angular的ViewModel设计

angular的ViewModel有一个专门的官方术语叫$scope,它只是一个普通构造器（Scope）的实例。换言之，它是一个普通的JS对象。为了实现MVVM框架通常宣传的那种“改变数据即改变视图”的魔幻效果，它得装备上更多更强大的外挂。

<div ng-app="myApp" ng-controller="myCtrl">

名: <input type="text" ng-model="firstName"><br>
姓: <input type="text" ng-model="lastName"><br>
<br>
姓名: {{firstName + " " + lastName}}

</div>

<script>
var app = angular.module('myApp',[]);
app.controller('myCtrl',function($scope) {
    $scope.firstName = "John";
    $scope.lastName = "Doe";
});
</script>

app.controller会产生一个$scope对象,这个$scope是传进去的。相当于:

var $scope = new Scope();
$scope.firstName = 'Jane';
$scope.lastName = 'Smith';

相对于avalon将所有vm扁平化地放到avalon.vmodels中，angular则倾向将$scope对象以树的形式组织起来。

function Scope() {
this.$id = nextUid();
      this.$$phase = this.$parent = this.$$watchers =
                     this.$$nextSibling = this.$$prevSibling =
                     this.$$childHead = this.$$childTail = null;
      this.$root = this;
      this.$$destroyed = false;
      this.$$listeners = {};
      this.$$listenerCount = {};
      this.$$watchersCount = 0;
      this.$$isolateBindings = null;
}

其中$parent、$$nextSibling,$$prevSibling,$$childHead,$$childTail,$root是指向其他$scope对象。 $$watchers是绑定对象的订阅数组，$$watchersCount是其长度， $$listeners 是放手动触发的函数，$$listenerCount是其长度。

由于angular是一个普通的JS对象，当属性发生变化时，它本身不可能像avalon那么灵敏地跑去$fire。 于是它实现了一套复杂的$fire方法，但它不叫$fire,叫做$digest。

换言之，avalon的$watch对应angular的$watch，此外它还有$watchGroup,$watchCollection。avalon的$fire方法对应angular的$digest， 为了安全，它外面还有$applyAsync， $apply,$evalAsync等几个壳函数。它们共同构成angular的监控系统。$watch和$digest是相辅相成的。两者一起，构成了angular作用域的核心功能：数据变化的响应。

先看$watch方法， 传参比avalon复杂多，但结果都是返回一个移除监听的函数：

Scope.prototype.$watch: function(watchExp,listener,objectEquality,prettyPrintExpression) {
  //将表达式转换为求值函数
    var get = $parse(watchExp); 

    if (get.$$watchDelegate) {
      return get.$$watchDelegate(this,get,watchExp);
    }
    
    var scope = this,//所有绑定对象都放在一个数组中，因此存在性能问题
        array = scope.$$watchers,//构建绑定对象
        watcher = {
          fn: listener,//刷新函数
          last: initWatchVal,//旧值
          get: get,//求值函数
          exp: prettyPrintExpression || watchExp,//表达式
          eq: !!objectEquality// 比较方法
        };

    lastDirtyWatch = null;

    if (!isFunction(listener)) {
      watcher.fn = noop;
    }

    if (!array) {
      array = scope.$$watchers = [];
    }
    array.unshift(watcher);
    incrementWatchersCount(this,1);

    return function deregisterWatch() {//移除绑定对象
      if (arrayRemove(array,watcher) >= 0) {
        incrementWatchersCount(scope,-1);
      }
      lastDirtyWatch = null;
    };
},

而$digest则复杂多了，我们先实现它的一个简化版，遍历其所有绑定对象，执行其刷新函数。

Scope.prototype.$digest = function() {
  var list = this.$$watchers || []
  list.forEach(function(watch) {
    var newValue = watch.get()
    var oldValue = watch.last;
    if (newValue !== oldValue) {
      watch.fn(newValue,oldValue,self);
    }
    watch.last = newValue;
  })
}

到目前为止，它的逻辑与 avalon的一样，但要明白一点，avalon的监控是智能的，如果更新A属性，导致了B属性也发生变化，那么avalon也连忙更新B涉及的视图。而angular的$$watcher 里面都是一个个普通对象，假如里面有A，B两个对象。先执行A，A值没有变化，再执行B，B变化了，但B在变化时的同时，也修改了A值。但这时，循环已经完毕。B涉及的视图变动 ，A没有变动，这就不合理了。因此，我们需要在某个绑定对象发生了一次改动后，再重新检测这个数组。

我们把现在的$digest函数改名为$$digestOnce，它把所有的监听器运行一次，返回一个布尔值，表示是否还有变更了：

Scope.prototype.$$digestOnce = function() {
  var self  = this;
  var dirty;
  _.forEach(this.$$watchers,function(watch) {
    var newValue = watch.get();
    var oldValue = watch.last;
    if (newValue !== oldValue) {
      watch.fn(newValue,self);
      dirty = true;
    }
    watch.last = newValue;
  });
  return dirty;
};

然后，我们重新定义$digest，它作为一个“外层循环”来运行，当有变更发生的时候，调用$$digestOnce：

Scope.prototype.$digest = function() {
  var dirty;
  do {
    dirty = this.$$digestOnce();
  } while (dirty);
};

$digest现在至少运行每个监听器一次了。如果第一次运行完，有监控值发生变更了，标记为dirty，所有监听器再运行第二次。这会一直运行，直到所有监控的值都不再变化，整个局面稳定下来了。

但这里面有一个风险，比如A的求值函数里会修改B， B的求值函数又修改A，那么大家都无法稳定下来，不断死循环。因此我们得把digest的运行控制在一个可接受的迭代数量内。如果这么多次之后，作用域还在变更，就勇敢放手，宣布它永远不会稳定。在这个点上，我们会抛出一个异常，因为不管作用域的状态变成怎样，它都不太可能是用户想要的结果。

迭代的最大值称为TTL（short for Time To Live）。这个值默认是10，可能有点小（我们刚运行了这个digest 成千上万次），但是记住这是一个性能敏感的地方，因为digest经常被执行，而且每个digest运行了所有的监听器。

Scope.prototype.$digest = function() {
  var ttl = 10;
  var dirty;
  do {
    dirty = this.$$digestOnce();
    if (dirty && !(ttl--)) {
      throw "10 digest iterations reached";
    }
  } while (dirty);
};

但这只是模拟了angular的$digest的冰山一角，可见没有访问器属性这高阶魔法，想实现MVVM是非常麻烦与复杂，并且用户使用起来也别扭。

有关$digest的源码与解决可见这里

https://github.com/angular/an...

http://www.cnblogs.com/xuezhi...

我们再看$digest 是怎么与angular的ng-model 关联在一起。

ng-model指令有一个$post方法，它在里面进行绑定事件，如果用户提供了updateOn这个选项，选项是一些事件名，那么它就为元素绑定对应的事件，否则就绑定blur方法

post: function ngModelPostLink(scope,element,attr,ctrls) {
  var modelCtrl = ctrls[0];
  if (modelCtrl.$options.getOption('updateOn')) {
    element.on(modelCtrl.$options.getOption('updateOn'),function(ev) {
      modelCtrl.$$debounceViewValueCommit(ev && ev.type);
    });
  }
  function setTouched() {
    modelCtrl.$setTouched();
  }
  element.on('blur',function() {
    if (modelCtrl.$touched) return;

    if ($rootScope.$$phase) {
      scope.$evalAsync(setTouched);
    } else {
      scope.$apply(setTouched);
    }
  });
}

我们先看blur的回调，里面$evalAsync与$apply方法，它们里面就会调用$digest，进行脏检测。

$evalAsync: function(expr,locals) {
  if (!$rootScope.$$phase && !asyncQueue.length) {
    $browser.defer(function() {
      if (asyncQueue.length) {
        $rootScope.$digest();
      }
    });
  }

 //...略
},$apply: function(expr) {
  try {
    beginPhase('$apply');
    //...略
  } finally {
    try {
      $rootScope.$digest();
    } catch (e) {
      $exceptionHandler(e);
      throw e;
    }
  }
},

再看$$debounceViewValueCommit方法，里面也有一个$apply方法。换言之，殊途同归，全部汇在$digest里面处理。

但如果许多地方同时发生改变，会不会将它搞死呢？不会，我们留意一下$digest的源码最上方有一句 beginPhase('$digest'),临结束时也有一句clearPhase()。$apply 里面也是 beginPhase('$apply')与clearPhase()，它们标识这个$scope对象进行脏检测，直接抛错。

function beginPhase(phase) {
     if ($rootScope.$$phase) {
       throw $rootScopeMinErr('inprog','{0} already in progress',$rootScope.$$phase);
     }

     $rootScope.$$phase = phase;
}

 function clearPhase() {
   $rootScope.$$phase = null;
 }

但$apply会将错误catch住，不让它影响程序继续运行。这就是官方推我们使用$apply驱动程序运行，而不直接用$digest的缘故。

通过上面的分析，avalon与angular的设计重点是不同的，avalon是忙于发掘语言特征，通过访问器中的setter与getter将其那个简单的观察者模式放进去。angular则忙于构建其复杂无比的观察者模式（本节没有展现其全貌，它除了$$watchers队列，还有asyncQueue队列，postDigestQueue队列，applyAsyncQueue队列）， 并且为了diff新旧值的不同，发展出一套名叫脏检测的机制。

from 《javascript框架设计》第三版，敬请期待

（编辑：李大同）

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