Labs 導讀
Vue.js是一款適用于構建用戶界面的漸進式JAVAScript框架。它由尤雨溪在2014年推出，并迅速成為最流行的前端框架之一。Vue.js的設計目標是通過簡單、靈活的API，提供一種高效、可復用和響應式的方式來構建現代化的Web應用程序。自Vue發行以來，就受到了國內外爆發式的關注，如今已經成為了最流行的前端框架之一，并且其已經具有了龐大的生態系統。Vue框架采用了MVVM的設計模式，本文簡單介紹Vue2中MVVM的實現。
Vue.js作為一款流行的前端框架，其整體框架的設計采用了前端框架中常用的MVVM設計模式，將視圖與數據相互解耦，分離了關注點并支持雙向數據綁定，使得頁面的變化呈響應式，能夠根據數據的變化而自動更新視圖。而Vue對MVVM模型的實現離不開數據的雙向綁定以及虛擬DOM的頁面渲染機制。本文接下來將從Vue的MVVM模型、數據雙向綁定的實現以及虛擬DOM機制分別展開介紹。
Part 01、 MVVM模型
MVVM即Model-View-ViewModel，是前端三大MV*（MVC、MVP、MVVM）模型之一，是 MVC 模型的改進版本。MVVM模型通過數據雙向綁定的方式來解耦視圖和模型，有助于從概念層面上將圖形用戶界面的開發與業務邏輯或后端邏輯的開發分離開來，從而使視圖不依賴于任何特定的模型平臺，其優勢在于明確地分離了界面和業務邏輯，使代碼更易于維護、重用和測試。MVVM指代了三個部分，具體如下：
1.Model（模型）：模型代表著應用程序中的數據和業務邏輯。在Vue.js中，模型可以是應用程序的數據對象、服務端API返回的數據，或者其他需要進行處理和展示的數據。
2.View（視圖）：視圖是用戶界面的可見部分，即用戶所看到和與之交互的界面元素。在Vue.js中，視圖由模板（Template）來定義，模板是一種聲明式的html擴展語法，在模板中可以使用Vue的指令、插值表達式等來動態渲染數據。
3.ViewModel（視圖模型）：視圖模型是連接視圖和模型的橋梁，負責處理視圖和模型之間的數據交互和邏輯控制。在Vue.js中，視圖模型由Vue實例來表示，它是一個JavaScript對象，包含了模板中所需的數據、方法和計算屬性等。
在Vue中，上圖Controller的功能便是通過數據的雙向綁定來實現的，而數據引發視圖的更新則是通過虛擬DOM來實現的。在運用MVVM設計模式的情況下，Vue的工作原理如下：
- 當用戶與視圖進行交互（例如點擊按鈕、輸入表單等），視圖觸發相應的事件。
- 視圖模型監聽這些事件，并根據業務邏輯更新模型的數據。
- 當數據發生變化時，模型發送通知給視圖模型，視圖模型根據變化更新視圖。
- 視圖根據最新的數據重新渲染，展示給用戶。
上述過程主要為數據更新時的執行邏輯，這個過程在Vue整個生命周期中屬于更新階段。而Vue 的生命周期實際上就是 Vue 組件從創建到銷毀的整個過程，被分為了四個階段，八個鉤子函數（可以理解為事件回調函數）。分別為創建階段、掛載階段、更新階段、銷毀階段，MVVM中視圖與模型的初始化和數據雙向綁定則在創建階段的beforeCreate以及掛在階段的mounted中實現。
Part 02、 數據雙向綁定的實現
Vue數據雙向綁定的實現實質上也就是MVVM中Controller的實現。Vue的數據雙向綁定是通過數據劫持結合發布/訂閱者的模式實現的，而數據劫持在Vue底層是通過Object.defineProperty()方法實現的。Object.defineProperty()方法是原生JS提供的一個定義對象屬性的接口，通過該方法的get和set配置項可以實現在一個對象中代理另一個對象的屬性變化，即getter和setter，這使得我們在訪問或修改對象的屬性時可以執行自定義的邏輯。
在Vue中，當我們定義一個響應式數據時，Vue會將該數據轉化為一個稱為“響應式代理對象”的對象（data配置項中的屬性）。在這個代理對象中，Vue就會使用Object.defineProperty()方法為對象中所有屬性定義一個getter和setter。從而當我們訪問響應式代理對象的屬性時，Vue的getter會被觸發，從而執行一些與數據相關的邏輯，例如依賴追蹤和通知訂閱者。而當我們修改響應式代理對象的屬性時，Vue的setter會被觸發，它會接收新的值并執行一些對應的更新操作，例如觸發視圖重新渲染。這種方式稱為“劫持”或“攔截”對象的訪問和修改操作，以實現數據的響應式。
在Vue劫持了所有需要監聽的所有屬性后，結合Vue的消息發布-訂閱模式，每當數據變化就會通過消息發布-訂閱模式的方式監測到數據的變化，并重新編譯視圖以此實現響應式。Vue中數據雙向綁定機制如圖所示，其中Dep 是訂閱收集器。
其中，Vue的數據監測也是通過數據劫持的方式實現的，但Vue只會對對象進行數據劫持為其生成setter和getter，而對于數組Vue并不會對其進行數據劫持。對于數組Vue的處理方式是監測數組數據調用的方法，當調用了能夠改變原數組的方法時，Vue會將該方法進行二次封裝。原本這些方法只做了他們原本該做的事情，但Vue包裝過之后，還加了一件事進去，即重新解析頁面生成虛擬DOM并執行diff算法生成新的DOM結構，交給瀏覽器進行頁面的更新渲染，以此實現對數組數據改變的響應。但是值得注意的是，那些不會引起原數組改變的方法以及通過數組索引直接進行修改而沒有調用任何方法的情況，Vue并不會監測到，因此也不會出現響應式的效果。
Part 03、 虛擬DOM機制
Vue的虛擬DOM是一種在內存中維護的輕量級DOM樹，在頁面初始渲染時生成，虛擬DOM機制的原理如下：
1）生成虛擬DOM：當Vue組件首次渲染時，會生成一個虛擬DOM樹，稱為初始虛擬 DOM。這棵樹的結構與實際的DOM結構相似，但是只是在內存中存在，并沒有直接渲染到頁面上。
2）更新虛擬DOM：當組件的狀態發生變化時，Vue 會生成一個新的虛擬DOM樹，稱為更新虛擬DOM。該樹與初始虛擬DOM相比，只有發生變化的部分會被重新創建，其余部分則會被復用。
3）對比并計算差異：Vue會對比初始虛擬DOM和更新虛擬DOM，找出兩棵樹之間的差異。這個過程稱為虛擬DOM的diff算法。通過這個算法，Vue可以高效地找出需要進行修改、添加或移除的節點。
4）批量更新真實DOM：根據差異的計算結果，Vue會將需要進行修改的部分同步到實際的DOM中。由于虛擬DOM是在內存中操作的，因此可以通過批量更新的方式，將多個DOM修改操作合并為一個，從而減少實際的DOM操作，提高性能。
在常規的直接操作實際DOM的方式下，頁面數據的每次改變都會引發瀏覽器重新計算和渲染整個DOM樹。這種操作會涉及到大量的DOM訪問和修改，而這些操作通常是相對較慢的，尤其在涉及復雜的頁面結構和大量的DOM元素時。在數據發生改變需要重新解析頁面結構的時候，Vue并不是直接將解析的頁面結構直接交給瀏覽器渲染，而是先根據虛擬DOM采用Diff算法計算出DOM中更新的部分，然后只交給瀏覽器更新的部分去渲染，從而減少瀏覽器對DOM的操作和頁面的重排重構，提高瀏覽器解析頁面的性能。所以本質上來說，虛擬DOM是利用了JS代碼的運行速度來減負了瀏覽器更新DOM的消耗。
Part 04、 總結
在Vue中，MVVM的實現主要是通過數據雙向綁定以及虛擬DOM實現的，在Vue中的具體實現則是通過Vue實例來完成的。在Vue實例的生命周期中，在創建階段生成Vue實例完成ViewModel的初始化；在掛載階段使用Object.defineProperty()方法來劫持和觀察數據對象的屬性訪問和修改，完成數據與視圖的數據雙向綁定；在更新階段應用虛擬DOM+Diff算法來高效地確定需要進行修改、添加或刪除的節點并將更新的節點交給瀏覽器渲染，而不是直接操作實際的DOM，提高了渲染效率。需要注意的是，在Vue中，虛擬DOM主要用于優化渲染性能，而非作為實現MVVM的核心機制。數據的雙向綁定才是MVVM模型的主要實現方式，虛擬DOM則是為了提高性能而引入的輔助手段。這樣，通過Vue實例作為ViewModel，開發者能夠更方便地管理和操作應用的界面和數據，實現了視圖和數據模型之間的雙向綁定，使代碼更具可讀性和可維護性。
