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前端面试题:这是我理解的MVVM,请注意查收

MVVM模式是什么?你是怎么理解MVVM原理的?理解它不只是应付面试,对VUE、Backbone.js、angular、Ember、avalon框架的设计模式也会有更进步一步的理解,有可能下一个流行框架就是你的杰作~~本篇文章最后也会实现了一个属于自己的简易MVVM库,里面实现了一个mvvm库应有基本功能~

      现在流行的前端框架也就是vue、react、angular了,在投递简历时,我们都可以看到任职要求会有最少熟悉这些框架中的一种,掌握这些框架就好像时多了一个轮子或者说是多了一个车,框架可以然我们快速的使用、复用处理一些问题。当然面试中不仅会问到这些只是的掌握情况,也会问些你的框架的理解,因为知其然也要知其所以然,我们这篇文章来了解MVVM框架模式~如果文章有问题,也请大家指正,不要打我啊~~

一、MVVM的概念

Mvvm定义MVVM是Model-View-ViewModel的简写。是一个软件架构设计模式,由微软 WPF 和 Silverlight 的架构师 Ken Cooper 和 Ted Peters 开发,是一种简化用户界面的事件驱动编程方式。由 John Gossman(同样也是 WPF 和 Silverlight 的架构师)于2005年在他的博客上发表。即模型-视图-视图模型。

二、MVVM的发展史

在了解MVVM之前,我们先回顾一下前端发展的历史。下面一趴是来自廖雪峰官方网站的内容,了解历史就会知道为啥MVVM会被使用,使用背景,当然也可以跳过直接看下一趴~

在上个世纪的1989年,欧洲核子研究中心的物理学家Tim Berners-Lee发明了超文本标记语言(HyperText Markup Language),简称HTML,并在1993年成为互联网草案。从此,互联网开始迅速商业化,诞生了一大批商业网站。

最早的HTML页面是完全静态的网页,它们是预先编写好的存放在Web服务器上的html文件。浏览器请求某个URL时,Web服务器把对应的html文件扔给浏览器,就可以显示html文件的内容了。

如果要针对不同的用户显示不同的页面,显然不可能给成千上万的用户准备好成千上万的不同的html文件,所以,服务器就需要针对不同的用户,动态生成不同的html文件。一个最直接的想法就是利用C、C++这些编程语言,直接向浏览器输出拼接后的字符串。这种技术被称为CGI:Common Gateway Interface。

很显然,像新浪首页这样的复杂的HTML是不可能通过拼字符串得到的。于是,人们又发现,其实拼字符串的时候,大多数字符串都是HTML片段,是不变的,变化的只有少数和用户相关的数据,所以,又出现了新的创建动态HTML的方式:ASP、JSP和PHP——分别由微软、SUN和开源社区开发。

在ASP中,一个asp文件就是一个HTML,但是,需要替换的变量用特殊的<%=var%>
标记出来了,再配合循环、条件判断,创建动态HTML就比CGI要容易得多。

但是,一旦浏览器显示了一个HTML页面,要更新页面内容,唯一的方法就是重新向服务器获取一份新的HTML内容。如果浏览器想要自己修改HTML页面的内容,就需要等到1995年年底,JavaScript被引入到浏览器。

有了JavaScript后,浏览器就可以运行JavaScript,然后,对页面进行一些修改。JavaScript还可以通过修改HTML的DOM结构和CSS来实现一些动画效果,而这些功能没法通过服务器完成,必须在浏览器实现。

用JavaScript在浏览器中操作HTML,经历了若干发展阶段:

第一阶段,直接用JavaScript操作DOM节点,使用浏览器提供的原生API:

var dom = document.getElementById('name');
dom.innerHTML = 'Homer';
dom.style.color = 'red';
复制代码

第二阶段,由于原生API不好用,还要考虑浏览器兼容性,jQuery横空出世,以简洁的API迅速俘获了前端开发者的芳心:

$('#name').text('Homer').css('color', 'red');

第三阶段,MVC模式,需要服务器端配合,JavaScript可以在前端修改服务器渲染后的数据。

现在,随着前端页面越来越复杂,用户对于交互性要求也越来越高,想要写出Gmail这样的页面,仅仅用jQuery是远远不够的。MVVM模型应运而生。

MVVM最早由微软提出来,它借鉴了桌面应用程序的MVC思想,在前端页面中,把Model用纯JavaScript对象表示,View负责显示,两者做到了最大限度的分离。

把Model和View关联起来的就是ViewModel。ViewModel负责把Model的数据同步到View显示出来,还负责把View的修改同步回Model。

ViewModel如何编写?需要用JavaScript编写一个通用的ViewModel,这样,就可以复用整个MVVM模型了。

三、正式的MVVM理解

  • MVVM模式

MVVM 的出现促进了 GUI 前端开发与后端业务逻辑的分离,极大地提高了前端开发效率。MVVM 的核心是 ViewModel 层,它就像是一个中转站(value converter),负责转换 Model 中的数据对象来让数据变得更容易管理和使用,该层向上与视图层进行双向数据绑定,向下与 Model 层通过接口请求进行数据交互,起呈上启下作用。如下图所示:


  •  MVVM组成部分


# View 层

View 是视图层,也就是用户界面。前端主要由 HTML 和 CSS 来构建,为了更方便地展现 ViewModel 或者 Model 层的数据,已经产生了各种各样的前后端模板语言,比如FreeMarker、Marko、Pug、Jinja2等等,各大 MVVM 框架如 avalon,Vue,Angular 等也都有自己用来构建用户界面的内置模板语言。

# Model 层

Model 是指数据模型,泛指后端进行的各种业务逻辑处理和数据操控,主要围绕数据库系统展开。

后端业务处理在这就不多赘述了,其实前端人员大多都不需要管,只要后端保证对外接口足够简单就行了,我请求api,你把数据返出来,咱俩就这点关系,其他都扯淡。

# ViewModel 层

ViewModel 是由前端开发人员组织生成和维护的视图数据层。mvvm模式的核心,它是连接view和model的桥梁。在这一层,前端开发者对从后端获取的 Model 数据进行转换处理,做二次封装,以生成符合 View 层使用预期的视图数据模型。需要注意的是 ViewModel 所封装出来的数据模型包括视图的状态和行为两部分,而 Model 层的数据模型是只包含状态的,比如页面的这一块展示什么,那一块展示什么这些都属于视图状态(展示),而页面加载进来时发生什么,点击这一块发生什么,这一块滚动时发生什么这些都属于视图行为(交互),视图状态和行为都封装在了 ViewModel 里。这样的封装使得 ViewModel 可以完整地去描述 View 层。由于实现了双向绑定,ViewModel 的内容会实时展现在 View 层,这是激动人心的,因为前端开发者再也不必低效又麻烦地通过操纵 DOM 去更新视图,MVVM 框架已经把最脏最累的一块做好了,我们开发者只需要处理和维护 ViewModel,更新数据视图就会自动得到相应更新,真正实现数据驱动开发。看到了吧,View 层展现的不是 Model 层的数据,而是 ViewModel 的数据,由 ViewModel 负责与 Model 层交互,这就完全解耦了 View 层和 Model 层,这个解耦是至关重要的,它是前后端分离方案实施的重要一环。

  • MVVM设计模式的优缺点:

     优点:

1、当然是最主要的双向绑定技术,单向绑定与双向绑定。

所谓单向绑定”就是ViewModel变化时,自动更新View

所谓双向绑定”就是在单向绑定的基础上View变化时,自动更新ViewModel

    我们可以先观察下MVVM框架和jQuery操作DOM相比有什么区别?

原来的html

<p>Hello, <span id="name">LEE</span>!</p><p>You are <span id="age">18</span>.</p>

展示


用jQuery修改name和age节点的内容:

var name = '修改';
var age =100;
 
$('#name').text(name);
$('#age').text(age);
复制代码

如果我们使用MVVM框架来实现同样的功能,我们首先并不关心DOM的结构,而是关心数据如何存储。最简单的数据存储方式是使用:

var person = {
    name: 'LEEt',
    age: 18
};
复制代码

我们把变量person看作Model,把HTML某些DOM节点看作View,并假定它们之间被关联起来了。

要把显示的name从LEE改为修改,把显示的age从18改为100,我们并不操作DOM,而是直接修改JavaScript对象:

person.name = '修改';

person.age = 100;
复制代码

这样可以看出,我们的关注点从如何操作DOM变成了如何更新JavaScript对象的状态,而操作JavaScript对象比DOM简单多了!

MVVM的设计思想:关注Model的变化,让MVVM框架去自动更新DOM的状态,从而把发者从操作DOM的繁琐步骤中解脱出来!

2、由于控制器的功能大都移动到View上处理,大大的对控制器进行了瘦身。

3、可以对View或ViewController的数据处理部分抽象出来一个函数处理model。这样它们专职页面布局和页面跳转,它们必然更一步的简化。

4、提高可维护性

5、可测试。界面素来是比较难于测试的,而现在测试可以针对ViewModel来写。

6、低耦合可重用:视图(View)可以独立于Model变化和修改,一个ViewModel可以绑定不同的"View"上,当View变化的时候Model不可以不变,当Model变化的时候View也可以不变。你可以把一些视图逻辑放在一个ViewModel里面,让很多view重用这段视图逻辑。

缺点:

  1. Bug很难被调试。因为使用双向绑定的模式,当你看到界面异常了,有可能是你View的代码有Bug,也可能是Model的代码有问题。数据绑定使得一个位置的Bug被快速传递到别的位置,要定位原始出问题的地方就变得不那么容易了。另外,数据绑定的声明是指令式地写在View的模版当中的,这些内容是没办法去打断点debug的。
  2. 一个大的模块中model也会很大,虽然使用方便了也很容易保证了数据的一致性,当时长期持有,不释放内存就造成了花费更多的内存。
  3. 对于大型的图形应用程序,视图状态较多,ViewModel的构建和维护的成本都会比较高。

  • MVVM的适用范围

从几个例子我们可以看到,MVVM最大的优势是编写前端逻辑非常复杂的页面,尤其是需要大量DOM操作的逻辑,利用MVVM可以极大地简化前端页面的逻辑。

但是MVVM不是万能的,它的目的是为了解决复杂的前端逻辑。对于以展示逻辑为主的页面,例如,新闻,博客、文档等,不能使用MVVM展示数据,因为这些页面需要被搜索引擎索引,而搜索引擎无法获取使用MVVM并通过API加载的数据。

所以,需要SEO(Search Engine Optimization)的页面,不能使用MVVM展示数据。不需要SEO的页面,如果前端逻辑复杂,就适合使用MVVM展示数据,例如,工具类页面,复杂的表单页面,用户登录后才能操作的页面等等。当然可能现在有了ssr。

常用的MVVM框架有:

Angular:Google出品,名气大,但是学习难度有些大;适合PC,代码结构会比较清晰;

Backbone.js:入门非常困难,因为自身API太多;

Ember:一个大而全的框架,想写个Hello world都很困难。

Avalon:属于轻量级的,并且对老的浏览器支持程度较高,最低支持到IE6,所以适合兼容老刘浏览器的项目;

Vue:主打轻量级,仅作为MV*中的视图部分使用,优点轻量级,易学易用,缺点是大项目的时候还要配合其他框架或者库来使用,比较麻烦

四、实现MVVM的js库

目前实现数据双向绑定主要有一下几种方式:

  1. 脏值检测(angular):

以典型的mvvm框架angularjs为代表,angular通过检查脏数据来进行UI层的操作更新。关于angular的脏检测,有几点需要了解些:

  • l脏检测机制并不是使用定时检测。
  • l脏检测的时机是在数据发生变化时进行。
  • l angular对常用的dom事件,xhr事件等做了封装, 在里面触发进入angular的digest流程。
  • l在digest流程里面, 会从rootscope开始遍历, 检查所有的watcher。 (关于angular的具体设计可以看其他文档,这里只讨论数据绑定),那我们看下脏检测该如何去做:主要是通过设置的数据来需找与该数据相关的所有元素,然后再比较数据变化,如果变化则进行指令操作。
  2.前端数据劫持(Hijacking)(vue):基本思路:通过Object.defineProperty() 去劫持数据每个属性对应的getter和setter。当有数据读取和赋值操作时则调用节点的指令,这样使用最通用的=等号赋值就可以了。

  3.发布-订阅模式(backbone):通过发布消息,订阅消息进行数据和视图的绑定监听。

比较老的实现方式,使用观察者编程模式,主要思路是通过在数据对象上定义get和set方法等,调用时手动调用get或set数据,改变数据后触发UI层的渲染操作;以视图驱动数据变化的场景主要应用与input、select、textarea等元素,当UI层变化时,通过监听dom的change,keypress,keyup等事件来触发事件改变数据层的数据。整个过程均通过函数调用完成。


代码实现思路:(类似实现VUE的一个实现MVVM的库)


模拟的是VUE的MVVM库使用数据劫持思路实现,MVVM,上图为基本思路图。如上图所示,我们可以看到,整体实现分为已下步骤

1、实现一个Observer,对数据进行劫持,通知数据的变化(将使用的要点为:Object.defineProperty()方法)

2、实现一个Compile,对指令进行解析,初始化视图,并且订阅数据的变更,绑定好更新函数

3、实现一个Watcher,将其作为以上两者的一个中介点,在接收数据变更的同时,让Dep添加当前Watcher,并及时通知视图进行update

4、实现一些VUE的其他功能(Computed、menthods)

5、实现MVVM,整合以上几点,作为一个入口函数

以下为代码部分:

Html:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
 
<head>
<meta charset="UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
<title>
实现MVVM的js库(模拟vue实现功能)</title>

<script src="./MVVM.js"></script>
</head>
 
<body>
 
<div id="app">
<input type="text" v-model="person.name">
<p>
hello,{{person.name}}
</p>
<p>You are:{{person.age}}</p>
<!-- computed属性如果数据不变化 视图不更新 -->
<p>{{getNewName}}</p>
<button type="button" name="button" v-on:click="testToggle">
修改名字</button>

</div>
 
<script>
let vm = new Vue({
el: '#app',
data: {
person: {
name: 'lee',
age: 18
}
},
methods: {
testToggle(){
this.person.name = '修改后的名字:哈哈';
}
},
computed: {
getNewName(){
return this.person.name+' 是要成为海贼王的人'
}
},
})
</script>
</body>
</html>
复制代码


js:

// 2019-4-4
// lee 
// 草履虫的思考
// 简单模拟vue实现MVVM
/**
 * 实现一个Vue的类
 * 1、实现一个Observer,对数据进行劫持,通知数据的变化(将使用的要点为:Object.defineProperty()方法)
2、实现一个Compile,对指令进行解析,初始化视图,并且订阅数据的变更,绑定好更新函数ComplieUtil解析指令的公共方法
3、实现一个Watcher,将其作为以上两者的一个中介点,在接收数据变更的同时,让Dep添加当前Watcher,并及时通知视图进行update
4、实现一些VUE的其他功能(Computed、menthods)
 */
// 观察者模式(发布订阅)
class Dep {
    constructor() {
        this.subs = []; //存放所有watcher
    }
    // 订阅 添加watcher
    addSub(watcher) {
        this.subs.push(watcher);
    }
    // 发布
    notify() {
        this.subs.forEach(watcher => watcher.update());
    }
}
// 观察者 vm.$watch(vm,'person.name',(newVal)=>{ })
class Watcher {
    constructor(vm, expr, cb) {
        this.vm = vm;
        this.expr = expr;
        this.cb = cb;
        // 默认存储一个老值
        this.oldValue = this.get();
    }
 
    get() {
        Dep.target = this;
        // 取值 把这个观察者和数据关联起来
        let val = ComplieUtil.getVal(this.vm,this.expr);
        Dep.target = null;
        return val;
    }
    // 更新操作 数据变化后 会调用观察者中的update方法
    update() {
        let newVal = ComplieUtil.getVal(this.vm,this.expr);
        if (newVal !== this.oldValue) {
            this.cb(newVal);
        }
    }
}
 
// 实现数据劫持作用
class Observer {
    constructor(data) {
        this.observer(data);
    }
    observer(data) {
        // 如果是对象才观察
        if (data && typeof data === 'object') {
            for (let key in data) {
                this.defineReactive(data, key, data[key])
            }
        }
    }
 
    defineReactive(obj, key, value) {
        this.observer(value);
        // 给每个属性 都加上具有发布订阅的功能
        let dep = new Dep();
        Object.defineProperty(obj, key, {
            enumerable: true,   // 可枚举
            configurable: true, // 可重新定义
            get() {
                // 创建watcher时 会取到对应的内容,并且把watcher放到全局上
                Dep.target && dep.addSub(Dep.target);
                return value;
            },
            set: (newVal) => { // {person:{name:'lee'}
                // 数据没有变不需要更新
                if (newVal != value) {
                    // 需要递归
                    this.observer(newVal);
                    value = newVal;
                    dep.notify();
                }
            }
        })
    }
}
// 编译器
class Complier {
    constructor(el, vm) {
        // 判断el属性是不是一个元素 如果不是元素 那就获取他 (因为在vue的el中可能是el:'#app'
        // 或者document.getElementById('app')
 
        this.el = this.isElementNode(el) ? el : document.querySelector(el);
        this.vm = vm;
        // 把当前节点中的元素 获取到 放到内存中
        let fragment = this.nodeFragMent(this.el);
 
        // 把节点中的内容进行替换
 
        // 编译模板 用数据编译
        this.complie(fragment);
        // 把内容在塞到页面中
        this.el.appendChild(fragment);
    }
 
    isElementNode(node) { //是不是元素节点
        return node.nodeType === 1;
    }
    //  把节点移动到内存中
    nodeFragMent(node) {
        let frag = document.createDocumentFragment();
        let firstChild;
        while (firstChild = node.firstChild) {
            // appendChild 具有移动性 
            frag.appendChild(firstChild);
        }
        return frag;
    }
    // 是不是指令 
    isDirective(attrName) {
        return attrName.startsWith('v-');
    }
    // 编译元素
    complieElement(node) {
        let attr = node.attributes;
        [...attr].forEach(item => {
            // item 有key = value ,type="text" v-model="person.name"
            let {
                name,
                value: expr
            } = item;
            if (this.isDirective(name)) {
                // v-mode v-html v-bind...
                let [, directive] = name.split('-');
               let [directiveName,eventName] = directive.split(':');
                console.log(node, expr, this.vm, eventName);
                // ComplieUtil[directive](node, expr, this.vm);
                ComplieUtil[directiveName](node, expr, this.vm, eventName);
            }
        })
    }
    // 编译文本
    // 判断当前文本节点中内容是否包括{{}}
    complieText(node) {
        let content = node.textContent;
        var reg = /\{\{(.+?)\}\}/;
        if (reg.test(content)) {
            ComplieUtil['text'](node, content,this.vm); //{{}}
        }
    }
    // 用来编译内存中的dom节点
    complie(node) {
        let childNode = node.childNodes;
        // childNode 是类数组 转换为数组
        [...childNode].forEach(item => {
            // 元素 查找v-开头
            if (this.isElementNode(item)) {
                this.complieElement(item);
                //如果是元素的话  需要把自己传进去
                // 在去遍历子节点
                this.complie(item);
                //    文本 查找{{}}内容
            } else {
                this.complieText(item);
            }
        })
 
    }
}
// 编译工具
ComplieUtil = {
    // 解析v-model指令
    // node是节点 expr是表达式 vm是实例 person.name vm.$data 解析v-model
    model(node, expr, vm) {
        // 给输入框赋予value属性 node.value = xxx
        let fn = this.updater['modelUpdater'];
        let val = this.getVal(vm, expr);
        // 给输入框加一个观察者 如果稍后数据更i性能了会触发此方法,数据会更新
        new Watcher(vm, expr, (newVal) => {
            fn(node, newVal);
        });
        // 输入事件
        node.addEventListener('input',(e)=>{
            let val = e.target.value; //获取用户输入的内容
            this.setVal(vm, expr, val);
        });
        fn(node, val);
    },
    html() {
 
    },
    // 返回了一个全的字符串
    getContentVal(vm, expr) {
        return expr.replace(/\{\{(.+?)\}\}/g, (...args) => {
            return this.getVal(vm, args[1]);
        });
    },
    text(node, expr, vm) { //expr {{a}} {{b}} {{person.name}}
        let content = expr.replace(/\{\{(.+?)\}\}/g, (...args) => {
        //给表达式{{}}都加上观察者    
            new Watcher(vm, args[1], () => {
                fn(node, this.getContentVal(vm, expr));
            });
            return this.getVal(vm, args[1]);
        });
        let fn = this.updater['textUpdater'];
        fn(node, content);
    },
    on(node, expr, vm,eventName){ //v-on:click
        console.log(node, expr, vm, eventName);
        node.addEventListener(eventName,(e)=>{
            vm[expr].call(vm,e );
        });
       
    },
    updater: {
        modelUpdater(node, value) {
            node.value = value;
        },
        htmlUpdater() {},
        // 处理文本节点
        textUpdater(node, value) {
            node.textContent = value;
        }
    },
    //根据表达式取到的对应的数据  vm.$data expr是如 'person.name'
    getVal(vm, expr) {
      return  expr.split('.').reduce((data, cur) => {
            return data[cur];
        }, vm.$data);
    },
    setVal(vm, expr,value){
        expr.split('.').reduce((data, cur,index,arr) => {
           if(index == arr.length-1){ //索引是最后一项 
               return data[cur] = value;
           }
            return data[cur];
        }, vm.$data);
    }
}
class Vue {
    constructor(options) {
        this.$el = options.el;
        this.$data = options.data;
        let computed = options.computed;
        let methods = options.methods;
        // 根元素存在在编译模板
        if (this.$el) {
            // 把数据 全部转化成用Object.defineProperty来定义
            new Observer(this.$data);
 
 
            // 实现methods中的方法
            for (let key in methods) { 
                Object.defineProperty(this, key, {
                    get() {
                        return methods[key]; //进行了转化操作
                    }
                });
            }
            // 实现computed中的方法
            for (let key in computed) { //有依赖关系
                Object.defineProperty(this.$data, key, {
                    get() {
                        return computed[key].call(this); //进行了转化操作
                    }
                });
            }
               // 把数据获取操作 都代理到vm.$data
            this.proxy(this.$data);
            new Complier(this.$el, this);
        }
 
    }
    // 代理 去掉$data
    proxy(data){
        for(let key in data){
            Object.defineProperty(this,key,{
                get(){
                    return data[key]; //进行了转化操作
                }
            });
        }
    }
}


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