JavaScript实现简单的双向数据绑定

laixiangran

发布于 2018-07-25 14:25:00

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发布于 2018-07-25 14:25:00

文章被收录于专栏：前端布道

什么是双向数据绑定

双向数据绑定简单来说就是UI视图（View）与数据（Model）相互绑定在一起，当数据改变之后相应的UI视图也同步改变。反之，当UI视图改变之后相应的数据也同步改变。

双向数据绑定最常见的应用场景就是表单输入和提交。一般情况下，表单中各个字段都对应着某个对象的属性，这样当我们在表单输入数据的时候相应的就改变对应的对象属性值，反之对象属性值改变之后也反映到表单中。

目前流行的 MVVM 框架（Angular、Vue）都实现了双向数据绑定，这样也就实现了视图层和数据层的分离。相信使用过 jQuery 的人都知道，往往我们在获取到数据之后就直接操作 DOM ，这样数据操作和 DOM 操作就高度耦合在一起了。

实现方式

发布者-订阅者模式

这种实现方式就是使用自定义的 data 属性在 HTML 代码中指明绑定。所有绑定起来的 JavaScript 对象以及 DOM 元素都将 “订阅” 一个发布者对象。任何时候如果 JavaScript 对象或者一个 HTML 输入字段被侦测到发生了变化，我们将代理事件到发布者-订阅者模式，这会反过来将变化广播并传播到所有绑定的对象和元素。具体实现可看这篇文章：http://www.html-js.com/article/Study-of-twoway-data-binding-JavaScript-talk-about-JavaScript-every-day

脏值检查

Angularjs（这里特指AngularJS 1.x.x版本，不代表AngularJS 2.x.x版本）双向数据绑定的技术实现是脏值检查。原理就是：Angularjs内部会维护一个序列，将所有需要监控的属性放在这个序列中，当发生某些特定事件时（并不是定时的而是由某些特殊事件触发的，比如：DOM事件、XHR事件等等），Angularjs会调用 $digest 方法，这个方法内部做的逻辑就是遍历所有的 watcher，对被监控的属性做对比，对比其在方法调用前后属性值有没有发生变化，如果发生变化，则调用对应的 handler。

这种方式的缺点很明显，遍历轮训 watcher 是非常消耗性能的，特别是当单页的监控数量达到一个数量级的时候。

访问器监听

vue.js 实现数据双向绑定的原理就是访问器监听。它使用了 ECMAScript5.1（ECMA-262）中定义的标准属性 Object.defineProperty 方法。通过 Object.defineProperty 设置各个属性的 setter，getter，在数据变动时更新UI视图。

实现

本文将采用 访问器监听 这种方式来实现一个简单的双向数据绑定，主要实现：

obverse：对数据进行处理，重写相应的 set 和 get 函数
complie：解析指令（e-bind、e-model、e-click）等，并在这个过程中对 view 与 model 进行绑定
Watcher：作为连接 obverse 和 complie 的桥梁，用来绑定更新函数，实现对视图的更新

首先看下我们的视图代码：

<!DOCTYPE html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="author" content="赖祥燃, laixiangran@163.com, http://www.laixiangran.cn"/>
    <title>实现简单的双向数据绑定</title>
    <style>
        #app {
            text-align: center;
        }
    </style>
    <script src="eBind.js"></script>
    <script>
        window.onload = function () {
            new EBind({
                el: '#app',
                data: {
                    number: 0,
                    person: {
                        age: 0
                    }
                },
                methods: {
                    increment: function () {
                        this.number++;
                    },
                    addAge: function () {
                        this.person.age++;
                    }
                }
            });
        };
    </script>
</head>
<body>
<div id="app">
    <form>
        <input type="text" e-model="number">
        <button type="button" e-click="increment">增加</button>
    </form>
    <h3 e-bind="number"></h3>
    <form>
        <input type="text" e-model="person.age">
        <button type="button" e-click="addAge">增加</button>
    </form>
    <h3 e-bind="person.age"></h3>
</div>
</body>

从视图代码可以看出，在 <div id="app"> 的子元素中我们应用了三个自定义指令 e-bind、e-model、e-click, 然后我们通过 new EBind({***}) 应用双向数据绑定。

分析

EBind

EBind 构造函数接收应用根元素、数据、方法来初始化双向数据绑定：

function EBind(options) {
    this._init(options);
}

EBind.prototype._init = function (options) {

    // options 为上面使用时传入的结构体，包括 el, data, methods
    this.$options = options;

    // el 是 #app, this.$el 是 id 为 app 的 Element 元素
    this.$el = document.querySelector(options.el);

    // this.$data = {number: 0}
    this.$data = options.data;

    // this.$methods = {increment: function () { this.number++; }}
    this.$methods = options.methods;

    // _binding 保存着 model 与 view 的映射关系，也就是我们定义的 Watcher 的实例。当 model 改变时，我们会触发其中的指令类更新，保证 view 也能实时更新
    this._binding = {};

    // 重写 this.$data 的 set 和 get 方法
    this._obverse(this.$data);

    // 解析指令
    this._complie(this.$el);
};

obverse

_obverse 的关键是使用 Object.defineProperty 来定义传入数据对象的 getter 及 setter，通过 setter 来监听对象属性的变化从而触发 Watcher 中的更新方法。

EBind.prototype._obverse = function (currentObj, completeKey) {
    var _this = this;
    Object.keys(currentObj).forEach(function (key) {
        if (currentObj.hasOwnProperty(key)) {

            // 按照前面的数据，_binding = {number: _directives: [], preson: _directives: [], preson.age: _directives: []}
            var completeTempKey = completeKey ? completeKey + '.' + key : key;
            _this._binding[completeTempKey] = {
                _directives: []
            };
            var value = currentObj[key];

            // 如果值还是对象，则遍历处理
            if (typeof value === 'object') {
                _this._obverse(value, completeTempKey);
            }
            var binding = _this._binding[completeTempKey];

            // 双向数据绑定的关键
            Object.defineProperty(currentObj, key, {
                enumerable: true,
                configurable: true,
                get: function () {
                    console.log(key + '获取' + JSON.stringify(value));
                    return value;
                },
                set: function (newVal) {
                    if (value !== newVal) {
                        console.log(key + '更新' + JSON.stringify(newVal));
                        value = newVal;

                        // 当 number 改变时，触发 _binding[number]._directives 中的绑定的 Watcher 类的更新
                        binding._directives.forEach(function (item) {
                            item.update();
                        });
                    }
                }
            });
        }
    })
};

_complie

_complie 的关键是简析自定义指令，根据不同的自定义指令实现不同的功能。如 e-click 就解析为将对应 node 绑定 onclick 事件，e-model 必须绑定在 INPUT 和 TEXTAREA 上，然后监听 input 事件，更改 model 的值，e-bind 就直接将绑定的变量值输出到DOM元素中。

EBind.prototype._complie = function (root) {
    var _this = this;
    var nodes = root.children;
    for (var i = 0; i < nodes.length; i++) {
        var node = nodes[i];

        // 对所有元素进行遍历，并进行处理
        if (node.children.length) {
            this._complie(node);
        }

        // 如果有 e-click 属性，我们监听它的 onclick 事件，触发 increment 事件，即 number++
        if (node.hasAttribute('e-click')) {
            node.onclick = (function () {
                var attrVal = node.getAttribute('e-click');

                // bind 是使 data 的作用域与 method 函数的作用域保持一致
                return _this.$methods[attrVal].bind(_this.$data);
            })();
        }

        // 如果有 e-model 属性且元素是 INPUT 和 TEXTAREA，我们监听它的 input 事件，更改 model 的值
        if (node.hasAttribute('e-model') && (node.tagName === 'INPUT' || node.tagName === 'TEXTAREA')) {
            node.addEventListener('input', (function (index) {
                var attrVal = node.getAttribute('e-model');

                // 添加指令类 Watcher
                _this._binding[attrVal]._directives.push(new Watcher({
                    name: 'input',
                    el: node,
                    eb: _this,
                    exp: attrVal,
                    attr: 'value'
                }));

                return function () {
                    var keys = attrVal.split('.');
                    var lastKey = keys[keys.length - 1];
                    var model = keys.reduce(function (value, key) {
                        if (typeof value[key] !== 'object') {
                            return value;
                        }
                        return value[key];
                    }, _this.$data);
                    model[lastKey] = nodes[index].value;
                }
            })(i));
        }

        // 如果有 e-bind 属性
        if (node.hasAttribute('e-bind')) {
            var attrVal = node.getAttribute('e-bind');

            // 添加指令类 Watcher
            _this._binding[attrVal]._directives.push(new Watcher({
                name: 'text',
                el: node,
                eb: _this,
                exp: attrVal,
                attr: 'innerHTML'
            }));
        }
    }
};

Watcher

作为连接 _obverse 和 _complie 的桥梁，用来绑定更新函数，通过 update 实现对视图的更新。

function Watcher(options) {
    // options 属性：
    // name 指令名称，例如文本节点，该值设为"text"
    // el 指令对应的DOM元素
    // eb 指令所属EBind实例
    // exp 指令对应的值，本例如"number"
    // attr 绑定的属性值，本例为"innerHTML"
    this.$options = options;
    this.update();
}

/**
 * 根据 model 更新 view
 */
Watcher.prototype.update = function () {
    var _this = this;
    var keys = this.$options.exp.split('.');

    // 比如 H3.innerHTML = this.data.number; 当 number 改变时，会触发这个 update 函数，保证对应的 DOM 内容进行了更新。
    this.$options.el[this.$options.attr] = keys.reduce(function (value, key) {
        return value[key];
    }, _this.$options.eb.$data);
};

总结

这样我们就使用原生 JavaScript 实现了简单的双向数据绑定。

源码：https://github.com/laixiangran/e-bind

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原始发表：2018-04-23，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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