解剖式分析 鴻蒙系統的JavaScript框架

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#我在前文中曾經介紹過鴻蒙的Javascript 框架，這幾天終於把JS 倉庫編譯通過了，期間踩了不少坑，也為鴻蒙貢獻了幾個PR。今天我們就來逐行分析鴻蒙系統中的 JS 框架。

文中的所有程式碼都基於鴻蒙的當前最新版（版本為 677ed06，提交日期為 2020-09-10）。

鴻蒙系統使用 JavaScript 開發 GUI 是一種類似微信小程式、輕應用的模式。而這個 MVVM 模式中，V 其實是由 C 來承擔的。 JavaScript 程式碼只是其中的 ViewModel 層。

鴻蒙 JS 框架是零依賴的，只在開發打包過程中使用到了一些 npm 套件。打包完之的程式碼是沒有依賴任何 npm 套件的。我們先來看看用鴻蒙 JS 框架寫出來的 JS 程式碼到底長什麼樣子。

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

如果我不告訴你這是鴻蒙，你甚至會以為它是 vue 或小程式。如果單獨把 JS 拿出來使用（脫離鴻蒙系統），程式碼是這樣：

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

倉庫中的所有 JS 程式碼實作了一個響應式系統，充當了 MVVM 中的 ViewModel。

下面我們逐行分析。

src 目錄中總共有 4 個目錄，總計 8 個檔案。其中 1 個是單元測試。還有 1 個效能分析。再除去 2 個 index.js 文件，有用的文件總共是 4 個。也是本文分析的重點。

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

首先是入口文件，src/index.js，只有 2 行程式碼：

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

其實就是重新匯出。

另一個類似的檔案是 src/observer/index.js，也是 2 行程式碼：

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

observer 和 subject 實作了一個觀察者模式。 subject 是主題，也就是被觀察者。 observer 是觀察者。當 subject 有任何變化時需要主動通知被觀察者。這就是響應式。

這 2 個檔案都使用到了 src/observer/utils.js，所以我們先分析一下 utils 檔案。分 3 部分。

第一部分

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

首先是定義了一個用來存放觀察者的堆疊，遵循後進先出的原則，內部使用stack數組來儲存。

• 入堆疊運算 push，和陣列的 push 函式一樣，在堆疊頂端放入一個觀察者 observer。
• 出棧操作 pop，和陣列的 pop 函數一樣，在將堆疊頂部的觀察者刪除，並傳回這個被刪除的觀察者。
• 取棧頂元素 top，和 pop 操作不同，top 是把堆疊頂元素取出來，但是不會刪除。

第二部分

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

定義了一個字串常數 SYMBOL_OBSERVABLE。為了後面用方便。

定義了一個函數 canObserve，目標是否可以被觀察到。只有物件才能被觀察，所以使用 typeof 來判斷目標的類型。等等，好像有什麼不對。如果 target 為 null 的話，函數也會回傳 true。如果 null 不可觀察，那麼這就是一個 bug。 （寫這篇文章的時候我已經提了一個 PR，並詢問了這種行為是否是期望的行為）。

第三個部分

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

這個沒有什麼好解釋的，就是Object.defineProperty 程式碼太長了，定義一個函數來避免程式碼重複。

下面再來分析觀察者 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

建構子。接受 4 個參數。

context 目前觀察者所處的上下文，類型是 ViewModel。當第三個參數 callback 呼叫時，函數的 this 就是這個 context。

getter 類型是一個函數，用來取得某個屬性的值。

callback 類型是一個函數，當某個值變更後執行的回呼函數。

meta 元資料。觀察者(Observer)並不關注 meta 元資料。

在建構子的最後一行，this._lastValue = this._get()。下面來分析 _get 函數。

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 就是上面分析過的用來儲存所有觀察者的堆疊。將目前觀察者入堆疊，並透過 _getter 取得目前值。結合第一部分的建構函數，這個值儲存在了 _lastValue 屬性中。

執行完這個過程後，這個觀察者就已經初始化完成了。

第三部分

#

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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