Hongmeng 시스템 JavaScript 프레임워크의 해부학적 분석

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이전 글에서 Hongmeng의 Javascript 프레임워크를 소개한 적이 있는데, 이 기간 동안 드디어 JS 웨어하우스를 컴파일하고 합격했습니다. 함정에 빠져 여러 PR에 기여했습니다. 오늘은 Hongmeng 시스템의 JS 프레임워크를 한 줄씩 분석하겠습니다.

이 글의 모든 코드는 최신 버전의 Hongmeng(버전 677ed06, 제출일 2020-09-10)을 기반으로 합니다.

Hongmeng 시스템은 JavaScript를 사용하여 GUI를 개발하는데, 이는 WeChat 애플릿 및 라이트 애플리케이션과 유사한 모델입니다. 이 MVVM 모델에서 V는 실제로 C++에 의해 구현됩니다. JavaScript 코드는 그 안에 있는 ViewModel 레이어일 뿐입니다.

Hongmeng JS 프레임워크는 종속성이 없으며 개발 및 패키징 프로세스 중에 일부 npm 패키지만 사용합니다. 패키지된 코드는 npm 패키지에 의존하지 않습니다. 먼저 Hongmeng JS 프레임워크를 사용하여 작성된 JS 코드가 어떤 모습인지 살펴보겠습니다.

export default {
  data() {    return { count: 1 };
  },
  increase() {
    ++this.count;
  },
  decrease() {
    --this.count;
  },
}复制代码

홍멍이라고 안 했으면 vue나 애플릿인줄 알겠더라구요. Hongmeng 시스템 외부에서 JS만 사용하는 경우 코드는 다음과 같습니다.

const vm = new ViewModel({
  data() {    return { count: 1 };
  },
  increase() {
    ++this.count;
  },
  decrease() {
    --this.count;
  },
});console.log(vm.count); // 1vm.increase();console.log(vm.count); // 2vm.decrease();console.log(vm.count); // 1复制代码

웨어하우스의 모든 JS 코드는 MVVM에서 ViewModel 역할을 하는 반응형 시스템을 구현합니다.

한줄씩 분석해보겠습니다.

src 디렉토리에는 4개의 디렉토리가 있고, 총 8개의 파일이 있습니다. 그 중 하나는 단위 테스트입니다. 1개의 성능 분석도 있습니다. index.js 파일 2개를 제외하면 총 4개의 유용한 파일이 있습니다. 이번 분석의 핵심이기도 합니다.

src
├── __test__
│   └── index.test.js
├── core
│   └── index.js
├── index.js
├── observer
│   ├── index.js
│   ├── observer.js
│   ├── subject.js
│   └── utils.js
└── profiler
    └── index.js复制代码

첫 번째는 항목 파일인 src/index.js인데 코드 두 줄만 있습니다:

import { ViewModel } from './core';export default ViewModel;复制代码

실제로는 다시 내보내는 중입니다.

또 다른 유사한 파일은 src/observer/index.js이며, 두 줄의 코드도 있습니다:

export { Observer } from './observer';export { Subject } from './subject';复制代码

observer 및 subject는 관찰자 패턴을 구현합니다. 피험자는 피험자, 즉 관찰되는 사람입니다. 관찰자는 관찰자다. 주제에 변화가 있을 경우 관찰자에게 적극적으로 알려야 합니다. 이것이 반응성입니다.

이 두 파일 모두 src/observer/utils.js를 사용하므로 먼저 utils 파일을 분석해 보겠습니다. 3개 부분으로 나누어져 있습니다.

첫 번째 부분

export const ObserverStack = {  stack: [],
  push(observer) {    this.stack.push(observer);
  },
  pop() {    return this.stack.pop();
  },
  top() {    return this.stack[this.stack.length - 1];
  }
};复制代码

먼저 스택은 관찰자를 저장하도록 정의됩니다. 후입선출 원칙을 따르며 저장을 위해 내부적으로 스택 배열을 사용합니다. stack 数组来存储。

• 入栈操作 push，和数组的 push 函数一样，在栈顶放入一个观察者 observer。
• 出栈操作 pop，和数组的 pop 函数一样，在将栈顶的观察者删除，并返回这个被删除的观察者。
• 取栈顶元素 top，和 pop 操作不同，top 是把栈顶元素取出来，但是并不删除。

第二部分

export const SYMBOL_OBSERVABLE = '__ob__';export const canObserve = target => typeof target === 'object';复制代码

定义了一个字符串常量 SYMBOL_OBSERVABLE。为了后面用着方便。

定义了一个函数 canObserve，目标是否可以被观察。只有对象才能被观察，所以使用 typeof 来判断目标的类型。等等，好像有什么不对。如果 target 为 null 的话，函数也会返回 true。如果 null 不可观察，那么这就是一个 bug。（写这篇文章的时候我已经提了一个 PR，并询问了这种行为是否是期望的行为）。

第三部分

export const defineProp = (target, key, value) => {  Object.defineProperty(target, key, { enumerable: false, value });
};复制代码

这个没有什么好解释的，就是 Object.defineProperty 代码太长了，定义一个函数来避免代码重复。

下面再来分析观察者 src/observer/observer.js，分 4 部分。

第一部分

export function Observer(context, getter, callback, meta) {  this._ctx = context;  this._getter = getter;  this._fn = callback;  this._meta = meta;  this._lastValue = this._get();
}复制代码

构造函数。接受 4 个参数。

context 当前观察者所处的上下文，类型是 ViewModel。当第三个参数 callback 调用时，函数的 this 就是这个 context。

getter 类型是一个函数，用来获取某个属性的值。

callback 类型是一个函数，当某个值变化后执行的回调函数。

meta 元数据。观察者(Observer)并不关注 meta 元数据。

在构造函数的最后一行，this._lastValue = this._get()。下面来分析 _get 函数。

第二部分

Observer.prototype._get = function() {  try {
    ObserverStack.push(this);    return this._getter.call(this._ctx);
  } finally {
    ObserverStack.pop();
  }
};复制代码

ObserverStack 就是上面分析过的用来存储所有观察者的栈。将当前观察者入栈，并通过 _getter 取得当前值。结合第一部分的构造函数，这个值存储在了 _lastValue

• 푸시 작업 push는 배열의 push 함수와 동일합니다. 관찰자는 스택의 맨 위에 배치됩니다.
• 팝 연산 pop은 배열의 pop 함수와 동일합니다. 스택 맨 위에 있는 관찰자를 삭제하고 삭제된 것을 반환합니다. 관찰자.
• 스택 top의 최상위 요소를 가져오는 것은 pop 작업과 다릅니다. 스택이지만 삭제되지는 않습니다.

두 번째 부분

Observer.prototype.update = function() {  const lastValue = this._lastValue;  const nextValue = this._get();  const context = this._ctx;  const meta = this._meta;  if (nextValue !== lastValue || canObserve(nextValue)) {    this._fn.call(context, nextValue, lastValue, meta);    this._lastValue = nextValue;
  }
};复制代码

은 문자열 상수 SYMBOL_OBSERVABLE을 정의합니다. 나중에 사용의 편의를 위해.

표적을 관찰할 수 있는지 여부를 결정하는 canObserve 함수를 정의합니다. 객체만 관찰할 수 있으므로 typeof를 사용하여 대상의 유형을 결정하세요. 잠깐, 뭔가 잘못된 것 같습니다. target이 null인 경우에도 이 함수는 true를 반환합니다. null이 관찰되지 않으면 이는 버그입니다. (이 글을 쓰는 동안 나는 이미 이 동작이 예상되었는지 묻는 PR을 제출했습니다.) 🎜🎜🎜3부🎜🎜

Observer.prototype.subscribe = function(subject, key) {  const detach = subject.attach(key, this);  if (typeof detach !== 'function') {    return;
  }  if (!this._detaches) {    this._detaches = [];
  }  this._detaches.push(detach);
};

Observer.prototype.unsubscribe = function() {  const detaches = this._detaches;  if (!detaches) {    return;
  }  while (detaches.length) {
    detaches.pop()();
  }
};复制代码

🎜쉽게 설명할 것이 없습니다. Object.defineProperty 코드가 너무 길기 때문입니다. 코드 중복을 피하기 위해 함수를 정의하세요. 🎜🎜옵저버 src/observer/observer.js를 4개 부분으로 나누어 분석해 보겠습니다. 🎜🎜🎜1부🎜🎜

export function Subject(target) {  const subject = this;
  subject._hijacking = true;
  defineProp(target, SYMBOL_OBSERVABLE, subject);  if (Array.isArray(target)) {
    hijackArray(target);
  }  Object.keys(target).forEach(key => hijack(target, key, target[key]));
}复制代码

🎜생성자. 4개의 매개변수를 허용합니다. 🎜🎜context 현재 관찰자가 위치한 컨텍스트, 유형은 ViewModel입니다. 세 번째 매개변수 콜백이 호출되면 함수의 this는 이 컨텍스트입니다. 🎜🎜getter 유형은 특정 속성의 값을 가져오는 데 사용되는 함수입니다. 🎜🎜콜백 유형은 함수, 특정 값이 변경될 때 실행되는 콜백 함수입니다. 🎜🎜메타 메타데이터. 관찰자는 메타 메타데이터에 주의를 기울이지 않습니다. 🎜🎜생성자의 마지막 줄에 this._lastValue = this._get()이 있습니다. _get 함수를 분석해 보겠습니다. 🎜🎜🎜두 번째 부분🎜🎜

Subject.of = function(target) {  if (!target || !canObserve(target)) {    return target;
  }  if (target[SYMBOL_OBSERVABLE]) {    return target[SYMBOL_OBSERVABLE];
  }  return new Subject(target);
};

Subject.is = function(target) {  return target && target._hijacking;
};复制代码

🎜ObserverStack은 위에서 분석한 스택으로 모든 관찰자를 저장하는 스택입니다. 현재 관찰자를 스택에 푸시하고 _getter를 통해 현재 값을 가져옵니다. 첫 번째 부분의 생성자와 결합되어 이 값은 _lastValue 속성에 저장됩니다. 🎜🎜이 과정을 실행한 후 옵저버가 초기화되었습니다. 🎜🎜🎜3부🎜🎜

Observer.prototype.update = function() {  const lastValue = this._lastValue;  const nextValue = this._get();  const context = this._ctx;  const meta = this._meta;  if (nextValue !== lastValue || canObserve(nextValue)) {    this._fn.call(context, nextValue, lastValue, meta);    this._lastValue = nextValue;
  }
};复制代码

这部分实现了数据更新时的脏检查(Dirty checking)机制。比较更新后的值和当前值，如果不同，那么就执行回调函数。如果这个回调函数是渲染 UI，那么则可以实现按需渲染。如果值相同，那么再检查设置的新值是否可以被观察，再决定到底要不要执行回调函数。

第四部分

Observer.prototype.subscribe = function(subject, key) {  const detach = subject.attach(key, this);  if (typeof detach !== 'function') {    return;
  }  if (!this._detaches) {    this._detaches = [];
  }  this._detaches.push(detach);
};

Observer.prototype.unsubscribe = function() {  const detaches = this._detaches;  if (!detaches) {    return;
  }  while (detaches.length) {
    detaches.pop()();
  }
};复制代码

订阅与取消订阅。

我们前面经常说观察者和被观察者。对于观察者模式其实还有另一种说法，叫订阅/发布模式。而这部分代码则实现了对主题(subject)的订阅。

先调用主题的 attach 方法进行订阅。如果订阅成功，subject.attach 方法会返回一个函数，当调用这个函数就会取消订阅。为了将来能够取消订阅，这个返回值必需保存起来。

subject 的实现很多人应该已经猜到了。观察者订阅了 subject，那么 subject 需要做的就是，当数据变化时即使通知观察者。subject 如何知道数据发生了变化呢，机制和 vue2 一样，使用 Object.defineProperty 做属性劫持。

下面再来分析观察者 src/observer/subject.js，分 7 部分。

第一部分

export function Subject(target) {  const subject = this;
  subject._hijacking = true;
  defineProp(target, SYMBOL_OBSERVABLE, subject);  if (Array.isArray(target)) {
    hijackArray(target);
  }  Object.keys(target).forEach(key => hijack(target, key, target[key]));
}复制代码

构造函数。基本没什么难点。设置 _hijacking 属性为 true，用来标示这个对象已经被劫持了。Object.keys 通过遍历来劫持每个属性。如果是数组，则调用 hijackArray。

第二部分

两个静态方法。

Subject.of = function(target) {  if (!target || !canObserve(target)) {    return target;
  }  if (target[SYMBOL_OBSERVABLE]) {    return target[SYMBOL_OBSERVABLE];
  }  return new Subject(target);
};

Subject.is = function(target) {  return target && target._hijacking;
};复制代码

Subject 的构造函数并不直接被外部调用，而是封装到了 Subject.of 静态方法中。

如果目标不能被观察，那么直接返回目标。

如果 target[SYMBOL_OBSERVABLE] 不是 undefined，说明目标已经被初始化过了。

否则，调用构造函数初始化 Subject。

Subject.is 则用来判断目标是否被劫持过了。

第三部分

Subject.prototype.attach = function(key, observer) {  if (typeof key === 'undefined' || !observer) {    return;
  }  if (!this._obsMap) {    this._obsMap = {};
  }  if (!this._obsMap[key]) {    this._obsMap[key] = [];
  }  const observers = this._obsMap[key];  if (observers.indexOf(observer) < 0) {
    observers.push(observer);    return function() {
      observers.splice(observers.indexOf(observer), 1);
    };
  }
};复制代码

这个方法很眼熟，对，就是上文的 Observer.prototype.subscribe 中调用的。作用是某个观察者用来订阅主题。而这个方法则是“主题是怎么订阅的”。

观察者维护这一个主题的哈希表 _obsMap。哈希表的 key 是需要订阅的 key。比如某个观察者订阅了 name 属性的变化，而另一个观察者订阅了 age 属性的变化。而且属性的变化还可以被多个观察者同时订阅，因此哈希表存储的值是一个数组，数据的每个元素都是一个观察者。

第四部分

Subject.prototype.notify = function(key) {  if (    typeof key === 'undefined' ||
    !this._obsMap ||
    !this._obsMap[key]
  ) {    return;
  }  this._obsMap[key].forEach(observer => observer.update());
};复制代码

当属性发生变化是，通知订阅了此属性的观察者们。遍历每个观察者，并调用观察者的 update 方法。我们上文中也提到了，脏检查就是在这个方法内完成的。

第五部分

Subject.prototype.setParent = function(parent, key) {  this._parent = parent;  this._key = key;
};

Subject.prototype.notifyParent = function() {  this._parent && this._parent.notify(this._key);
};复制代码

这部分是用来处理属性嵌套(nested object)的问题的。就是类似这种对象：{ user: { name: 'JJC' } }。

第六部分

function hijack(target, key, cache) {  const subject = target[SYMBOL_OBSERVABLE];  Object.defineProperty(target, key, {    enumerable: true,
    get() {      const observer = ObserverStack.top();      if (observer) {
        observer.subscribe(subject, key);
      }      const subSubject = Subject.of(cache);      if (Subject.is(subSubject)) {
        subSubject.setParent(subject, key);
      }      return cache;
    },
    set(value) {
      cache = value;
      subject.notify(key);
    }
  });
}复制代码

这一部分展示了如何使用 Object.defineProperty 进行属性劫持。当设置属性时，会调用 set(value)，设置新的值，然后调用 subject 的 notify 方法。这里并不进行任何检查，只要设置了属性就会调用，即使属性的新值和旧值一样。notify 会通知所有的观察者。

第七部分

劫持数组方法。

const ObservedMethods = {  PUSH: 'push',  POP: 'pop',  UNSHIFT: 'unshift',  SHIFT: 'shift',  SPLICE: 'splice',  REVERSE: 'reverse'};const OBSERVED_METHODS = Object.keys(ObservedMethods).map(    key => ObservedMethods[key]
);复制代码

ObservedMethods 定义了需要劫持的数组函数。前面大写的用来做 key，后面小写的是需要劫持的方法。

function hijackArray(target) {
  OBSERVED_METHODS.forEach(key => {    const originalMethod = target[key];

    defineProp(target, key, function() {      const args = Array.prototype.slice.call(arguments);
      originalMethod.apply(this, args);      let inserted;      if (ObservedMethods.PUSH === key || ObservedMethods.UNSHIFT === key) {
        inserted = args;
      } else if (ObservedMethods.SPLICE) {
        inserted = args.slice(2);
      }      if (inserted && inserted.length) {
        inserted.forEach(Subject.of);
      }      const subject = target[SYMBOL_OBSERVABLE];      if (subject) {
        subject.notifyParent();
      }
    });
  });
}复制代码

数组的劫持和对象不同，不能使用 Object.defineProperty。

我们需要劫持 6 个数组方法。分别是头部添加、头部删除、尾部添加、尾部删除、替换/删除某几项、数组反转。

通过重写数组方法实现了数组的劫持。但是这里有一个需要注意的地方，数据的每一个元素都是被观察过的，但是当在数组中添加了新元素时，这些元素还没有被观察。因此代码中还需要判断当前的方法如果是 push、unshift、splice，那么需要将新的元素放入观察者队列中。

另外两个文件分别是单元测试和性能分析，这里就不再分析了。

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