Vue的双向数据绑定实现原理解析

Vue.js是一款流行的JavaScript框架，它通过双向数据绑定来实现UI和数据之间的同步，是vue.js的核心特性之一。那么，Vue.js的双向数据绑定是如何实现的呢？本文将详细介绍Vue的双向数据绑定实现原理。

1. 数据绑定

在Vue.js中，通过v-model指令实现双向数据绑定。当我们输入表单元素的值时，这些值会自动更新到底层数据模型中，同时当我们更新底层数据模型时，这些更改也会自动更新到表单元素中。

下面是一个简单的示例：

<template>
  <div>
    <input v-model="message" />
    <p>当前输入值为：{{ message }}</p>
  </div>
</template>
<script>
export default {
  data() {
    return {
      message: 'Hello Vue!'
    }
  }
}
</script>

在上面的代码中，通过v-model指令将<input>的值和message变量绑定在了一起，当输入框的值发生变化时，message变量的值也会跟着变化，并且在模板中使用{{ message }}显示当前值。

2. 实现原理

Vue.js使用了一种双向数据绑定的实现方式，即通过数据劫持和发布-订阅模式来实现数据的监听以及响应变化。下面分别介绍这两种技术的原理：

2.1 数据劫持

Vue.js通过Object.defineProperty()方法来实现数据劫持，可以监听数据变化并执行对应的回调函数。具体实现方式如下：

function defineReactive(obj, key, val) {
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get() {
      return val
    },
    set(newVal) {
      if (newVal !== val) {
        val = newVal
        // 触发更新函数
        // 例如：updateView()
      }
    }
  })
}

在上面的代码中，我们定义了defineReactive()函数，使用Object.defineProperty()方法对数据进行了监听。当数据发生变化时，会自动触发更新函数。

2.2 发布-订阅模式

Vue.js还使用了发布-订阅模式来触发数据更新。在Vue.js中，组件和底层数据模型之间会建立依赖关系，当数据变化时，所有与该数据相关的组件都会收到消息，从而触发对应的更新操作。

具体实现方式如下：

class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []
  }
  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub)
  }
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => sub.update())
  }
}

class Watcher {
  constructor(vm, exp, cb) {
    this.cb = cb
    this.vm = vm
    this.exp = exp
    Dep.target = this
    this.value = vm[exp]
    Dep.target = null
  }
  update() {
    const oldVal = this.value
    this.value = this.vm[this.exp]
    if (oldVal !== this.value) {
      this.cb.call(this.vm, this.value, oldVal)
    }
  }
}

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

function defineReactive(obj, key, val) {
  observe(val)
  const dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get() {
      if (Dep.target) dep.addSub(Dep.target)
      return val
    },
    set(newVal) {
      if (newVal !== val) {
        val = newVal
        dep.notify()
      }
    }
  })
}

在上面的代码中，我们定义了Dep类和Watcher类来实现发布-订阅模式。当数据发生变化时，可以通过Dep类的notify()方法触发所有订阅该数据的Watcher实例的更新函数。

3. 示例说明

下面通过两个示例，更加具体地说明Vue.js的双向数据绑定实现原理：

3.1 示例1

在Vue.js中，当我们使用v-model指令进行数据绑定时，会在表单元素上监听input事件，并通过Object.defineProperty()方法实现对应的数据劫持和发布-订阅模式。具体实现代码如下：

// v-model的实现
const binding = {
  value: this.message,
  update(newValue) {
    this.el.value = newValue
  },
  handleInput() {
    this.value = this.el.value
  },
  mounted() {
    this.el.addEventListener('input', this.handleInput.bind(this))
  }
}
function defineReactive(obj, key, val) {
  const dep = new Dep()
  Object.defineProperty(obj, key, {
    get() {
      if (Dep.target) dep.addSub(Dep.target)
      return val
    },
    set(newVal) {
      if (newVal !== val) {
        val = newVal
        dep.notify()
      }
    }
  })
}
function observe(obj) {
  if (!obj || typeof obj !== 'object') return
  Object.keys(obj).forEach(key => defineReactive(obj, key, obj[key]))
}
class Watcher {
  constructor(vm, exp, cb) {
    this.cb = cb
    this.vm = vm
    this.exp = exp
    Dep.target = this
    this.value = vm[exp]
    Dep.target = null
  }
  update() {
    const oldVal = this.value
    this.value = this.vm[this.exp]
    if (oldVal !== this.value) {
      this.cb.call(this.vm, this.value, oldVal)
    }
  }
}
class Dep {
  constructor() {
    this.subs = []
  }
  addSub(sub) {
    this.subs.push(sub)
  }
  notify() {
    this.subs.forEach(sub => sub.update())
  }
}
function compileBinding(binding, vm) {
  if (!binding.el) {
    binding.el = document.createElement('input')
    binding.el.setAttribute('type', 'text')
  }
  binding.el.value = binding.value
  new Watcher(vm, binding.exp, function(value, oldValue) {
    binding.update(value, oldValue)
  })
  binding.mounted()
  return binding.el
}
function compileModel(binding, vm) {
  observe(vm)
  compileBinding(binding, vm)
}
compileModel(binding, vm)

在上面的代码中，我们实现了一个简化版的v-model指令，其具体实现如下：

在表单元素上监听input事件，当表单值变化时，更新模型数据；
通过Object.defineProperty()方法实现数据劫持和发布-订阅模式；
当数据变化时，通过Dep类触发所有订阅该数据的Watcher实例的更新函数。

3.2 示例2

在Vue.js中，我们可以使用watch属性监听底层数据模型中的数据变化，并进行相应的处理。具体实现代码如下：

// watch的实现
function Watch(vm, expOrFn, cb) {
  if (typeof expOrFn === 'function') {
    this.getter = expOrFn
  } else {
    this.getter = function() {
      return vm[expOrFn]
    }
  }
  this.cb = cb
  this.vm = vm
  this.value = this.get()
}
Watch.prototype.get = function() {
  Dep.target = this
  const value = this.getter.call(this.vm)
  Dep.target = null
  return value
}
Watch.prototype.update = function() {
  const oldValue = this.value
  this.value = this.get()
  this.cb.call(this.vm, this.value, oldValue)
}
function compileWatcher(watcher, vm) {
  new Watch(vm, watcher.exp, function(value, oldValue) {
    watcher.update(value, oldValue)
  })
}
compileWatcher(watcher, vm)

在上面的代码中，我们实现了一个简化版的watch属性，其功能与Vue.js中的watch完全一致，具体实现如下：