AngularJS之資料綁定原理詳解

這篇文章主要是寫給新手的，是給那些剛開始接觸Angular，並且想了解資料幫定是如何運作的人。如果你已經對Angular比較了解了，那強烈建議你直接去閱讀原始碼。

Angular用戶都想知道資料綁定是怎麼實現的。你可能會看到各種各樣的詞彙：$watch,$apply,$digest,dirty-checking...它們是什麼？它們是如何運作的呢？這裡我想回答這些問題，其實它們在官方的文檔裡都已經回答了，但是我還是想把它們結合在一起來講，但是我只是用一種簡單的方法來講解，如果要想了解技術細節，查看原始碼。

讓我們從頭開始。

瀏覽器事件循環和Angular.js擴充

我們的瀏覽器一直在等待事件，例如使用者互動。假如你點選一個按鈕或是在輸入框裡輸入東西，事件的回呼函數就會在JavaScript解釋器裡執行，然後你就可以做任何DOM操作，等回呼函數執行完畢時，瀏覽器就會相應地對DOM做出變化。 Angular拓展了這個事件循環，產生一個有時成為angular context的執行環境（記住，這是個重要的概念），為了解釋什麼是context以及它如何運作，我們還需要解釋更多的概念。

$watch 佇列（$watch list）

每次你綁定一些東西到你的UI上時你就會往$watch隊列裡插入一條$watch。想像一下$watch就是那個可以偵測它監視的model裡時候有變化的東西。例如你有如下的程式碼

index.html

User: <input type="text" ng-model="user" />
Password: <input type="password" ng-model="pass" />

   

在這裡我們有個$scope.user，他被綁定在了第一個輸入框上，還有個$scope.pass，它被綁在了第二個輸入框上，然後我們在$watch list裡面加入兩個$watch

接著看下面的例子：

controllers.js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.foo = "Foo";
 $scope.world = "World";
});

   

rr

   
Hello, {{ World }}

   

這裡，即便我們在$scope上添加了兩個東西，但是只有一個綁定在了UI上，因此在這裡只生成了一個$watch.

再看下面的例子：

controllers. js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.people = [...];
});

   

index.html

<ul>
 <li ng-repeat="person in people">
   {{person.name}} - {{person.age}}
 </li>
</ul>

   

這裡又產生了多少個$watch呢？每個person有兩個（一個name，一個age），然後ng-repeat又有一個，因此10個person一共是(2 * 10) +1,也就是說有21個$watch。 因此，每一個綁定到了UI上的資料都會產生一個$watch。對，那這寫$watch是什麼時候產生的呢？ 當我們的模版加載完成時，也就是在linking階段（Angular分為compile階段和linking階段---譯者註），Angular解釋器會尋找每個directive，然後產生每個需要的$watch。聽起來不錯哈，但是，然後呢？

$digest循環

還記得我前面提到的擴充的事件循環嗎？當瀏覽器接收到可以被angular context處理的事件時，$digest循環就會觸發。這個循環是由兩個較小的循環組合起來的。一個處理evalAsync佇列，另一個處理$watch佇列，這個也是本篇部落格的主題。 這個是處理什麼的呢？ $digest將會遍歷我們的$watch，然後問：

嘿，$watch，你的值是什麼？
是9。
好的，它改過嗎？
沒有，先生。
（這個變數沒變過，那下一個）
你呢，你的值是多少？
報告，是Foo。
剛才改變過沒？

改變過，剛才是Bar。

（很好，我們有DOM需要更新了）

繼續詢問知道$watch隊列都檢查過。

這就是所謂的dirty-checking。既然所有的$watch都檢查完了，那就要問了：有沒有$watch更新過？如果有至少一個更新過，這個循環就會再次觸發，直到所有的$watch都沒有變化。這樣就能夠保證每個model都已經不會再改變。記住如果循環超過10次的話，它將會拋出一個異常，防止無限循環。 當$digest循環結束時，DOM會相應地變化。

例如： controllers.js

app.controller('MainCtrl', function() {
 $scope.name = "Foo";
 $scope.changeFoo = function() {
   $scope.name = "Bar";
 }
});

   

index.html

{{ name }}
<button ng-click="changeFoo()">Change the name</button>

   

我們按下按鈕

瀏覽器接收到一個事件，進入angular context（後面會解釋為什麼）。

$digest循環開始執行，查詢每個$watch是否變化。

由於監視$scope.name的$watch報告了變化，它會強制再執行一次$digest循環。

新的$digest循環沒有偵測到變化。

瀏覽器拿回控制權，更新與$scope.name新值對應部分的DOM。

這裡很重要的（也是許多人的很蛋疼的地方）是每一個進入angular context的事件都會執行一個$digest循環，也就是說每次我們輸入一個字母循環都會檢查整個頁面的所有$watch 。

透過$apply來進入angular context🎜🎜誰決定什麼事件進入angular context，而哪些又不進入呢？ $apply！ 🎜

如果当事件触发时，你调用$apply，它会进入angular context，如果没有调用就不会进入。现在你可能会问：刚才的例子里我也没有调用$apply啊，为什么？Angular为了做了！因此你点击带有ng-click的元素时，时间就会被封装到一个$apply调用。如果你有一个ng-model="foo"的输入框，然后你敲一个f，事件就会这样调用$apply("foo = 'f';")。

Angular什么时候不会自动为我们$apply呢？

这是Angular新手共同的痛处。为什么我的jQuery不会更新我绑定的东西呢？因为jQuery没有调用$apply，事件没有进入angular context，$digest循环永远没有执行。

我们来看一个有趣的例子：

假设我们有下面这个directive和controller

app.js

app.directive('clickable', function() {
return {
 restrict: "E",
 scope: {
  foo: '=',
  bar: '='
 },
 template: &#39;<ul style="background-color: lightblue"><li>{{foo}}</li><li>{{bar}}</li></ul>&#39;,
 link: function(scope, element, attrs) {
  element.bind(&#39;click&#39;, function() {
   scope.foo++;
   scope.bar++;
  });
 }
}
});
app.controller(&#39;MainCtrl&#39;, function($scope) {
 $scope.foo = 0;
 $scope.bar = 0;
});

它将foo和bar从controller里绑定到一个list里面，每次点击这个元素的时候，foo和bar都会自增1。

那我们点击元素的时候会发生什么呢？我们能看到更新吗？答案是否定的。因为点击事件是一个没有封装到$apply里面的常见的事件，这意味着我们会失去我们的计数吗？不会

真正的结果是：$scope确实改变了，但是没有强制$digest循环，监视foo 和bar的$watch没有执行。也就是说如果我们自己执行一次$apply那么这些$watch就会看见这些变化，然后根据需要更新DOM。

试试看吧：http://jsbin.com/opimat/2/

如果我们点击这个directive（蓝色区域），我们看不到任何变化，但是我们点击按钮时，点击数就更新了。如刚才说的，在这个directive上点击时我们不会触发$digest循环，但是当按钮被点击时，ng-click会调用$apply，然后就会执行$digest循环，于是所有的$watch都会被检查，当然就包括我们的foo和bar的$watch了。

现在你在想那并不是你想要的，你想要的是点击蓝色区域的时候就更新点击数。很简单，执行一下$apply就可以了：

element.bind('click', function() {
 scope.foo++;
 scope.bar++;
 scope.$apply();
});

$apply是我们的$scope（或者是direcvie里的link函数中的scope）的一个函数，调用它会强制一次$digest循环（除非当前正在执行循环，这种情况下会抛出一个异常，这是我们不需要在那里执行$apply的标志）。

试试看：http://jsbin.com/opimat/3/edit

有用啦！但是有一种更好的使用$apply的方法：

element.bind('click', function() {
 scope.$apply(function() {
   scope.foo++;
   scope.bar++;
 });
})

有什么不一样的？差别就是在第一个版本中，我们是在angular context的外面更新的数据，如果有发生错误，Angular永远不知道。很明显在这个像个小玩具的例子里面不会出什么大错，但是想象一下我们如果有个alert框显示错误给用户，然后我们有个第三方的库进行一个网络调用然后失败了，如果我们不把它封装进$apply里面，Angular永远不会知道失败了，alert框就永远不会弹出来了。

因此，如果你想使用一个jQuery插件，并且要执行$digest循环来更新你的DOM的话，要确保你调用了$apply。

有时候我想多说一句的是有些人在不得不调用$apply时会“感觉不妙”，因为他们会觉得他们做错了什么。其实不是这样的，Angular不是什么魔术师，他也不知道第三方库想要更新绑定的数据。

使用$watch来监视你自己的东西

你已经知道了我们设置的任何绑定都有一个它自己的$watch，当需要时更新DOM，但是我们如果要自定义自己的watches呢？简单

来看个例子：

app.js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.name = "Angular";
 $scope.updated = -1;
 $scope.$watch('name', function() {
  $scope.updated++;
 });
});

index.html

<body ng-controller="MainCtrl">
 <input ng-model="name" />
 Name updated: {{updated}} times.
</body>

这就是我们创造一个新的$watch的方法。第一个参数是一个字符串或者函数，在这里是只是一个字符串，就是我们要监视的变量的名字，在这里，$scope.name(注意我们只需要用name)。第二个参数是当$watch说我监视的表达式发生变化后要执行的。我们要知道的第一件事就是当controller执行到这个$watch时，它会立即执行一次，因此我们设置updated为-1。

试试看：http://jsbin.com/ucaxan/1/edit

例子2：

app.js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.name = "Angular";
 $scope.updated = 0;
 $scope.$watch('name', function(newValue, oldValue) {
  if (newValue === oldValue) { return; } // AKA first run
  $scope.updated++;
 });
});

index.html

<body ng-controller="MainCtrl">
 <input ng-model="name" />
 Name updated: {{updated}} times.
</body>

watch的第二个参数接受两个参数，新值和旧值。我们可以用他们来略过第一次的执行。通常你不需要略过第一次执行，但在这个例子里面你是需要的。灵活点嘛少年。

例子3：

app.js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.user = { name: "Fox" };
 $scope.updated = 0;
 $scope.$watch('user', function(newValue, oldValue) {
  if (newValue === oldValue) { return; }
  $scope.updated++;
 });
});

index.html

<body ng-controller="MainCtrl">
 <input ng-model="user.name" />
 Name updated: {{updated}} times.
</body>

我们想要监视$scope.user对象里的任何变化，和以前一样这里只是用一个对象来代替前面的字符串。

试试看：http://jsbin.com/ucaxan/3/edit

呃？没用，为啥？因为$watch默认是比较两个对象所引用的是否相同，在例子1和2里面，每次更改$scope.name都会创建一个新的基本变量，因此$watch会执行，因为对这个变量的引用已经改变了。在上面的例子里，我们在监视$scope.user，当我们改变$scope.user.name时，对$scope.user的引用是不会改变的，我们只是每次创建了一个新的$scope.user.name，但是$scope.user永远是一样的。

例子4：

app.js

app.controller('MainCtrl', function($scope) {
 $scope.user = { name: "Fox" };
 $scope.updated = 0;
 $scope.$watch('user', function(newValue, oldValue) {
  if (newValue === oldValue) { return; }
  $scope.updated++;
 }, true);
});

index.html

<body ng-controller="MainCtrl">
 <input ng-model="user.name" />
 Name updated: {{updated}} times.
</body>

   

试试看：http://jsbin.com/ucaxan/4/edit

现在有用了吧！因为我们对$watch加入了第三个参数，它是一个bool类型的参数，表示的是我们比较的是对象的值而不是引用。由于当我们更新$scope.user.name时$scope.user也会改变，所以能够正确触发。

关于$watch还有很多tips&tricks，但是这些都是基础。

总结

好吧，我希望你们已经学会了在Angular中数据绑定是如何工作的。我猜想你的第一印象是dirty-checking很慢，好吧，其实是不对的。它像闪电般快。但是，是的，如果你在一个模版里有2000-3000个watch，它会开始变慢。但是我觉得如果你达到这个数量级，就可以找个用户体验专家咨询一下了

无论如何，随着ECMAScript6的到来，在Angular未来的版本里我们将会有Object.observe那样会极大改善$digest循环的速度。同时未来的文章也会涉及一些tips&tricks。

另一方面，这个主题并不容易，如果你发现我落下了什么重要的东西或者有什么东西完全错了，请指正（原文是在GITHUB上PR 或报告issue）

希望本文所述对大家AngularJS程序设计有所帮助。