深入理解AngularJs-scope的脏检查(一)
进入正文前的说明:本文中的示例代码并非angularjs源码,而是来自书籍<<build your own angularjs>>, 这本书的作者仅依赖jquery和lodash一步一步构建出angularjs的各核心模块,对全面理解angularjs有非常巨大的帮助。若有正在使用angulajs攻城拔寨并且希望完全掌握手中武器的小伙伴,相信能对你理解angularjs带来莫大帮助,感谢作者。
在这篇文章中,希望能让您理清楚以下几项与scope相关的功能:
1.dirty-checking(脏检测)核心机制,主要包括:$watch 和 $digest;
2.几种不同的触发$digest循环的方式:$eval, $apply, $evalasync, $applyasync;
3.scope的继承机制以及isolated scope;
4.依赖于scope的事件循环:$on, $broadcast, $emit.
现在开始我们的第一部分:scope和dirty-checking
dirty-checking(脏检测)原理简述:scope通过$watch方法向this.$$watchers数组中添加watcher对象(包含watchfn, listenerfn, valueeq, last 四个属性)。每当$digest循环被触发时,它会遍历$$watchers数组,执行watcher中的watchfn,获取当前scope上某属性的值(一个watcher对应scope上一个被监听属性),然后去同watcher中的last(上一次的值)做比较,若两值不相等,就执行listenerfn。
function scope() { this.$$watchers = []; // 监听器数组 this.$$lastdirtywatch = null; // 每次digest循环的最后一个脏的watcher, 用于优化digest循环 this.$$asyncqueue = []; // scope上的异步队列 this.$$applyasyncqueue = []; // scope上的异步apply队列 this.$$applyasyncid = null; //异步apply信息 this.$$postdigestqueue = []; // postdigest执行队列 this.$$phase = null; // 储存scope上正在做什么,值有:digest/apply/null this.$root = this; // rootscope this.$$listeners = {}; // 存储包含自定义事件键值对的对象 this.$$children = []; // 存储当前scope的儿子scope,以便$digest循环递归 }
实际上scope就是一个普通的javascript对象,一个类构造函数,可以通过new进行实例化。根据脏检测的原理,接下来,我们一起看看scope的$watch方法的实现。
/* $watch方法:向watchers数组中添加watcher对象,以便对应调用 */ scope.prototype.$watch = function(watchfn, listenerfn, valueeq) { var self = this; watchfn = $parse(watchfn); // watchdelegate: 针对watch expression是常量和 one-time-binding的情况,进行优化。在第一次初始化之后删除watch if(watchfn.$$watchdelegate) { return watchfn.$$watchdelegate(self, listenerfn, valueeq, watchfn); } var watcher = { watchfn: watchfn, listenerfn: listenerfn || function() {}, valueeq: !!valueeq, last: initwatchval }; this.$$watchers.unshift(watcher); this.$root.$$lastdirtywatch = null; return function() { var index = self.$$watchers.indexof(watcher); if(index >= 0) { self.$$watchers.splice(index, 1); self.$root.$$lastdirtywatch = null; } }; };
$watch方法的参数:
watchfn-监视表达式,在使用$watch时,通常是传入一个expression, 经过$parse服务处理后返回一个监视函数,提供动态访问scope上属性值的功能,可以看作 function() { return scope.somevalue; }。
listenerfn-监听函数,当$digest循环dirty时(即scope上$$watchers数组中有watcher监测到属性值变化时),执行的回调函数。
valueeq-是否全等监视,布尔值,valueeq默认为false,此时$watch对监视对象进行“引用监视”,如果被监视的表达式是原始数据类型,$watch能够发现改变。如果被监视的表达式是引用类型,由于引用类型的赋值只是将被赋值变量指向当前引用,故$watch认为没有改变。若需要对引用类型进行监视,则需要将valueeq设置为true,这是$watch会对被监视对象进行“全等监视”,在每次比较前会用angular.copy()对被监视对象进行深拷贝,然后用angular.equal()进行比对。虽然“全等监视”能够监视到所有改变,但如果被监视对象很大,性能肯定会大打折扣。所以应该根据实际情况来使用valueeq。
从代码中能够看出,$watch的功能其实非常简单,就是构造watcher对象,并将watcher对象插入到scope.$$watchers数组中,然后返回一个销毁当前watcher的函数。
接下来进入到脏检测最核心的部分:$digest循环
《build your own angularjs》的作者将$digest分成了两个函数:$digestonce 和 $digest。这虽然不用与框架源码,但能够使代码更易理解。两个函数实际上分别对应了$digest的内层循环和外层循环。代码如下:
内层循环
scope.prototype.$$digestonce = function() { var dirty; var continueloop = true; var self = this; this.$$everyscope(function(scope) { var newvalue, oldvalue; _.foreachright(scope.$$watchers, function(watcher) { try { if(watcher) { newvalue = watcher.watchfn(scope); oldvalue = watcher.last; if(!scope.$$areequal(newvalue, oldvalue, watcher.valueeq)) { scope.$root.$$lastdirtywatch = watcher; watcher.last = (watcher.valueeq ? _.clonedeep(newvalue) : newvalue); watcher.listenerfn(newvalue, (oldvalue === initwatchval? newvalue : oldvalue), scope); dirty = true; } else if(scope.$root.$$lastdirtywatch === watcher) { continueloop = false; return false; } } } catch(e) { console.error(e); } }); return continueloop; }); return dirty; };
代码中,$$everyscope是递归childscope执行回调函数的工具方法,后面会贴出。
$digestonce的核心逻辑就在$$everyscope方法的循环体内,即遍历scope.$$watchers, 比对新旧值,根据比对结果确定是否执行listenerfn,并向listenerfn中传入newvalue, oldvalue, scope供开发者获取。
示例代码第18行,watcher.last的赋值证实了上文提到的$watch的第三个参数valueeq的作用。
示例代码第23行,由于$digest循环会一直运行直到没有dirty watcher时,故单次$digest循环通过缓存最后一个dirty的watcher,在下一次$digest循环时如果遇到$$lastdirtywatcher就停止当前循环。这样做减少了遍历watcher的数量,优化了性能。
外层循环
在我们的示例中,外层循环即由 $digest来控制。$digest函数主要由do while循环体内调用$digestonce进行脏检测 以及 对其他一些异步操作的处理组成。代码如下:
// digest循环的外循环,保持循环直到没有脏值为止 scope.prototype.$digest = function() { var ttl = ttl; var dirty; this.$root.$$lastdirtywatch = null; this.$beginphase('$digest'); if(this.$root.$$applyasyncid) { cleartimeout(this.$root.$$applyasyncid); this.$$flushapplyasync(); } do { while (this.$$asyncqueue.length) { try { var asynctask = this.$$asyncqueue.shift(); asynctask.scope.$eval(asynctask.expression); } catch(e) { console.error(e); } } dirty = this.$$digestonce(); if((dirty || this.$$asyncqueue.length) && !(ttl--)) { this.$clearphase(); throw ttl + ' digest iterations reached'; } } while (dirty || this.$$asyncqueue.length); this.$clearphase(); while(this.$$postdigestqueue.length) { try { this.$$postdigestqueue.shift()(); } catch(e) { console.error(e); } } };
在这一节中我们的主要关注点是脏检测,异步任务相关的$$applyasync,$$flushapplyasync,$$asyncqueue,$$postdigestqueue之后再做分析。
示例代码第24行,调用$$digestonce,并把返回值赋值给dirty。在do while循环中,只要dirty为true,那么循环就会一直执行下去,直到dirty的值为 false。这就是脏检测机制的外层循环的实现,是不是觉得其实很简单呢,嘿嘿。
设想一下,某些值可能会在listenerfn中持续被改变并且,无法稳定下来,那势必会出现死循环。为了解决这个问题,angularjs使用 ttl(time to live)来对循环次数进行控制,超过最大次数,就会throw错误 并 告诉开发者循环可能永远不会稳定。
现在我们把注意力移到代码第26行的 if 代码块上,不难看出,这里是对最大$digest循环次数进行了限制,每执行一次do while循环的循环体,ttl就会自减1。当ttl值为0,再进行循环就会报错。当然咯,这个ttl的值也是能够进行配置的。
现在,相信小伙伴们对$digest循环已经比较清楚了吧~简单来说,dirty-checking就是依赖缓存在scope上的$$watchers和$digest循环来对值进行监听的。有了$digest,当然还需要有手段去触发它咯。
接下来,我们将进入第二部分:触发$digest循环 和 异步任务处理
$eval
说到触发$digest循环,大部分同学都会想到$apply。要说$apply就需要先说说$eval。
$eval使我们能够在scope的context中执行一段表达式,并允许传入locals object对当前scope context进行修改。
tip:$parse服务能够接受一个表达式或者函数作为参数,经过处理返回一个函数供开发者调用。这个函数有两个参数context object(通常就是scope),locals object(本地对象,常用来覆盖context中的属性)。
scope.prototype.$eval = function(expr, locals) { return $parse(expr)(this, locals); };
$apply
$apply 方法接收一个expression或者function作为参数,$apply通过$eval函数执行传入的expression 或 function。最终从$rootscope上触发$digest循环。
$apply 被认为是 使angularjs与第三方库混合使用最标准的方式。初学者朋友刚开始都会遇到用第三方库修改了scope上的属性或者被watch的属性,但并没有触发$digest循环,导致双向绑定失效的问题。此时,$apply就是解决这种情况的良药!
scope.prototype.$apply = function(expr) { try { this.$beginphase('$apply'); return this.$eval(expr); } finally { this.$clearphase(); this.$root.$digest(); } };
$apply本质上,就是用$eval执行了一段表达式,再调用rootscope的$digest方法。
有时候,当我们能够确定我们不需要从rootscope开始进行$digest循环时,我可以调用scope.digest() 来代替 $apply,这样能够带来性能的提升。
$evalasync
$evalasync 用于延迟执行一段表达式。通常我们更习惯使用$timeout服务来进行代码的延迟执行,但$timeout会将执行控制权交给浏览器,如果浏览器同时还需要执行诸如 ui渲染/事件控制/ajax 等任务时,我们代码延迟执行的时机就会变得非常不可控。
我们来看看$evalasync是如何让代码延迟执行的时机变得严格,可控的。
scope.prototype.$evalasync = function(expr) { var self = this; if(!self.$$phase && !self.$$asyncqueue.length) { settimeout(function() { if(self.$$asyncqueue.length) { self.$root.$digest(); } }, 0); } this.$$asyncqueue.push({ scope: this, expression: expr }); };
$evalasync方法的主要功能是从代码第11行开始,向$$asyncqueeu中添加对象。$$asyncqueue队列的执行是在$digest的do while循环中进行的。
while (this.$$asyncqueue.length) { try { var asynctask = this.$$asyncqueue.shift(); asynctask.scope.$eval(asynctask.expression); } catch(e) { console.error(e); } }
$evalasync的代码会在正在运行的$digest循环中被执行,如果当前没有正在运行的$digest循环,会自己延迟触发一个$digest循环来执行延迟代码。
$applyasync
$applyasync用于合并短时间内多次$digest循环,优化应用性能。
在日常开发工作中,常常会遇到要短时间内接收若干http响应,同时触发多次$digest循环的情况。使用$applyasync可合并若干次$digest,优化性能。
/* 这个方法用于 知道需要在短时间内多次使用$apply的情况, 能够对短时间内多次$digest循环进行合并, 是针对$digest循环的优化策略 */ scope.prototype.$applyasync = function(expr) { var self = this; self.$$applyasyncqueue.push(function() { self.$eval(expr); }); if(self.$root.$$applyasyncid === null) { self.$root.$$applyasyncid = settimeout(function() { self.$apply(_.bind(self.$$flushapplyasync, self)); }, 0); } };
$$postdigest
$$postdigest方法提供了在下一次digest循环后执行代码的方式,这个方法的前缀是"$$",是一个angularjs内部方法,应用开发极少用到。
此方法不自主触发$digest循环,而是在别处产生$digest循环之后执行。
/* $$postdigest 用于在下一次digest循环后执行函数队列 不同于applyasync 和 evalasync, 它不触发digest循环 */ scope.prototype.$$postdigest = function(fn) { this.$$postdigestqueue.push(fn); };
到这里,我们对脏检测的原理,即它的工作机制就了解的差不多了。希望这些知识能够帮助你更好的应用angularjs来开发,能够更轻松地定位错误。
下一章,我会继续为大家介绍文章开头提到的另外两处scope相关的特性。篇幅较长,感谢您的耐心阅读~也希望大家多多支持。
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