实现双向绑定Proxy比defineproperty优劣如何?
前言
双向绑定其实已经是一个老掉牙的问题了,只要涉及到mvvm框架就不得不谈的知识点,但它毕竟是vue的三要素之一.
vue三要素
- 响应式: 例如如何监听数据变化,其中的实现方法就是我们提到的双向绑定
- 模板引擎: 如何解析模板
- 渲染: vue如何将监听到的数据变化和解析后的html进行渲染
可以实现双向绑定的方法有很多,knockoutjs基于观察者模式的双向绑定,ember基于数据模型的双向绑定,angular基于脏检查的双向绑定,本篇文章我们重点讲面试中常见的基于数据劫持的双向绑定。
常见的基于数据劫持的双向绑定有两种实现,一个是目前vue在用的object.defineproperty
,另一个是es2015中新增的proxy
,而vue的作者宣称将在vue3.0版本后加入proxy
从而代替object.defineproperty
,通过本文你也可以知道为什么vue未来会选择proxy
。
严格来讲proxy应该被称为『代理』而非『劫持』,不过由于作用有很多相似之处,我们在下文中就不再做区分,统一叫『劫持』。
我们可以通过下图清楚看到以上两种方法在双向绑定体系中的关系.
基于数据劫持的当然还有已经凉透的
object.observe
方法,已被废弃。
提前声明: 我们没有对传入的参数进行及时判断而规避错误,仅仅对核心方法进行了实现.
文章目录
- 基于数据劫持实现的双向绑定的特点
- 基于object.defineproperty双向绑定的特点
- 基于proxy双向绑定的特点
1.基于数据劫持实现的双向绑定的特点
1.1 什么是数据劫持
数据劫持比较好理解,通常我们利用object.defineproperty
劫持对象的访问器,在属性值发生变化时我们可以获取变化,从而进行进一步操作。
// 这是将要被劫持的对象 const data = { name: '', }; function say(name) { if (name === '古天乐') { console.log('给大家推荐一款超好玩的游戏'); } else if (name === '渣渣辉') { console.log('戏我演过很多,可游戏我只玩贪玩懒月'); } else { console.log('来做我的兄弟'); } } // 遍历对象,对其属性值进行劫持 object.keys(data).foreach(function(key) { object.defineproperty(data, key, { enumerable: true, configurable: true, get: function() { console.log('get'); }, set: function(newval) { // 当属性值发生变化时我们可以进行额外操作 console.log(`大家好,我系${newval}`); say(newval); }, }); }); data.name = '渣渣辉'; //大家好,我系渣渣辉 //戏我演过很多,可游戏我只玩贪玩懒月
1.2 数据劫持的优势
目前业界分为两个大的流派,一个是以react为首的单向数据绑定,另一个是以angular、vue为主的双向数据绑定。
其实三大框架都是既可以双向绑定也可以单向绑定,比如react可以手动绑定onchange和value实现双向绑定,也可以调用一些双向绑定库,vue也加入了props这种单向流的api,不过都并非主流卖点。
单向或者双向的优劣不在我们的讨论范围,我们需要讨论一下对比其他双向绑定的实现方法,数据劫持的优势所在。
- 无需显示调用: 例如vue运用数据劫持+发布订阅,直接可以通知变化并驱动视图,上面的例子也是比较简单的实现
data.name = '渣渣辉'
后直接触发变更,而比如angular的脏检测则需要显示调用markforcheck
(可以用zone.js避免显示调用,不展开),react需要显示调用setstate
。 - 可精确得知变化数据:还是上面的小例子,我们劫持了属性的setter,当属性值改变,我们可以精确获知变化的内容
newval
,因此在这部分不需要额外的diff操作,否则我们只知道数据发生了变化而不知道具体哪些数据变化了,这个时候需要大量diff来找出变化值,这是额外性能损耗。
1.3 基于数据劫持双向绑定的实现思路
数据劫持是双向绑定各种方案中比较流行的一种,最著名的实现就是vue。
基于数据劫持的双向绑定离不开proxy
与object.defineproperty
等方法对对象/对象属性的"劫持",我们要实现一个完整的双向绑定需要以下几个要点。
- 利用
proxy
或object.defineproperty
生成的observer针对对象/对象的属性进行"劫持",在属性发生变化后通知订阅者 - 解析器compile解析模板中的
directive
(指令),收集指令所依赖的方法和数据,等待数据变化然后进行渲染 - watcher属于observer和compile桥梁,它将接收到的observer产生的数据变化,并根据compile提供的指令进行视图渲染,使得数据变化促使视图变化
我们看到,虽然vue运用了数据劫持,但是依然离不开发布订阅的模式,之所以在系列2做了event bus的实现,就是因为我们不管在学习一些框架的原理还是一些流行库(例如redux、vuex),基本上都离不开发布订阅模式,而event模块则是此模式的经典实现,所以如果不熟悉发布订阅模式,建议读一下系列2的文章。
2.基于object.defineproperty双向绑定的特点
关于object.defineproperty
的文章在网络上已经汗牛充栋,我们不想花过多时间在object.defineproperty
上面,本节我们主要讲解object.defineproperty
的特点,方便接下来与proxy
进行对比。
对
object.defineproperty
还不了解的请阅读文档
两年前就有人写过基于object.defineproperty
实现的,想深入理解object.defineproperty
实现的推荐阅读,本文也做了相关参考。
上面我们推荐的文章为比较完整的实现(400行代码),我们在本节只提供一个极简版(20行)和一个简化版(150行)的实现,读者可以循序渐进地阅读。
2.1 极简版的双向绑定
我们都知道,object.defineproperty
的作用就是劫持一个对象的属性,通常我们对属性的getter
和setter
方法进行劫持,在对象的属性发生变化时进行特定的操作。
我们就对对象obj
的text
属性进行劫持,在获取此属性的值时打印'get val'
,在更改属性值的时候对dom进行操作,这就是一个极简的双向绑定。
const obj = {}; object.defineproperty(obj, 'text', { get: function() { console.log('get val'); }, set: function(newval) { console.log('set val:' + newval); document.getelementbyid('input').value = newval; document.getelementbyid('span').innerhtml = newval; } }); const input = document.getelementbyid('input'); input.addeventlistener('keyup', function(e){ obj.text = e.target.value; })
在线示例 极简版双向绑定 by iwobi () on codepen.
2.2 升级改造
我们很快会发现,这个所谓的双向绑定貌似并没有什么乱用。。。
原因如下:
- 我们只监听了一个属性,一个对象不可能只有一个属性,我们需要对对象每个属性进行监听。
- 违反开放封闭原则,我们如果了解开放封闭原则的话,上述代码是明显违反此原则,我们每次修改都需要进入方法内部,这是需要坚决杜绝的。
- 代码耦合严重,我们的数据、方法和dom都是耦合在一起的,就是传说中的面条代码。
那么如何解决上述问题?
vue的操作就是加入了发布订阅模式,结合object.defineproperty
的劫持能力,实现了可用性很高的双向绑定。
首先,我们以发布订阅的角度看我们第一部分写的那一坨代码,会发现它的监听、发布和订阅都是写在一起的,我们首先要做的就是解耦。
我们先实现一个订阅发布中心,即消息管理员(dep),它负责储存订阅者和消息的分发,不管是订阅者还是发布者都需要依赖于它。
let uid = 0; // 用于储存订阅者并发布消息 class dep { constructor() { // 设置id,用于区分新watcher和只改变属性值后新产生的watcher this.id = uid++; // 储存订阅者的数组 this.subs = []; } // 触发target上的watcher中的adddep方法,参数为dep的实例本身 depend() { dep.target.adddep(this); } // 添加订阅者 addsub(sub) { this.subs.push(sub); } notify() { // 通知所有的订阅者(watcher),触发订阅者的相应逻辑处理 this.subs.foreach(sub => sub.update()); } } // 为dep类设置一个静态属性,默认为null,工作时指向当前的watcher dep.target = null;
现在我们需要实现监听者(observer),用于监听属性值的变化。
// 监听者,监听对象属性值的变化 class observer { constructor(value) { this.value = value; this.walk(value); } // 遍历属性值并监听 walk(value) { object.keys(value).foreach(key => this.convert(key, value[key])); } // 执行监听的具体方法 convert(key, val) { definereactive(this.value, key, val); } } function definereactive(obj, key, val) { const dep = new dep(); // 给当前属性的值添加监听 let chlidob = observe(val); object.defineproperty(obj, key, { enumerable: true, configurable: true, get: () => { // 如果dep类存在target属性,将其添加到dep实例的subs数组中 // target指向一个watcher实例,每个watcher都是一个订阅者 // watcher实例在实例化过程中,会读取data中的某个属性,从而触发当前get方法 if (dep.target) { dep.depend(); } return val; }, set: newval => { if (val === newval) return; val = newval; // 对新值进行监听 chlidob = observe(newval); // 通知所有订阅者,数值被改变了 dep.notify(); }, }); } function observe(value) { // 当值不存在,或者不是复杂数据类型时,不再需要继续深入监听 if (!value || typeof value !== 'object') { return; } return new observer(value); }
那么接下来就简单了,我们需要实现一个订阅者(watcher)。
class watcher { constructor(vm, exporfn, cb) { this.depids = {}; // hash储存订阅者的id,避免重复的订阅者 this.vm = vm; // 被订阅的数据一定来自于当前vue实例 this.cb = cb; // 当数据更新时想要做的事情 this.exporfn = exporfn; // 被订阅的数据 this.val = this.get(); // 维护更新之前的数据 } // 对外暴露的接口,用于在订阅的数据被更新时,由订阅者管理员(dep)调用 update() { this.run(); } adddep(dep) { // 如果在depids的hash中没有当前的id,可以判断是新watcher,因此可以添加到dep的数组中储存 // 此判断是避免同id的watcher被多次储存 if (!this.depids.hasownproperty(dep.id)) { dep.addsub(this); this.depids[dep.id] = dep; } } run() { const val = this.get(); console.log(val); if (val !== this.val) { this.val = val; this.cb.call(this.vm, val); } } get() { // 当前订阅者(watcher)读取被订阅数据的最新更新后的值时,通知订阅者管理员收集当前订阅者 dep.target = this; const val = this.vm._data[this.exporfn]; // 置空,用于下一个watcher使用 dep.target = null; return val; } }
那么我们最后完成vue,将上述方法挂载在vue上。
class vue { constructor(options = {}) { // 简化了$options的处理 this.$options = options; // 简化了对data的处理 let data = (this._data = this.$options.data); // 将所有data最外层属性代理到vue实例上 object.keys(data).foreach(key => this._proxy(key)); // 监听数据 observe(data); } // 对外暴露调用订阅者的接口,内部主要在指令中使用订阅者 $watch(exporfn, cb) { new watcher(this, exporfn, cb); } _proxy(key) { object.defineproperty(this, key, { configurable: true, enumerable: true, get: () => this._data[key], set: val => { this._data[key] = val; }, }); } }
看下效果:
在线示例 双向绑定实现---无漏洞版 by iwobi () on codepen.
至此,一个简单的双向绑定算是被我们实现了。
2.3 object.defineproperty的缺陷
其实我们升级版的双向绑定依然存在漏洞,比如我们将属性值改为数组。
let demo = new vue({ data: { list: [1], }, }); const list = document.getelementbyid('list'); const btn = document.getelementbyid('btn'); btn.addeventlistener('click', function() { demo.list.push(1); }); const render = arr => { const fragment = document.createdocumentfragment(); for (let i = 0; i < arr.length; i++) { const li = document.createelement('li'); li.textcontent = arr[i]; fragment.appendchild(li); } list.appendchild(fragment); }; // 监听数组,每次数组变化则触发渲染函数,然而...无法监听 demo.$watch('list', list => render(list)); settimeout( function() { alert(demo.list); }, 5000, );
在线示例 双向绑定-数组漏洞 by iwobi () on codepen.
是的,object.defineproperty
的第一个缺陷,无法监听数组变化。
然而vue的文档提到了vue是可以检测到数组变化的,但是只有以下八种方法,vm.items[indexofitem] = newvalue
这种是无法检测的。
push() pop() shift() unshift() splice() sort() reverse()
其实作者在这里用了一些奇技淫巧,把无法监听数组的情况hack掉了,以下是方法示例。
const arymethods = ['push', 'pop', 'shift', 'unshift', 'splice', 'sort', 'reverse']; const arrayaugmentations = []; arymethods.foreach((method)=> { // 这里是原生array的原型方法 let original = array.prototype[method]; // 将push, pop等封装好的方法定义在对象arrayaugmentations的属性上 // 注意:是属性而非原型属性 arrayaugmentations[method] = function () { console.log('我被改变啦!'); // 调用对应的原生方法并返回结果 return original.apply(this, arguments); }; }); let list = ['a', 'b', 'c']; // 将我们要监听的数组的原型指针指向上面定义的空数组对象 // 别忘了这个空数组的属性上定义了我们封装好的push等方法 list.__proto__ = arrayaugmentations; list.push('d'); // 我被改变啦! 4 // 这里的list2没有被重新定义原型指针,所以就正常输出 let list2 = ['a', 'b', 'c']; list2.push('d'); // 4
由于只针对了八种方法进行了hack,所以其他数组的属性也是检测不到的,其中的坑很多,可以阅读上面提到的文档。
我们应该注意到在上文中的实现里,我们多次用遍历方法遍历对象的属性,这就引出了object.defineproperty
的第二个缺陷,只能劫持对象的属性,因此我们需要对每个对象的每个属性进行遍历,如果属性值也是对象那么需要深度遍历,显然能劫持一个完整的对象是更好的选择。
object.keys(value).foreach(key => this.convert(key, value[key]));
3.proxy实现的双向绑定的特点
proxy在es2015规范中被正式发布,它在目标对象之前架设一层“拦截”,外界对该对象的访问,都必须先通过这层拦截,因此提供了一种机制,可以对外界的访问进行过滤和改写,我们可以这样认为,proxy是object.defineproperty
的全方位加强版,具体的文档可以查看;
3.1 proxy可以直接监听对象而非属性
我们还是以上文中用object.defineproperty
实现的极简版双向绑定为例,用proxy进行改写。
const input = document.getelementbyid('input'); const p = document.getelementbyid('p'); const obj = {}; const newobj = new proxy(obj, { get: function(target, key, receiver) { console.log(`getting ${key}!`); return reflect.get(target, key, receiver); }, set: function(target, key, value, receiver) { console.log(target, key, value, receiver); if (key === 'text') { input.value = value; p.innerhtml = value; } return reflect.set(target, key, value, receiver); }, }); input.addeventlistener('keyup', function(e) { newobj.text = e.target.value; });
在线示例 proxy版 by iwobi () on codepen.
我们可以看到,proxy直接可以劫持整个对象,并返回一个新对象,不管是操作便利程度还是底层功能上都远强于object.defineproperty
。
3.2 proxy可以直接监听数组的变化
当我们对数组进行操作(push、shift、splice等)时,会触发对应的方法名称和length的变化,我们可以借此进行操作,以上文中object.defineproperty
无法生效的列表渲染为例。
const list = document.getelementbyid('list'); const btn = document.getelementbyid('btn'); // 渲染列表 const render = { // 初始化 init: function(arr) { const fragment = document.createdocumentfragment(); for (let i = 0; i < arr.length; i++) { const li = document.createelement('li'); li.textcontent = arr[i]; fragment.appendchild(li); } list.appendchild(fragment); }, // 我们只考虑了增加的情况,仅作为示例 change: function(val) { const li = document.createelement('li'); li.textcontent = val; list.appendchild(li); }, }; // 初始数组 const arr = [1, 2, 3, 4]; // 监听数组 const newarr = new proxy(arr, { get: function(target, key, receiver) { console.log(key); return reflect.get(target, key, receiver); }, set: function(target, key, value, receiver) { console.log(target, key, value, receiver); if (key !== 'length') { render.change(value); } return reflect.set(target, key, value, receiver); }, }); // 初始化 window.onload = function() { render.init(arr); } // push数字 btn.addeventlistener('click', function() { newarr.push(6); });
在线示例 proxy列表渲染 by iwobi () on codepen.
很显然,proxy不需要那么多hack(即使hack也无法完美实现监听)就可以无压力监听数组的变化,我们都知道,标准永远优先于hack。
3.3 proxy的其他优势
proxy有多达13种拦截方法,不限于apply、ownkeys、deleteproperty、has等等是object.defineproperty
不具备的。
proxy返回的是一个新对象,我们可以只操作新的对象达到目的,而object.defineproperty
只能遍历对象属性直接修改。
proxy作为新标准将受到浏览器厂商重点持续的性能优化,也就是传说中的新标准的性能红利。
当然,proxy的劣势就是兼容性问题,而且无法用polyfill磨平,因此vue的作者才声明需要等到下个大版本(3.0)才能用proxy重写。
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