vue实现原理解析及一步步实现vue框架

深入解析vue 1实现原理，并实现vue双向数据绑定模型
vueImitate，此模型(vueImitate)只适用于学习和了解vue实现原理；无法作为项目中使用，没有进行任何异常错误处理及各种使用场景的兼容；但通过此项目，可以让你：

• 深入了解vue实现原理
• 亲手一步一步自己实现vue相应功能，包括双向绑定、指令如v-model、v-show、v-bind等

整体效果如下：

下面我们重头开始框架的实现，我们知道，vue的使用方式如下：

var vm = new Vue({
el: 'root',
data() {
return {
message: 'this is test',
number: 5,
number1: 1,
number2: 2,
showNode: false
}
},
methods: {
add() {
this.number1 += 1;
this.number += 1;
},
show() {
this.showNode = !this.showNode;
}
}
})

由此可见，vue为一个构造函数，并且调用时传入一个对象参数，所以主函数vueImitate可以如下，源码可见这里；并对参数进行对应的初始化处理：

// init.js
export default function vueImitate(options) {
this.optiOns= options || {};
this.selector = options.el ? ('#' + options.el) : 'body'; // 根节点selector
this.data = typeof options.data === 'function' ? options.data() : options.data; // 保存传入的data
this.el = document.querySelectorAll(this.selector)[0]; // 保存根节点
this._directives = [];
}


此时可以使用new vueImitate(options)的方式进行调用，首先，我们需要界面上展示正确的数据，也就是将下面页面进行处理，使其可以正常访问；

我们可以参考vue的实现方式，vue将{{ }}这种绑定数据的方式转化为指令(directive)，即v-text类似；而v-text又是如何进行数据绑定的呢？通过下面代码可知，是通过对文本节点重新赋值方式实现，源码见这里：

export default {
bind () {
this.attr = this.el.nodeType === 3
? 'data'
: 'textContent'
},
update (value) {
this.el[this.attr] = value
}
}

那么，问题来了，如果需要按照上面的方式实现数据的绑定，我们需要将现在的字符串{{number}}转化为一个文本节点，并对它进行指令化处理；这些其实也就是vue compile(编译)、link过程完成的，下面我们就先实现上面功能需求；

compile

整个编译过程肯定从根元素开始，逐步向子节点延伸处理；

export default function Compile(vueImitate) {
vueImitate.prototype.compile = function() {
let nodeLink = compileNode(this.el),
nodeListLink = compileNodeList(this.el.childNodes, this),
_dirLength = this._directives.length;
nodeLink && nodeLink(this);
nodeListLink && nodeListLink(this);
let newDirectives = this._directives.slice(_dirLength);
for(let i = 0, _i = newDirectives.length; i <_i; i++) {
newDirectives[i]._bind();
}
}
}
function compileNode(el) {
let textLink, elementLink;
// 编译文本节点
if(el.nodeType === 3 && el.data.trim()) {
textLink = compileTextNode(el);
} else if(el.nodeType === 1) {
elementLink = compileElementNode(el);
}
return function(vm) {
textLink && textLink(vm);
elementLink && elementLink(vm);
}
}
function compileNodeList(nodeList, vm) {
let nodeLinks = [], nodeListLinks = [];
if(!nodeList || !nodeList.length) {
return;
}
for(let i = 0, _i = nodeList.length; i <_i; i++) {
let node = nodeList[i];
nodeLinks.push(compileNode(node)),
nodeListLinks.push(compileNodeList(node.childNodes, vm));
}
return function(vm) {
if(nodeLinks && nodeLinks.length) {
for(let i = 0, _i = nodeLinks.length; i <_i; i++) {
nodeLinks[i] && nodeLinks[i](vm);
}
}
if(nodeListLinks && nodeListLinks.length) {
for(let i = 0, _i = nodeListLinks.length; i <_i; i++) {
nodeListLinks[i] && nodeListLinks[i](vm);
}
}
}
}

如上代码，首先，我们通过定义一个Compile函数，将编译方法放到构造函数vueImitate.prototype，而方法中，首先主要使用compileNode编译根元素，然后使用compileNodeList(this.el.childNodes, this)编译根元素下面的子节点；而在compileNodeList中，通过对子节点进行循环，继续编译对应节点及其子节点，如下代码：

// function compileNodeList
for(let i = 0, _i = nodeList.length; i <_i; i++) {
let node = nodeList[i];
nodeLinks.push(compileNode(node)),
nodeListLinks.push(compileNodeList(node.childNodes, vm));
}


然后进行递归调用，直到最下层节点：而在对节点进行处理时，主要分为文本节点和元素节点；文本节点主要处理上面说的{{number}}的编译，元素节点主要处理节点属性如v-model、v-text、v-show、v-bind:click等处理；

function compileTextNode(el) {
let tokens = parseText(el.wholeText);
var frag = document.createDocumentFragment();
for(let i = 0, _i = tokens.length; i <_i; i++) {
let token = tokens[i], el = document.createTextNode(token.value)
frag.appendChild(el);
}
return function(vm) {
var fragClOne= frag.cloneNode(true);
var childNodes = Array.prototype.slice.call(fragClone.childNodes), token;
for(let j = 0, _j = tokens.length; j <_j; j++) {
if((token = tokens[j]) && token.tag) {
let _el = childNodes[j], description = {
el: _el,
token: tokens[j],
def: publicDirectives['text']
}
vm._directives.push(new Directive(vm, _el, description))
}
}
// 通过这儿将`THIS IS TEST {{ number }} test` 这种转化为三个textNode
if(tokens.length) {
replace(el, fragClone);
}
}
}
function compileElementNode(el) {
let attrs = getAttrs(el);
return function(vm) {
if(attrs && attrs.length) {
attrs.forEach((attr) => {
let name = attr.name, description, matched;
if(bindRE.test(attr.name)) {
description = {
el: el,
def: publicDirectives['bind'],
name: name.replace(bindRE, ''),
value: attr.value
}
} else if((matched = name.match(dirAttrRE))) {
description = {
el: el,
def: publicDirectives[matched[1]],
name: matched[1],
value: attr.value
}
}
if(description) {
vm._directives.push(new Directive(vm, el, description));
}
})
}
}
}


这里，先主要说明对文本节点的处理，我们上面说过，我们需要对{{number}}之类进行处理，我们首先必须将其字符串转化为文本节点，如this is number1: {{number1}}这种，我们必须转换为两个文本节点，一个是this is number1: ，它不需要进行任何处理；另一个是{{number1}}，它需要进行数据绑定，并实现双向绑定；因为只有转化为文本节点，才能使用v-text类似功能实现数据的绑定；而如何进行将字符串文本分割为不同的文本节点呢，那么，就只能使用正则方式let reg = /\{\{(.+?)\}\}/ig;将{{ number }}这种形式数据与普通正常文本分割之后，再分别创建textNode，如下：

function parseText(str) {
let reg = /\{\{(.+?)\}\}/ig;
let matchs = str.match(reg), match, tokens = [], index, lastIndex = 0;
while (match = reg.exec(str)) {
index = match.index
if (index > lastIndex) {
tokens.push({
value: str.slice(lastIndex, index)
})
}
tokens.push({
value: match[1],
html: match[0],
tag: true
})
lastIndex = index + match[0].length
}
return tokens;
}

通过上面parseText方法，可以将this is number: {{number}}转化为如下结果：

转化为上图结果后，就对返回数组进行循环，分别通过创建文本节点;这儿为了性能优化，先创建文档碎片，将节点放入文档碎片中；

// function compileTextNode
// el.wholeText => 'this is number: {{number}}'
let tokens = parseText(el.wholeText);
var frag = document.createDocumentFragment();
for(let i = 0, _i = tokens.length; i <_i; i++) {
let token = tokens[i], el = document.createTextNode(token.value)
frag.appendChild(el);
}


而在最后编译完成，执行linker时，主要做两件事，第一是对需要双向绑定的节点创建directive，第二是将整个文本节点进行替换；怎么替换呢？如最开始是一个文本节点this is number: {{number}}，经过上面处理之后，在frag中其实是两个文本节点this is number: 和{{number}}；此时就使用replaceChild方法使用新的节点替换原始的节点；

// compile.js
function compileTextNode(el) {
let tokens = parseText(el.wholeText);
var frag = document.createDocumentFragment();
for(let i = 0, _i = tokens.length; i <_i; i++) {
let token = tokens[i], el = document.createTextNode(token.value)
frag.appendChild(el);
}
return function(vm) {
var fragClOne= frag.cloneNode(true);
var childNodes = Array.prototype.slice.call(fragClone.childNodes), token;

// 创建directive
......
// 通过这儿将`THIS IS TEST {{ number }} test` 这种转化为三个textNode
if(tokens.length) {
replace(el, fragClone);
}
}
}
// util.js
export function replace (target, el) {
var parent = target.parentNode
if (parent) {
parent.replaceChild(el, target)
}
}

替换后结果如下图：

经过与最开始图比较可以发现，已经将this is number: {{number}} middle {{number2}}转化为this is number: number middle number2；只是此时，仍然展示的是变量名称，如number,number2；那么，我们下面应该做的肯定就是需要根据我们初始化时传入的变量的值，将其进行正确的展示；最终结果肯定应该为this is number: 5 middle 2；即将number替换为5、将number2替换为2;那么，如何实现上述功能呢，我们上面提过，使用指令(directive)的方式；下面，就开始进行指令的处理；

Directive(指令)

对于每一个指令，肯定是隔离开的，互相不受影响且有自己的一套处理方式；所以，我们就使用对象的方式；一个指令就是一个实例化的对象，彼此之间互不影响；如下代码：

export default function Directive(vm, el, description) {
this.vm = vm;
this.el = el;
this.description = description;
this.expression = description ? description.value : '';
}

在创建一个指令时，需要传入三个参数，一个是最开始初始化var vm = new vueImitate(options)时实例化的对象；而el是需要初始化指令的当前元素，如

this is test

// 源码见 './directives/text.js'
var text = {
bind () {
this.attr = this.el.nodeType === 3
? 'data'
: 'textContent'
},
update (value) {
this.el[this.attr] = value
}
}
// 如，'{{number}}'
description = {
el: el, // 需要创建指令的元素
def: text, // 对指令的操作方法，包括数据绑定(bind)、数据更新(update)，见上面 text
name: 'text', // 指令名称
value: 'number' // 指令对应数据的key
}

通过new Directive(vm, el, description)就创建了一个指令，并初始化一些数据；下面就先通过指令对界面进行数据渲染；所有逻辑就放到了_bind方法中，如下：

// directive.js
Directive.prototype._bind = function() {
extend(this, this.description.def);
if(this.bind) {
this.bind();
}
var self = this, watcher = new Watcher(this.vm, this.expression, function() {
self.update(watcher.value);
})
if(this.update) {
this.update(watcher.value);
}
}
// util.js
export function extend(to, from) {
Object.keys(from).forEach((key) => {
to[key] = from[key];
})
return to;
}

方法首先将传入的指令操作方法合并到this上，方便调用，主要包括上面说的bind、update等方法；其主要根据指令不同，功能不同而不同定义；所有对应均在./directives/*文件夹下面，包括文本渲染text.js、事件添加bind.js、v-model对应model.js、v-show对应show.js等；通过合并以后，就执行this.bind()方法进行数据初始化绑定；但是，目前为止，当去看界面时，仍然没有将number转化为5；为什么呢？通过查看代码：

export default {
bind () {
this.attr = this.el.nodeType === 3
? 'data'
: 'textContent'
},
update (value) {
this.el[this.attr] = value
}
}

bind并没有改变节点展示值，而是通过update; 所以，如果调用this.update(123)，可发现有如下结果：

其实我们并不是直接固定数值，而是根据初始化时传入的值动态渲染；但是目前为止，至少已经完成了界面数据的渲染，只是数据不对而已；
然后，我们回头看下编译过程，我们需要在编译过程去实例化指令(directive)，并调用其_bind方法，对指令进行初始化处理；

// 见compile.js 'function compileTextNode'
let _el = childNodes[j], description = {
el: _el,
name: 'text',
value: tokens[j].value,
def: publicDirectives['text']
}
vm._directives.push(new Directive(vm, _el, description));
// 见compile.js 'function compile'
let newDirectives = this._directives.slice(_dirLength);
for(let i = 0, _i = newDirectives.length; i <_i; i++) {
newDirectives[i]._bind();
}


上面说了，目前还没有根据传入的数据进行绑定，下面，就来对数据进行处理；

数据处理

数据处理包括以下几个方面：

• 数据双向绑定
• 数据变化后，需要通知到ui界面，并自动变化
• 对于输入框，使用v-model时，需要将输入内容反应到对应数据

数据双向绑定

需要实现双向绑定，就是在数据变化后能够自动的将对应界面进行更新；那么，如何监控数据的变化呢？目前有几种方式，一种是angular的脏检查方式，就是对用户所以操作、会导致数据变化的行为进行拦截，如ng-click、$http、$timeout等；当用户进行请求数据、点击等时，会对所有的数据进行检查，如果数据变化了，就会触发对应的处理；而另一种是vue的实现方式，使用Object.definProperty()方法，对数据添加setter和getter；当对数据进行赋值时，会自动触发setter；就可以监控数据的变化；主要处理如下, 源码见这里：

export function Observer(data) {
this.data = data;
Object.keys(data).forEach((key) => {
defineProperty(data, key, data[key]);
})
}
export function observer(data, vm) {
if(!data || typeof data !== 'object') {
return;
}
let o = new Observer(data);
return o;
}
function defineProperty(data, key, val) {
let _value = data[key];
let childObj = observer(_value);
let dep = new Dep(); //生成一个调度中心，管理此字段的所有订阅者
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true, // 可枚举
configurable: false, // 不能再define
get: function() {
if (Dep.target) {
dep.depend();
}
return val;
},
set: function(value) {
val = value;
childObj = observer(value);
dep.notify();
}
})
}

Observer是一个构造函数，主要对传入的数据进行Object.defineProperty绑定；可以监控到数据的变化；而在每一个Observer中，会初始化一个Dep的称为‘调度管理器’的对象，它主要负责保存界面更新的操作和操作的触发；

界面更新

在通过上面Observer实现数据监控之后，如何通知界面更新呢？这里使用了‘发布／订阅模式’；如果需要对此模式进行更深入理解，可查看此链接；而每个数据key都会维护了一个独立的调度中心Dep;通过在上面defineProperty时创建；而Dep主要保存数据更新后的处理任务及对任务的处理，代码也非常简单，就是使用subs保存所有任务，使用addSub添加任务，使用notify处理任务，depend作用会在下面watcher中进行说明：

// Dep.js
let uid = 0;
// 调度中心
export default function Dep() {
this.id = uid++;
this.subs = []; //订阅者数组
this.target = null; // 有何用处？
}
// 添加任务
Dep.prototype.addSub = function(sub) {
this.subs.push(sub);
}
// 处理任务
Dep.prototype.notify = function() {
this.subs.forEach((sub) => {
if(sub && sub.update && typeof sub.update === 'function') {
sub.update();
}
})
}
Dep.prototype.depend = function() {
Dep.target.addDep(this);
}

那么，处理任务来源哪儿呢？vue中又维护了一个watcher的对象，主要是对任务的初始化和收集处理；也就是一个watcher就是一个任务；而整个watcher代码如下, 线上源码见这里：

export default function Watcher(vm, expression, cb) {
this.cb = cb;
this.vm = vm;
this.expression = expression;
this.depIds = {};
if (typeof expression === 'function') {
this.getter = expOrFn;
} else {
this.getter = this.parseGetter(expression);
}
this.value = this.get();
}
let _prototype = Watcher.prototype;
_prototype.update = function() {
this.run();
}
_prototype.run = function() {
let newValue = this.get(), oldValue = this.value;
if(newValue != oldValue) {
this.value = newValue;
this.cb.call(this.vm, newValue);
}
}
_prototype.addDep = function(dep) {
// console.log(dep)
if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) {
dep.addSub(this);
this.depIds[dep.id] = dep;
}
}
_prototype.get = function() {
Dep.target = this;
var value = this.getter && this.getter.call(this.vm, this.vm);
Dep.target = null;
return value;
}
_prototype.parseGetter = function(exp) {
if (/[^\w.$]/.test(exp)) return;
var exps = exp.split('.');
return function(obj) {
let value = '';
for (var i = 0, len = exps.length; i if (!obj) return;
value = obj[exps[i]];
}
return value;
}
}

在初始化watcher时，需要传入vm(整个项目初始化时实例化的vueImitate对象，因为需要用到里面的对应数据)、expression(任务对应的数据的key，如上面的‘number’)、cb(一个当数据变化后，界面如何更新的函数，也就是上面directive里面的update方法)；我们需要实现功能有，第一是每个任务有个update方法，主要用于在数据变化时，进行调用，即：

// 处理任务
Dep.prototype.notify = function() {
this.subs.forEach((sub) => {
if(sub && sub.update && typeof sub.update === 'function') {
sub.update();
}
})
}

第二个是在初始化watcher时，需要将实例化的watcher(任务)放入调度中心dep的subs中；如何实现呢？这里，使用了一些黑科技，流程如下，这儿我们以expression为&＃8217;number&＃8217;为例：

1、在初始化watcher时，会去初始化一个获取数据的方法this.getter就是，能够通过传入的expression取出对应的值；如通过number取出对应的初始化时的值5;

2、调用this.value = this.get();方法，方法中会去数据源中取值，并将此时的watcher放入Dep.target中备用，并返回取到的值；

// watcher.js
_prototype.get = function() {
Dep.target = this;
var value = this.getter && this.getter.call(this.vm, this.vm);
Dep.target = null;
return value;
}

3、因为我们在上面Observer已经对数据进行了Object.defineProperty绑定，所以，当上面2步取值时，会触发对应的getter，如下, 触发get函数之后，因为上面2已经初始化Dep.target = this;了，所以会执行dep.depend();，就是上面说的depend函数了：

// Observer.js
let dep = new Dep(); //生成一个调度中心，管理此字段的所有订阅者
Object.defineProperty(data, key, {
enumerable: true, // 可枚举
configurable: false, // 不能再define
get: function() {
if (Dep.target) {
dep.depend();
}
return val;
},
set: function(value) {
val = value;
childObj = observer(value);
dep.notify();
}
})


3、触发dep.depend();之后，如下代码，会执行Dep.target.addDep(this);, 此时的this就是上面实例化的dep, Dep.target则对应的是刚刚1步中实例化的watcher，即执行watcher.addDep(dep);

// Dep.js
Dep.prototype.depend = function() {
Dep.target.addDep(this);
}

4、触发watcher.addDep(dep)，如下代码，如果目前还没此dep；就执行dep.addSub(this);,此时的this就是指代当前watcher，也就是1步时实例化的watcher；此时dep是步骤3中实例化的dep; 即是，dep.addSub(watcher);

// watcher.js
_prototype.addDep = function(dep) {
// console.log(dep)
if (!this.depIds.hasOwnProperty(dep.id)) {
dep.addSub(this);
this.depIds[dep.id] = dep;
}
}

5、最后执行dep.addSub(watcher);，如下代码，到这儿，就将初始化的watcher添加到了调度中心的数组中；

// Dep.js
Dep.prototype.addSub = function(sub) {
this.subs.push(sub);
}

那么，在哪儿去初始化watcher呢？就是在对指令进行_bind()时，如下代码，在执行_bind时，会实例化Watcher; 在第三个参数的回调函数里执行self.update(watcher.value);，也就是当监控到数据变化，会执行对应的update方法进行更新；

// directive.js
Directive.prototype._bind = function() {
extend(this, this.description.def);
if(this.bind) {
this.bind();
}
var self = this,
watcher = new Watcher(this.vm, this.expression, function() {
self.update(watcher.value);
})
if(this.update) {
this.update(watcher.value);
}
}

而前面说了，开始时没有数据，使用this.update(123)会将界面对应number更新为123，当时没有对应number真实数据；而此时，在watcher中，获取到了对应数据并保存到value中，因此，就执行this.update(watcher.value);，此时就可以将真实数据与界面进行绑定，并且当数据变化时，界面也会自动进行更新；最终结果如下图：

为什么所有数据都是undefined呢？我们可以通过下面代码知道, 在实例化watcher时，调用this.value = this.get();时，其实是通过传入的key在this.vm中直接取值；但是我们初始化时，所有值都是通过this.optiOns= options || {}; 放到this.options里面，所以根本无法取到：

// watcher.js
_prototype.get = function() {
Dep.target = this;
var value = this.getter && this.getter.call(this.vm, this.vm);
Dep.target = null;
return value;
}
_prototype.parseGetter = function(exp) {
if (/[^\w.$]/.test(exp)) return;
var exps = exp.split('.');
return function(obj) {
let value = '';
for (var i = 0, len = exps.length; i if (!obj) return;
value = obj[exps[i]];
}
return value;
}
}

那么，我们如何能直接可以通过诸如this.number取到值呢？只能如下，通过下面extend(this, data);方式，就将数据绑定到了实例化的vueImitate上面；

import { extend } from './util.js';
import { observer } from './Observer.js';
import Compile from './compile.js';
export default function vueImitate(options) {
this.optiOns= options || {};
this.selector = options.el ? ('#' + options.el) : 'body';
this.data = typeof options.data === 'function' ? options.data() : options.data;
this.el = document.querySelectorAll(this.selector)[0];
this._directives = [];
this.initData();
this.compile();
}
Compile(vueImitate);
vueImitate.prototype.initData = function() {
let data = this.data, self = this;
extend(this, data);
observer(this.data);
}


处理后结果如下：

数据也绑定上了，但是当我们尝试使用下面方式对数据进行改变时，发现并没有自动更新到界面，界面数据并没有变化；

methods: {
add() {
this.number1 += 1;
this.number += 1;
}
}

为什么呢？通过上面代码可知，我们其实observer的是vueImitate实例化对象的data对象；而我们更改值是通过this.number += 1;实现的；其实并没有改vueImitate.data.number的值，而是改vueImitate.number的值，所以也就不会触发observer里面的setter；也不会去触发对应的watcher里面的update；那如何处理呢？我们可以通过如下方式实现, 完整源码见这里：

// init.js
vueImitate.prototype.initData = function() {
let data = this.data, self = this;
extend(this, data);
Object.keys(data).forEach((key) => {
Object.defineProperty(self, key, {
set: function(newVal) {
self.data[key] = newVal;
},
get: function() {
return self.data[key];
}
})
})

observer(this.data);
}


这里通过对vueImitate里对应的data的属性进行Object.defineProperty处理，当对其进行赋值时，会再将其值赋值到vueImitate.data对应的属性上面，那样，就会去触发observer(this.data);里面的setter，从而去更新界面数据；

至此，整个数据处理就已经完成，总结一下：

1、首先，在初始化vueImitate时，我们会将初始化数据通过options.data传入，后会进行处理，保存至this.data中；

2、通过initData方法将数据绑定到vueImitate实例化对象上面，并对其进行数据监控，然后使用observer对this.data进行监控，在实例化Observer时，会去实例化一个对应的调度中心Dep；

3、在编译过程中，会创建指令，通过指令实现每个需要处理节点的数据处理和双向绑定；

4、在指令_bind()时，会去实例化对应的watcher，创建一个任务，主要实现数据获取、数据变化时，对应界面更新(也就是更新函数的调用)、并将生成的watcher存储到对应的步骤2中实例化的调度中心中；

5、当数据更新时，会触发对应的setter，然后调用dep.notify();触发调度中心中所有任务的更新，即执行所有的watcher.update，从而实现对应界面的更新；

到目前为止，整个框架的实现基本已经完成。其中包括compile、linker、oberver、directive(v-model、v-show、v-bind、v-text)、watcher；如果需要更深入的研究，可见项目代码; 可以自己clone下来，运行起来；文中有些可能思考不够充分，忘见谅，也欢迎大家指正；