利用 JavaScript 数据绑定实现一个简单的 MVVM 库
MVVM 是 Web 前端一种非常流行的开发模式，利用 MVVM 可以使我们的代码更专注于处理业务逻辑而不是去关心 DOM 操作。目前著名的 MVVM 框架有 vue, avalon , ng 等，这些框架各有千秋，但是实现的思想大致上是相同的：数据绑定 + 视图刷新。出于好奇和一颗愿意折腾的心，我自己也沿着这个方向写了一个最简单的 MVVM 库 ( mvvm.js )，总共 2000 多行代码，指令的命名和用法与 vue 相似，在这里分享一下实现的原理以及我的代码组织思路。
思路整理
MVVM 在概念上是真正将视图与数据逻辑分离的模式，ViewModel 是整个模式的重点。要实现 ViewModel 就需要将数据模型（Model）和视图（View）关联起来，整个实现思路可以简单的总结成 5 点：
- 实现一个 Compiler 对元素的每个节点进行指令的扫描和提取；
- 实现一个 Parser 去解析元素上的指令，能够把指令的意图通过某个刷新函数更新到 dom 上（中间可能需要一个专门负责视图刷新的模块）比如解析节点
<p v-show="isShow"></p>时先取得 Model 中 isShow 的值，再根据 isShow 更改node.style.display从而控制元素的显示和隐藏; - 实现一个 Watcher 能将 Parser 中每条指令的刷新函数和对应 Model 的字段联系起来；
- 实现一个 Observer 使得能够对对象的所有字段进行值的变化监测，一旦发生变化时可以拿到最新的值并触发通知回调；
- 利用 Observer 在 Watcher 中建立一个对 Model 的监听 ，当 Model 中的一个值发生变化时，监听被触发，Watcher 拿到新值后调用在步骤 2 中关联的那个刷新函数，就可以实现数据变化的同时刷新视图的目的。
效果示例
首先粗看下最终的使用示例，与其他 MVVM 框架的实例化大同小异：
<div id="mobile-list">
<h1 v-text="title"></h1>
<ul>
<li v-for="item in brands">
<b v-text="item.name"></b>
<span v-show="showRank">Rank: {{item.rank}}</span>
</li>
</ul>
</div>
var element = document.querySelector('#mobile-list');
var vm = new MVVM(element, {
'title' : 'Mobile List',
'showRank': true,
'brands' : [
{'name': 'Apple', 'rank': 1},
{'name': 'Galaxy', 'rank': 2},
{'name': 'OPPO', 'rank': 3}
]
});
vm.set('title', 'Top 3 Mobile Rank List'); // => <h1>Top 3 Mobile Rank List</h1>
实现流程
我把 MVVM 分成了五个模块去实现： 编译模块 Compiler 、解析模块 Parser 、视图刷新模块 Updater 、数据订阅模块 Watcher 和 数据监听模块 Observer 。流程可以简述为：Compiler 编译好指令后将指令信息交给解析器 Parser 解析，Parser 更新初始值并向 Watcher 订阅数据的变化，Observer 监测到数据的变化然后反馈给 Watcher ，Watcher 再将变化结果通知 Updater 找到对应的刷新函数进行视图的刷新。
上述流程如图所示：
下文就介绍下这五个模块实现的基本原理（代码只贴重点部分，完整的实现请到我的 Github 翻阅）
1. 编译模块 Compiler
Compiler 的职责主要是对元素的每个节点进行指令的扫描和提取。因为编译和解析的过程会多次遍历整个节点树，所以为了提高编译效率在 MVVM 构造函数内部先将 element 转成一个文档碎片形式的副本 fragment 编译对象是这个文档碎片而不应该是目标元素，待全部节点编译完成后再将文档碎片添加回到原来的真实节点中。
vm.complieElement 实现了对元素所有节点的扫描和指令提取：
vm.complieElement = function(fragment, root) {
var node, childNodes = fragment.childNodes;
// 扫描子节点
for (var i = 0; i < childNodes.length; i++) {
node = childNodes[i];
if (this.hasDirective(node)) {
this.$unCompileNodes.push(node);
}
// 递归扫描子节点的子节点
if (node.childNodes.length) {
this.complieElement(node, false);
}
}
// 扫描完成，编译所有含有指令的节点
if (root) {
this.compileAllNodes();
}
}
vm.compileAllNodes 方法将会对 this.$unCompileNodes 中的每个节点进行编译（将指令信息交给 Parser ），编译完一个节点后就从缓存队列中移除它，同时检查 this.$unCompileNodes.length 当 length === 0 时说明全部编译完成，可以将文档碎片追加到真实节点上了。
2. 指令解析模块 Parser
当编译器 Compiler 把每个节点的指令提取出来后就可以给到解析器解析了。每一个指令都有不同的解析方法，所有指令的解析方法只要做好两件事：一是将数据值更新到视图上（初始状态），二是将刷新函数订阅到 Model 的变化监测中。这里以解析 v-text 为例描述一个指令的大致解析方法：
parser.parseVText = function(node, model) {
// 取得 Model 中定义的初始值
var text = this.$model[model];
// 更新节点的文本
node.textContent = text;
// 对应的刷新函数：
// updater.updateNodeTextContent(node, text);
// 在 watcher 中订阅 model 的变化
watcher.watch(model, function(last, old) {
node.textContent = last;
// updater.updateNodeTextContent(node, text);
});
}
3. 数据订阅模块 Watcher
上个例子，Watcher 提供了一个 watch 方法来对数据变化进行订阅，一个参数是模型字段 model 另一个是回调函数，回调函数是要通过 Observer 来触发的，参数传入新值 last 和 旧值 old , Watcher 拿到新值后就可以找到 model 对应的回调（刷新函数）进行更新视图了。model 和 刷新函数是一对多的关系，即一个 model 可以有任意多个处理它的回调函数（刷新函数），比如：v-text="title" 和 v-html="title" 两个指令共用一个数据模型字段。
添加数据订阅 watcher.watch 实现方式为：
watcher.watch = function(field, callback, context) {
var callbacks = this.$watchCallbacks;
if (!Object.hasOwnProperty.call(this.$model, field)) {
console.warn('The field: ' + field + ' does not exist in model!');
return;
}
// 建立缓存回调函数的数组
if (!callbacks[field]) {
callbacks[field] = [];
}
// 缓存回调函数
callbacks[field].push([callback, context]);
}
当数据模型的 field 字段发生改变时，Watcher 就会触发缓存数组中订阅了 field 的所有回调。
4. 数据监听模块 Observer
Observer 是整个 mvvm 实现的核心基础，看过有一篇文章说 O.o (Object.observe) 将会引爆数据绑定革命，给前端带来巨大影响力，不过很可惜，ES7 草案已经将 O.o 给废弃了！目前也没有浏览器支持！所幸的是还有 Object.defineProperty 通过拦截对象属性的存取描述符(get 和 set) 可以模拟一个简单的 Observer :
// 拦截 object 的 prop 属性的 get 和 set 方法
Object.defineProperty(object, prop, {
get: function() {
return this.getValue(object, prop);
},
set: function(newValue) {
var oldValue = this.getValue(object, prop);
if (newValue !== oldValue) {
this.setValue(object, newValue, prop);
// 触发变化回调
this.triggerChange(prop, newValue, oldValue);
}
}
});
然后还有个问题就是数组操作 ( push, shift 等) 该如何监测？所有的 MVVM 框架都是通过重写该数组的原型来实现的：
observer.rewriteArrayMethods = function(array) {
var self = this;
var arrayProto = Array.prototype;
var arrayMethods = Object.create(arrayProto);
var methods = 'push|pop|shift|unshift|splice|sort|reverse'.split('|');
methods.forEach(function(method) {
Object.defineProperty(arrayMethods, method, function() {
var i = arguments.length;
var original = arrayProto[method];
var args = new Array(i);
while (i--) {
args[i] = arguments[i];
}
var result = original.apply(this, args);
// 触发回调
self.triggerChange(this, method);
return result;
});
});
array.__proto__ = arrayMethods;
}
这个实现方式是从 vue 中参考来的，觉得用的很妙，不过数组的 length 属性是不能够被监听到的，所以在 MVVM 中应避免操作 array.length
5. 视图刷新模块 Updater
Updater 在五个模块中是最简单的，只需要负责每个指令对应的刷新函数即可。其他四个模块经过一系列的折腾，把最后的成果交给到 Updater 进行视图或者事件的更新，比如 v-text 的刷新函数为：
updater.updateNodeTextContent = function(node, text) {
node.textContent = text;
}
v-bind:style 的刷新函数：
updater.updateNodeStyle = function(node, propperty, value) {
node.style[propperty] = value;
}
双向数据绑定的实现
表单元素的双向数据绑定是 MVVM 的一个最大特点之一：
其实这个神奇的功能实现原理也很简单，要做的只有两件事：一是数据变化的时候更新表单值，二是反过来表单值变化的时候更新数据，这样数据的值就和表单的值绑在了一起。
数据变化更新表单值 利用前面说的 Watcher 模块很容易就可以做到：
watcher.watch(model, function(last, old) {
input.value = last;
});
表单变化更新数据 只需要实时监听表单的值得变化事件并更新数据模型对应字段即可：
var model = this.$model;
input.addEventListenr('change', function() {
model[field] = this.value;
});
其他表单 radio, checkbox 和 select 都是一样的原理。
以上，整个流程以及每个模块的基本实现思路都讲完了，如有说的不对写的不好的地方，希望大家能够在评论中批评指正！
结语
目前我的 mvvm.js 只是实现了最本的功能，以后我会继续完善、健壮它，如有兴趣欢迎一起探讨和改进~
附项目地址: https://github.com/tangbc/sugar