Vue.js源码（1）：Hello World的背后

下面的代码会在页面上输出Hello World，但是在这个new Vue()到页面渲染之间，到底发生了什么。这篇文章希望通过最简单的例子，去了解Vue源码过程。这里分析的源码版本是Vue.version = '1.0.20'

1. <div id="mountNode">{{message}}</div>  

1. var vm = new Vue({ 
2.     el: '#mountNode', 
3.     data: function () { 
4.         return { 
5.             message: 'Hello World' 
6.         }; 
7.     } 
8. }); 

这篇文章将要解决几个问题：

1. new Vue()的过程中，内部到底有哪些步骤
2. 如何收集依赖
3. 如何计算表达式
4. 如何表达式的值如何反应在DOM上的

简单来说过程是这样的：

1. observe: 把{message: 'Hello World'}变成是reactive的
2. compile: compileTextNode "{{message}}"，解析出指令(directive = v-text)和表达式(expression = message)，创建fragment(new TextNode)准备替换
3. link：实例化directive，将创建的fragment和directive链接起来，将fragment替换在DOM上
4. bind: 通过directive对应的watcher获取依赖(message)的值("Hello World")，v-text去update值到fragment上

详细过程，接着往下看。

构造函数

文件路径：src/instance/vue.js

1. function Vue (options) { 
2.   this._init(options) 
3. }  

初始化

这里只拿对例子理解最关键的步骤分析。文件路径：src/instance/internal/init.js

1. Vue.prototype._init = function (options) { 
2.     ... 
3.     // merge options. 
4.     options = this.$options = mergeOptions( 
5.       this.constructor.options, 
6.       options, 
7.       this 
8.     ) 
9.     ... 
10.     // initialize data observation and scope inheritance. 
11.     this._initState() 
12.     ... 
13.     // if `el` option is passed, start compilation. 
14.     if (options.el) { 
15.       this.$mount(options.el) 
16.     } 
17. } 

merge options

mergeOptions()定义在src/util/options.js文件中，这里主要定义options中各种属性的合并(merge)，例如：props, methods, computed, watch等。另外，这里还定义了每种属性merge的默认算法(strategy)，这些strategy都可以配置的，参考Custom Option Merge Strategy

在本文的例子中，主要是data选项的merge，在merge之后，放到$options.data中，基本相当于下面这样：

1. vm.$options.data = function mergedInstanceDataFn () { 
2.       var parentVal = undefined 
3.        
4.       // 这里就是在我们定义的options中的data 
5.       var childVal = function () { 
6.           return { 
7.               message: 'Hello World' 
8.           } 
9.       } 
10.        
11.       // data function绑定vm实例后执行，执行结果: {message: 'Hello World'} 
12.       var instanceData = childVal.call(vm) 
13.        
14.       // 对象之间的merge，类似$.extend，结果肯定就是：{message: 'Hello World'} 
15.       return mergeData(instanceData, parentVal) 
16. }  

init data

_initData()发生在_initState()中，主要做了两件事：

1. 代理data中的属性
2. observe data

文件路径：src/instance/internal/state.js

1. Vue.prototype._initState = function () { 
2.     this._initProps() 
3.     this._initMeta() 
4.     this._initMethods() 
5.     this._initData() // 这里 
6.     this._initComputed() 
7.   }  

属性代理(proxy)

把data的结果赋值给内部属性：文件路径：src/instance/internal/state.js

1. var dataFn = this.$options.data // 上面我们得到的mergedInstanceDataFn函数 
2. var data = this._data = dataFn ? dataFn() : {}  

代理(proxy)data中的属性到_data，使得vm.message === vm._data.message：

文件路径：src/instance/internal/state.js

1. /** 
2.   * Proxy a property, so that 
3.   * vm.prop === vm._data.prop 
4.   */ 
5. Vue.prototype._proxy = function (key) { 
6.     if (!isReserved(key)) { 
7.       var self = this 
8.       Object.defineProperty(self, key, { 
9.         configurable: true, 
10.         enumerable: true, 
11.         get: function proxyGetter () { 
12.           return self._data[key] 
13.         }, 
14.         set: function proxySetter (val) { 
15.           self._data[key] = val 
16.         } 
17.       }) 
18.     } 
19.   } 

observe

这里是我们的第一个重点，observe过程。在_initData()最后，调用了observe(data, this)对数据进行observe。在hello world例子里，observe()函数主要是针对{message: 'Hello World'}创建了Observer对象。

文件路径：src/observer/index.js

1. var ob = new Observer(value) // value = data = {message:'Hello World'} 

在observe()函数中还做了些能否observe的条件判断，这些条件有：

1. 没有被observe过(observe过的对象都会被添加__ob__属性)
2. 只能是plain object(toString.call(ob) === "[object Object]")或者数组
3. 不能是Vue实例(obj._isVue !== true)
4. object是extensible的(Object.isExtensible(obj) === true)

Observer

官网的Reactivity in Depth上有这么句话：

When you pass a plain JavaScript object to a Vue instance as its data option, Vue.js will walk through all of its properties and convert them to getter/setters

The getter/setters are invisible to the user, but under the hood they enable Vue.js to perform dependency-tracking and change-notification when properties are accessed or modified

Observer就是干这个事情的，使data变成“发布者”，watcher是订阅者，订阅data的变化。

在例子中，创建observer的过程是：

1. new Observer({message: 'Hello World'}) 
2. 实例化一个Dep对象，用来收集依赖
3. walk(Observer.prototype.walk())数据的每一个属性，这里只有message
4. 将属性变成reactive的(Observer.protoype.convert())

convert()里调用了defineReactive()，给data的message属性添加reactiveGetter和reactiveSetter

文件路径：src/observer/index.js

1. export function defineReactive (obj, key, value) { 
2.     ... 
3.     Object.defineProperty(obj, key, { 
4.     enumerable: true, 
5.     configurable: true, 
6.     get: function reactiveGetter () { 
7.       ... 
8.       if (Dep.target) { 
9.         dep.depend() // 这里是收集依赖 
10.         ... 
11.       } 
12.       return value 
13.     }, 
14.     set: function reactiveSetter (newVal) { 
15.       ... 
16.       if (setter) { 
17.         setter.call(obj, newVal) 
18.       } else { 
19.         val = newVal 
20.       } 
21.       ... 
22.       dep.notify() // 这里是notify观察这个数据的依赖（watcher） 
23.     } 
24.   }) 
25. } 

关于依赖收集和notify，主要是Dep类

文件路径：src/observer/dep.js

1. export default function Dep () { 
2.   this.id = uid++ 
3.   this.subs = [] 
4. } 

这里的subs是保存着订阅者(即watcher)的数组，当被观察数据发生变化时，即被调用setter，那么dep.notify()就循环这里的订阅者，分别调用他们的update方法。

但是在getter收集依赖的代码里，并没有看到watcher被添加到subs中，什么时候添加进去的呢?这个问题在讲到Watcher的时候再回答。

mount node

按照生命周期图上，observe data和一些init之后，就是$mount了，最主要的就是_compile。

文件路径：src/instance/api/lifecycle.js

1. Vue.prototype.$mount = function (el) { 
2.     ... 
3.     this._compile(el) 
4.     ... 
5.   }  

_compile里分两步：compile和link

compile

compile过程是分析给定元素(el)或者模版(template)，提取指令(directive)和创建对应离线的DOM元素(document fragment)。

文件路径：src/instance/internal/lifecycle.js

1. Vue.prototype._compile = function (el) { 
2.     ... 
3.     var rootLinker = compileRoot(el, options, contextOptions) 
4.     ... 
5.     var rootUnlinkFn = rootLinker(this, el, this._scope) 
6.     ... 
7.     var contentUnlinkFn = compile(el, options)(this, el) 
8.     ... 
9. } 

例子中compile #mountNode元素，大致过程如下：

1. compileRoot：由于root node(<div id="mountNode"></div>)本身没有任何指令，所以这里compile不出什么东西
2. compileChildNode：mountNode的子node，即内容为"{{message}}"的TextNode
3. compileTextNode：

3.1 parseText：其实就是tokenization(标记化：从字符串中提取符号，语句等有意义的元素)，得到的结果是tokens

3.2 processTextToken：从tokens中分析出指令类型，表达式和过滤器，并创建新的空的TextNode

3.3 创建fragment，将新的TextNode append进去

parseText的时候，通过正则表达式(/\{\{\{(.+?)\}\}\}|\{\{(.+?)\}\}/g)匹配字符串"{{message}}"，得出的token包含这些信息：“这是个tag，而且是文本(text)而非HTML的tag，不是一次性的插值(one-time interpolation)，tag的内容是"message"”。这里用来做匹配的正则表达式是会根据delimiters和unsafeDelimiters的配置动态生成的。

processTextToken之后，其实就得到了创建指令需要的所有信息：指令类型v-text，表达式"message"，过滤器无，并且该指令负责跟进的DOM是新创建的TextNode。接下来就是实例化指令了。

link

每个compile函数之后都会返回一个link function(linkFn)。linkFn就是去实例化指令，将指令和新建的元素link在一起，然后将元素替换到DOM tree中去。每个linkFn函数都会返回一个unlink function(unlinkFn)。unlinkFn是在vm销毁的时候用的，这里不介绍。

实例化directive：new Directive(description, vm, el)

description是compile结果token中保存的信息，内容如下：

1. description = { 
2.     name: 'text', // text指令 
3.     expression: 'message', 
4.     filters: undefined, 
5.     def: vTextDefinition 
6. } 

def属性上的是text指令的定义(definition)，和Custome Directive一样，text指令也有bind和update方法，其定义如下：

文件路径：src/directives/public/text.js

1. export default { 
2.  
3.   bind () { 
4.     this.attr = this.el.nodeType === 3 
5.       ? 'data' 
6.       : 'textContent' 
7.   }, 
8.  
9.   update (value) { 
10.     this.el[this.attr] = _toString(value) 
11.   } 
12. } 

new Directive()构造函数里面只是一些内部属性的赋值，真正的绑定过程还需要调用Directive.prototype._bind，它是在Vue实例方法_bindDir()中被调用的。

在_bind里面，会创建watcher，并第一次通过watcher去获得表达式"message"的计算值，更新到之前新建的TextNode中去，完成在页面上渲染"Hello World"。

watcher

For every directive / data binding in the template, there will be a corresponding watcher object, which records any properties “touched” during its evaluation as dependencies. Later on when a dependency’s setter is called, it triggers the watcher to re-evaluate, and in turn causes its associated directive to perform DOM updates.

每个与数据绑定的directive都有一个watcher，帮它监听表达式的值，如果发生变化，则通知它update自己负责的DOM。一直说的dependency collection就在这里发生。

Directive.prototype._bind()里面，会new Watcher(expression, update)，把表达式和directive的update方法传进去。

Watcher会去parseExpression：

文件路径：src/parsers/expression.js

1. export function parseExpression (exp, needSet) { 
2.   exp = exp.trim() 
3.   // try cache 
4.   var hit = expressionCache.get(exp) 
5.   if (hit) { 
6.     if (needSet && !hit.set) { 
7.       hit.set = compileSetter(hit.exp) 
8.     } 
9.     return hit 
10.   } 
11.   var res = { exp: exp } 
12.   res.get = isSimplePath(exp) && exp.indexOf('[') < 0 
13.     // optimized super simple getter 
14.     ? makeGetterFn('scope.' + exp) 
15.     // dynamic getter 
16.     : compileGetter(exp) 
17.   if (needSet) { 
18.     res.set = compileSetter(exp) 
19.   } 
20.   expressionCache.put(exp, res) 
21.   return res 
22. }  

这里的expression是"message"，单一变量，被认为是简单的数据访问路径(simplePath)。simplePath的值如何计算，怎么通过"message"字符串获得data.message的值呢?

获取字符串对应的变量的值，除了用eval，还可以用Function。上面的makeGetterFn('scope.' + exp)返回：

1. var getter = new Function('scope', 'return ' + body + ';') // new Function('scope', 'return scope.message;') 

Watch.prototype.get()获取表达式值的时候，

1. var scope = this.vm 
2. getter.call(scope, scope) // 即执行vm.message  

由于initState时对数据进行了代理(proxy)，这里的vm.message即为vm._data.message，即是data选项中定义的"Hello World"。

值拿到了，那什么时候将message设为依赖的呢?这就要结合前面observe data里说到的reactiveGetter了。

文件路径：src/watcher.js

1. Watcher.prototype.get = function () { 
2.   this.beforeGet()        // -> Dep.target = this 
3.   var scope = this.scope || this.vm 
4.   ... 
5.   var value value = this.getter.call(scope, scope) 
6.   ... 
7.   this.afterGet()         // -> Dep.target = null 
8.   return value 
9. }  

watcher获取表达式的值分三步：

1. beforeGet：设置Dep.target = this
2. 调用表达式的getter，读取(getter)vm.message的值，进入了message的reactiveGetter，由于Dep.target有值，因此执行了dep.depend()将target，即当前watcher，收入dep.subs数组里
3. afterGet：设置Dep.target = null

这里值得注意的是Dep.target，由于JS的单线程特性，同一时刻只能有一个watcher去get数据的值，所以target在全局下只需要有一个就可以了。

文件路径：src/observer/dep.js

1. // the current target watcher being evaluated. 
2. // this is globally unique because there could be only one 
3. // watcher being evaluated at any time. 
4. Dep.target = null  

就这样，指令通过watcher，去touch了表达式中涉及到的数据，同时被该数据(reactive data)保存为其变化的订阅者(subscriber)，数据变化时，通过dep.notify() -> watcher.update() -> directive.update() -> textDirective.update()，完成DOM的更新。

到这里，“Hello World”怎么渲染到页面上的过程基本就结束了。这里针对最简单的使用，挑选了最核心的步骤进行分析，更多内部细节，后面慢慢分享。

作者：外籍杰克

来源：51CTO