数据双向绑定的分析和简单实现

简介

自从Angularjs火起来之后，双向绑定经常被提及。双向绑定概念其实很简单，就是视图（View）的变化能实时让数据模型（Model）发生变化，而数据的变化也能实时更新到视图层。我们所说的单向数据绑定就是从数据到视图这一方向的关系。

对于数据双向绑定，我们需要考虑的问题如下：

如何监听页面View的变化？
如何将View的变化更新到Model？
如何监听Model的变化？
如何将Model的更新到View？

视图层的变化主要就是表单控件的用户输入行为造成的，比如input，select，textarea等。那么我们只需要监听一些事件，比如keypress，keydown，keyup，change。然后在事件回调函数中，将变化的值更新到Model中。当然同时，由于Model发生了变化，我们得再次更新一下View。

而Model的变化监听方式可以有多种，主要有以下几种：发布订阅模式（Backbone），数据劫持（VueJS，AvalonJS），数据脏检查（Angularjs，RegularJS）， View抽象的脏检查（ReactJS）。最后一个我们暂时不讨论，下面具体对前面的三种类型进行分析。

发布订阅模式

发布订阅模式也称为观察者模式。直观地说，就是有一家报社和很多用户，报社就是发布者，用户就是订阅者。每当报社有新的报纸时，由于订阅者订阅了报纸，他们能第一时间收到新的报纸。当然订阅者也可以取消订阅。

我的理解，原生JS中的事件就是一种观察者模式。比如鼠标的点击事件，只要它点击了，以addEventListener方式订阅它的回调函数就会第一时间收到通知。除了现成的事件，JS的创建自定义事件看起来更直观。

var event = new Event('build');
// 订阅者订阅事件.
elem.addEventListener('build', function (e) { ... }, false);

// 发布事件.
elem.dispatchEvent(event);

扯远了，我们回到数据双向绑定的主题上来。在数据发生变化的时候，我们发布一个叫‘model-update’的事件。类似，当视图发生变化的时候，我们发布一个叫‘ui-update’的事件。那么，在这些事件发生时想要做什么动作只要让它去订阅这些事件即可。下面是简单的实现，首先定义一个发布订阅者对象pubSub。

 // 更新数据 
function updateData(attr, value){
   data[attr] = value;
   pubSub.publish('model-update', attr, value);
}
// 订阅ui-update事件 
pubSub.subscribe('ui-update', function(attr, value){
   updateData(attr, value);
});
// 订阅model -update事件 
pubSub.subscribe('model-update', function(attr, value){
   //更新视图中所有单向绑定的值，用类似ng-bind的形式
    for(var attr in data){
       if( bindingsMap[attr] ){
           bindingsMap[attr].forEach(function(item, index){
               item.innerHTML = data[attr];
           })
       }
   //更新视图中所有双向绑定的值，用类似ng-model的形式
     if(modelsMap[attr]){
           modelsMap[attr].forEach(function(item, index){
               item.value = data[attr];
           })
       }
   }
});
//视图数据修改，发布ui-update事件   
document.addEventListener('keyup', function( e ){
   var ele = e.target;
   var attr = ele.getAttribute('yc-model');
   pubSub.publish('ui-update', attr, ele.value);
})

每次更新数据用updateData函数，这个函数执行了赋值操作之后会发布‘model-update’事件，这样就手动地解决了数据到视图这方向的更新问题了。

数据劫持

ES5中对象的属性有了属性描述符，可以用以下的方式去定义对象的属性。

Object.defineProperty(obj, key,{
     value: *** ,
     writable: true,
     enumerable: true,
     configurable: true
})

除此之外，还可以用getter，setter的方式赋值。当存在getter，setter函数时，属性的赋值操作会触发setter函数的执行，获取操作会触发getter函数的执行。按行业上的术语来说，这样的方法称之为数据劫持。举个栗子。

function defineProperty(obj, attr, value){
       var _value;
       Object.defineProperty(obj, attr, {
             get:function (){
                 console.log('get');
                 return _value;
             },
             set:function (val){
                 _value = val;
                 console.log('监听到数据发生了变化 '); 
             }
         })
         obj[attr] = value;
 }
var data = {};
defineProperty(data, 'name', "Claire_Yecao"); // "监听到数据发生了变化"
data.name; // get Claire_Yecao

有了以上的方法之后，我们不难知道，当数据（对象）发生变化，只要在setter函数中发布就好。结合发布订阅者模式，将手动更新数据的updateData函数变成赋值操作，对象会自动执行setter函数，然后就能发布‘model-update’事件了。

想想还有复杂的问题，如果某个属性的值还是对象，怎么办？

//将数据变成对象
data.name ={
      'English':  'Claire_Yecao'
} ; // "监听到数据发生了变化"
data.name.English = '小小芬';  // 此时不会发生数据劫持

我感觉自己都要被自己傻到了。定义data.name的时候还是规规则则地用上面的方法定义就好了。O(∩_∩)O哈！

data.name = {};
defineProperty(data.name, 'English ', "Claire_Yecao");
data.name.English = '小小芬';

还有问题，要是数据的类型是数组，而用push，shift等方法去操作数组，怎么办？

//将数据变成数组
data.name =[ 'Claire_Yecao' ]; // "监听到数据发生了变化"
data.name.push('小小芬 ');  // 此时不会发生数据劫持

对于数组，我们针对数组的一些方法进行改写，使得它也能发生劫持。

var arrProto = Object.create(Array.prototype);

     ['shift','unshift','push','pop','slice','splice'].forEach(function(method){
   Object.defineProperty(arrProto, method,{
         value: function(){
             var result = Array.prototype[method].apply(this, arguments);
             console.log('检测数据发生变化'); 
             return result;
         }
     })
 })

 var b = [];
 b.__proto__ = arrProto;

 b.push(1); // 1 '检测数据发生变化'

脏检查

AngularJS的数据双向绑定是基于数据的脏检查机制的。大体意思上来说，就是记录所有变量的当前值，当发生某些操作之后，通过 $apply或者$ digest进入脏检查环节。对比最近的一次值和现在的值是否一致，不一致则实现页面的更新，然后再执行一次直到数据不再发生变化。

以我的理解稍微详细地说，首先angularJS将它自定义的html页面转化为正常的dom，相对来说就是要解析那些angularJS专有的指令。页面上的指令有compile和link阶段，compile的时候搜索匹配，然后执行指令定义时写的compile函数，link阶段将那些变量插入watch队列。触发脏检查时全部遍历一次watch队列，实现视图的更新。

那么，什么时候会触发脏检查呢？据说有以下几种情况。

DOM事件，譬如用户输入文本，点击按钮(ng-click)等
XHR响应事件 ($http)
浏览器Location变更事件 ($location)
Timer事件( $timeout,$ interval)
执行 $digest()或$ apply()

最后一种情况应该是统一的入口，只不过前几种情况会自动调用这个入口而已。其他情况下，用户需要手动进入脏检查的话，就要执行 $digest()或$ apply()了。

下面是简单的代码实现。

var watchList = [];
 //对于每个需要监听的item
 watchItem = {
    last: item.value,
    get: function(){
        return data[attr];
    },
    callback: function(newVal, oldVal){
        console.log("数据发生变化,从 " + oldVal + " 变到 " + newVal);
    }
}

watchList.push(watchItem);

//脏检查的入口: Data -> View
function apply(){
    var dirty = false;

    do{
        watchList.forEach(function(item){
            var newVal = item.get();
            var oldVal = item.last;
            if( newVal !== oldVal ){
                item.callback(newVal, oldVal);
                item.last = newVal;
                dirty = true;
            }
            else{
                dirty = false;
            }
        })
    } while(dirty);
    refreshView();
}

参考资料：
+ https://regularjs.github.io/guide/zh/advanced/dirty.html 脏检查: 数据绑定的秘密
+ https://segmentfault.com/a/1190000006599500 剖析Vue原理&实现双向绑定MVVM
+ https://github.com/xufei/blog/issues/10 徐飞 Angular沉思录（一）数据绑定
+ http://www.lucaongaro.eu/blog/2012/12/02/easy-two-way-data-binding-in-javascript/ Easy Two-Way Data Binding in JavaScript
+ http://www.cnblogs.com/jingwhale/p/5117419.html Angular数据双向绑定
+ http://www.cnblogs.com/wilber2013/p/5811810.html JavaScript实现简单的双向绑定
+ http://www.que01.top/2016/05/03/two-way-bind/ MVVM基础之双向绑定原理
+ http://www.cnblogs.com/TomXu/archive/2012/03/02/2355128.html 深入理解JavaScript系列（32）：设计模式之观察者模式
+ http://ks.netease.com/blog?id=6679 Vue框架核心之数据劫持
+ http://ks.netease.com/blog?id=528 AngularJS 数据双向绑定揭秘

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