深入理解Angularjs 脏值检测
构建自己的AngularJS，第一部分：Scope和Digest
Angular是一个成熟和强大的JavaScript框架。它也是一个比较庞大的框架，在熟练掌握之前，需要领会它提出的很多新概念。很多Web开发人员涌向Angular，有不少人面临同样的障碍。Digest到底是怎么做的？定义一个指令（directive）有哪些不同的方法？Service和provider有什么区别？
Angular的文档挺不错的，第三方的资源也越来越丰富，想要学习一门新的技术，没什么方法比把它拆开研究其运作机制更好。
在这个系列的文章中，我将从无到有构建AngularJS的一个实现。随着逐步深入的讲解，读者将能对Angular的运作机制有一个深入的认识。
在第一部分中，读者将看到Angular的作用域是如何运作的，还有比如$eval, $digest, $apply这些东西怎么实现。Angular的脏检查逻辑看上去有些不可思议，但你将看到实际并非如此。
基础知识
在Github上，可以看到这个项目的全部源码。相比只复制一份下来，我更建议读者从无到有构建自己的实现，从不同角度探索代码的每个步骤。在本文中，我嵌入了JSBin的一些代码，可以直接在文章中进行一些互动。（译者注：因为我在github上翻译，没法集成JSBin了，只能给链接……）
我们将使用Lo-Dash库来处理一些在数组和对象上的底层操作。Angular自身并未使用Lo-Dash，但是从我们的目的看，要尽量无视这些不太相关的比较底层的事情。当读者在代码中看到下划线（_）的时候，那就是在调用Lo-Dash的功能。
我们还将使用console.assert函数做一些特别的测试。这个函数应该适用于所有现代JavaScript环境。
下面是使用Lo-Dash和assert函数的示例：
http://jsbin.com/UGOVUk/4/embed"htmlcode">
function Scope() {
}
现在我们就可以使用new操作符来创建一个Scope对象了。我们也可以在它上面附加一些属性：
var aScope = new Scope(); aScope.firstName = 'Jane'; aScope.lastName = 'Smith';
这些属性没什么特别的。不需要调用特别的设置器（setter），赋值的时候也没什么限制。相反，在两个特别的函数：$watch和$digest之中发生了一些奇妙的事情。
监控对象属性：$watch和$digest
$watch和$digest是相辅相成的。两者一起，构成了Angular作用域的核心：数据变化的响应。
使用$watch，可以在Scope上添加一个监听器。当Scope上发生变更时，监听器会收到提示。给$watch指定如下两个函数，就可以创建一个监听器：
- 一个监控函数，用于指定所关注的那部分数据。
- 一个监听函数，用于在数据变更的时候接受提示。
作为一名Angular用户，一般来说，是监控一个表达式，而不是使用监控函数。监控表达式是一个字符串，比如说“user.firstName”，通常在数据绑定，指令的属性，或者JavaScript代码中指定，它被Angular解析和编译成一个监控函数。在这篇文章的后面部分我们会探讨这是如何做的。在这篇文章中，我们将使用稍微低级的方法直接提供监控功能。
为了实现$watch，我们需要存储注册过的所有监听器。我们在Scope构造函数上添加一个数组：
function Scope() {
this.$$watchers = [];
}
在Angular框架中，双美元符前缀$$表示这个变量被当作私有的来考虑，不应当在外部代码中调用。
现在我们可以定义$watch方法了。它接受两个函数作参数，把它们存储在$$watchers数组中。我们需要在每个Scope实例上存储这些函数，所以要把它放在Scope的原型上：
Scope.prototype.$watch = function(watchFn, listenerFn) {
var watcher = {
watchFn: watchFn,
listenerFn: listenerFn
};
this.$$watchers.push(watcher);
};
另外一面就是$digest函数。它执行了所有在作用域上注册过的监听器。我们来实现一个它的简化版，遍历所有监听器，调用它们的监听函数：
Scope.prototype.$digest = function() {
_.forEach(this.$$watchers, function(watch) {
watch.listenerFn();
});
};
现在我们可以添加监听器，然后运行$digest了，这将会调用监听函数：
http://jsbin.com/oMaQoxa/2/embed"htmlcode">
function(scope) {
return scope.firstName;
}
这是监控函数的一般形式：从作用域获取一些值，然后返回。
$digest函数的作用是调用这个监控函数，并且比较它返回的值和上一次返回值的差异。如果不相同，监听器就是脏的，它的监听函数就应当被调用。
想要这么做，$digest需要记住每个监控函数上次返回的值。既然我们现在已经为每个监听器创建过一个对象，只要把上一次的值存在这上面就行了。下面是检测每个监控函数值变更的$digest新实现：
Scope.prototype.$digest = function() {
var self = this;
_.forEach(this.$$watchers, function(watch) {
var newValue = watch.watchFn(self);
var oldValue = watch.last;
if (newValue !== oldValue) {
watch.listenerFn(newValue, oldValue, self);
}
watch.last = newValue;
});
};
对每个监听器，我们调用监控函数，把作用域自身当作实参传递进去，然后比较这个返回值和上次返回值，如果不同，就调用监听函数。方便起见，我们把新旧值和作用域都当作参数传递给监听函数。最终，我们把监听器的last属性设置成新返回的值，下一次可以用它来作比较。
有了这个实现之后，我们就可以看到在$digest调用的时候，监听函数是怎么执行的：
http://jsbin.com/OsITIZu/3/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$watch = function(watchFn, listenerFn) {
var watcher = {
watchFn: watchFn,
listenerFn: listenerFn || function() { }
};
this.$$watchers.push(watcher);
};
如果用了这个模式，需要记住，即使没有listenerFn，Angular也会寻找watchFn的返回值。如果返回了一个值，这个值会提交给脏检查。想要采用这个用法又想避免多余的事情，只要监控函数不返回任何值就行了。在这个例子里，监听器的值始终会是未定义的。
http://jsbin.com/OsITIZu/4/embed"_blank" href="http://jsbin.com/eTIpUyE/2/embed" rel="external nofollow" >http://jsbin.com/eTIpUyE/2/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$$digestOnce = function() {
var self = this;
var dirty;
_.forEach(this.$$watchers, function(watch) {
var newValue = watch.watchFn(self);
var oldValue = watch.last;
if (newValue !== oldValue) {
watch.listenerFn(newValue, oldValue, self);
dirty = true;
}
watch.last = newValue;
});
return dirty;
};
然后，我们重新定义$digest，它作为一个“外层循环”来运行，当有变更发生的时候，调用$$digestOnce：
Scope.prototype.$digest = function() {
var dirty;
do {
dirty = this.$$digestOnce();
} while (dirty);
};
$digest现在至少运行每个监听器一次了。如果第一次运行完，有监控值发生变更了，标记为dirty，所有监听器再运行第二次。这会一直运行，直到所有监控的值都不再变化，整个局面稳定下来了。
Angular作用域里并不是真的有个函数叫做$$digestOnce，相反，digest循环都是包含在$digest里的。我们的目标更多是清晰度而不是性能，所以把内层循环封装成了一个函数。
下面是新的实现：
http://jsbin.com/Imoyosa/3/embed"_blank" href="http://jsbin.com/eKEvOYa/3/embed" rel="external nofollow" >http://jsbin.com/eKEvOYa/3/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$digest = function() {
var ttl = 10;
var dirty;
do {
dirty = this.$$digestOnce();
if (dirty && !(ttl--)) {
throw "10 digest iterations reached";
}
} while (dirty);
};
下面是更新过的版本，可以让我们循环引用的监控例子抛出异常：
http://jsbin.com/uNapUWe/2/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$watch = function(watchFn, listenerFn, valueEq) {
var watcher = {
watchFn: watchFn,
listenerFn: listenerFn,
valueEq: !!valueEq
};
this.$$watchers.push(watcher);
};
我们所做的一切是把这个标志加在监听器上，通过两次取反，强制转换为布尔类型。当用户调用$watch，没传入第三个参数的时候，valueEq会是未定义的，在监听器对象里就变成了false。
基于值的脏检查意味着如果新旧值是对象或者数组，我们必须遍历其中包含的所有内容。如果它们之间有任何差异，监听器就脏了。如果该值包含嵌套的对象或者数组，它也会递归地按值比较。
Angular内置了自己的相等检测函数，但是我们会用Lo-Dash提供的那个。让我们定义一个新函数，取两个值和一个布尔标志，并比较相应的值：
Scope.prototype.$$areEqual = function(newValue, oldValue, valueEq) {
if (valueEq) {
return _.isEqual(newValue, oldValue);
} else {
return newValue === oldValue;
}
};
为了提示值的变化，我们也需要改变之前在每个监听器上存储旧值的方式。只存储当前值的引用是不够的，因为在这个值内部发生的变更也会生效到它的引用上，$$areEqual方法比较同一个值的两个引用始终为真，监控不到变化，因此，我们需要建立当前值的深拷贝，并且把它们储存起来。
就像相等检测一样，Angular也内置了自己的深拷贝函数，但我们还是用Lo-Dash提供的。我们修改一下$digestOnce，在内部使用新的$$areEqual函数，如果需要的话，也复制最后一次的引用：
Scope.prototype.$$digestOnce = function() {
var self = this;
var dirty;
_.forEach(this.$$watchers, function(watch) {
var newValue = watch.watchFn(self);
var oldValue = watch.last;
if (!self.$$areEqual(newValue, oldValue, watch.valueEq)) {
watch.listenerFn(newValue, oldValue, self);
dirty = true;
}
watch.last = (watch.valueEq "_blank" href="http://jsbin.com/ARiWENO/3/embed" rel="external nofollow" >http://jsbin.com/ARiWENO/3/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$$areEqual = function(newValue, oldValue, valueEq) {
if (valueEq) {
return _.isEqual(newValue, oldValue);
} else {
return newValue === oldValue ||
(typeof newValue === 'number' && typeof oldValue === 'number' &&
isNaN(newValue) && isNaN(oldValue));
}
};
现在有NaN的监听器也正常了：
http://jsbin.com/ijINaRA/2/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$eval = function(expr, locals) {
return expr(this, locals);
};
$eval的使用一样很简单：
http://jsbin.com/UzaWUC/1/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$apply = function(expr) {
try {
return this.$eval(expr);
} finally {
this.$digest();
}
};
$digest的调用放置于finally块中，以确保即使函数抛出异常，也会执行digest。
关于$apply，大的想法是，我们可以执行一些与Angular无关的代码，这些代码也还是可以改变作用域上的东西，$apply可以保证作用域上的监听器可以检测这些变更。当人们谈论使用$apply集成代码到“Angular生命周期”的时候，他们指的就是这个事情，也没什么比这更重要的了。
这里是$apply的实践：
http://jsbin.com/UzaWUC/2/embed"htmlcode">
function Scope() {
this.$$watchers = [];
this.$$asyncQueue = [];
}
我们再来定义$evalAsync，它添加将在这个队列上执行的函数：
Scope.prototype.$evalAsync = function(expr) {
this.$$asyncQueue.push({scope: this, expression: expr});
};
我们显式在放入队列的对象上设置当前作用域，是为了使用作用域的继承，在这个系列的下一篇文章中，我们会讨论这个。
然后，我们在$digest中要做的第一件事就是从队列中取出每个东西，然后使用$eval来触发所有被延迟执行的函数：
Scope.prototype.$digest = function() {
var ttl = 10;
var dirty;
do {
while (this.$$asyncQueue.length) {
var asyncTask = this.$$asyncQueue.shift();
this.$eval(asyncTask.expression);
}
dirty = this.$$digestOnce();
if (dirty && !(ttl--)) {
throw "10 digest iterations reached";
}
} while (dirty);
};
这个实现保证了：如果当作用域还是脏的，就想把一个函数延迟执行，那这个函数会在稍后执行，但还处于同一个digest中。
下面是关于如何使用$evalAsync的一个示例：
http://jsbin.com/ilepOwI/1/embed"htmlcode">
function Scope() {
this.$$watchers = [];
this.$$asyncQueue = [];
this.$$phase = null;
}
然后，我们定义一些方法用于控制这个阶段变量：一个用于设置，一个用于清除，也加个额外的检测，以确保不会把已经激活状态的阶段再设置一次：
Scope.prototype.$beginPhase = function(phase) {
if (this.$$phase) {
throw this.$$phase + ' already in progress.';
}
this.$$phase = phase;
};
Scope.prototype.$clearPhase = function() {
this.$$phase = null;
};
在$digest方法里，我们来从外层循环设置阶段属性为“$digest”：
Scope.prototype.$digest = function() {
var ttl = 10;
var dirty;
this.$beginPhase("$digest");
do {
while (this.$$asyncQueue.length) {
var asyncTask = this.$$asyncQueue.shift();
this.$eval(asyncTask.expression);
}
dirty = this.$$digestOnce();
if (dirty && !(ttl--)) {
this.$clearPhase();
throw "10 digest iterations reached";
}
} while (dirty);
this.$clearPhase();
};
我们把$apply也修改一下，在它里面也设置个跟自己一样的阶段。在调试的时候，这个会有些用：
Scope.prototype.$apply = function(expr) {
try {
this.$beginPhase("$apply");
return this.$eval(expr);
} finally {
this.$clearPhase();
this.$digest();
}
};
最终，把对$digest的调度放进$evalAsync。它会检测作用域上现有的阶段变量，如果没有（也没有已列入计划的异步任务），就把这个digest列入计划。
Scope.prototype.$evalAsync = function(expr) {
var self = this;
if (!self.$$phase && !self.$$asyncQueue.length) {
setTimeout(function() {
if (self.$$asyncQueue.length) {
self.$digest();
}
}, 0);
}
self.$$asyncQueue.push({scope: self, expression: expr});
};
有了这个实现之后，不管何时、何地，调用$evalAsync，都可以确定有一个digest会在不远的将来发生。
http://jsbin.com/iKeSaGi/1/embed"htmlcode">
function Scope() {
this.$$watchers = [];
this.$$asyncQueue = [];
this.$$postDigestQueue = [];
this.$$phase = null;
}
然后，我们把$$postDigest也加上去，它所做的就是把给定的函数加到队列里：
Scope.prototype.$$postDigest = function(fn) {
this.$$postDigestQueue.push(fn);
};
最终，在$digest里，当digest完成之后，就把队列里面的函数都执行掉。
Scope.prototype.$digest = function() {
var ttl = 10;
var dirty;
this.$beginPhase("$digest");
do {
while (this.$$asyncQueue.length) {
var asyncTask = this.$$asyncQueue.shift();
this.$eval(asyncTask.expression);
}
dirty = this.$$digestOnce();
if (dirty && !(ttl--)) {
this.$clearPhase();
throw "10 digest iterations reached";
}
} while (dirty);
this.$clearPhase();
while (this.$$postDigestQueue.length) {
this.$$postDigestQueue.shift()();
}
};
下面是关于如何使用$$postDigest函数的：
http://jsbin.com/IMEhowO/1/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$digest = function() {
var ttl = 10;
var dirty;
this.$beginPhase("$digest");
do {
while (this.$$asyncQueue.length) {
try {
var asyncTask = this.$$asyncQueue.shift();
this.$eval(asyncTask.expression);
} catch (e) {
(console.error || console.log)(e);
}
}
dirty = this.$$digestOnce();
if (dirty && !(ttl--)) {
this.$clearPhase();
throw "10 digest iterations reached";
}
} while (dirty);
this.$clearPhase();
while (this.$$postDigestQueue.length) {
try {
this.$$postDigestQueue.shift()();
} catch (e) {
(console.error || console.log)(e);
}
}
};
监听器的异常处理放在$$digestOnce里。
Scope.prototype.$$digestOnce = function() {
var self = this;
var dirty;
_.forEach(this.$$watchers, function(watch) {
try {
var newValue = watch.watchFn(self);
var oldValue = watch.last;
if (!self.$$areEqual(newValue, oldValue, watch.valueEq)) {
watch.listenerFn(newValue, oldValue, self);
dirty = true;
}
watch.last = (watch.valueEq "_blank" href="http://jsbin.com/IMEhowO/2/embed" rel="external nofollow" >http://jsbin.com/IMEhowO/2/embed"htmlcode">
Scope.prototype.$watch = function(watchFn, listenerFn, valueEq) {
var self = this;
var watcher = {
watchFn: watchFn,
listenerFn: listenerFn,
valueEq: !!valueEq
};
self.$$watchers.push(watcher);
return function() {
var index = self.$$watchers.indexOf(watcher);
if (index >= 0) {
self.$$watchers.splice(index, 1);
}
};
};
现在我们就可以把$watch的这个返回值存起来，以后调用它来移除这个监听器：
http://jsbin.com/IMEhowO/4/embed"_blank" href="http://teropa.info/blog/2013/11/03/make-your-own-angular-part-1-scopes-and-digest.html" rel="external nofollow" >http://teropa.info/blog/2013/11/03/make-your-own-angular-part-1-scopes-and-digest.html
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。
下一篇：vue中render函数的使用详解