
Vue.set(obj,'bar','newbar')
Vue.delete(obj),'bar')

Proxy 不兼容IE，也没有 polyfill, defineProperty 能支持到IE9

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