Angular沉思录（一）数据绑定 #10

xufei · 2014-11-26T10:02:12Z

Angular沉思录

接触AngularJS已经两年多了，时常问自己一些问题，如果是我实现它，会在哪些方面选择跟它相同的道路，哪些方面不同。为此，记录了一些思考，给自己回顾，也供他人参考。

初步大致有以下几个方面：

数据双向绑定
视图模型的继承关系
模块和依赖注入的设计
待定

数据的双向绑定

Angular实现了双向绑定机制。所谓的双向绑定，无非是从界面的操作能实时反映到数据，数据的变更能实时展现到界面。

一个最简单的示例就是这样：

<div ng-controller="CounterCtrl">
    <span ng-bind="counter"></span>
    <button ng-click="counter=counter+1">increase</button>
</div>

function CounterCtrl($scope) {
    $scope.counter = 1;
}

这个例子很简单，毫无特别之处，每当点击一次按钮，界面上的数字就增加一。

绑定数据是怎样生效的

初学AngularJS的人可能会踩到这样的坑，假设有一个指令：

var app = angular.module("test", []);

app.directive("myclick", function() {
    return function (scope, element, attr) {
        element.on("click", function() {
            scope.counter++;
        });
    };
});

app.controller("CounterCtrl", function($scope) {
    $scope.counter = 0;
});

<body ng-app="test">
    <div ng-controller="CounterCtrl">
        <button myclick>increase</button>
        <span ng-bind="counter"></span>
    </div>
</body>

这个时候，点击按钮，界面上的数字并不会增加。很多人会感到迷惑，因为他查看调试器，发现数据确实已经增加了，Angular不是双向绑定吗，为什么数据变化了，界面没有跟着刷新？

试试在scope.counter++;这句之后加一句scope.digest();再看看是不是好了？

为什么要这么做呢，什么情况下要这么做呢？我们发现第一个例子中并没有digest，而且，如果你写了digest，它还会抛出异常，说正在做其他的digest，这是怎么回事？

我们先想想，假如没有AngularJS，我们想要自己实现这么个功能，应该怎样？

<!DOCTYPE html>
<html>
    <head>
        <meta charset="utf-8" />
        <title>two-way binding</title>
    </head>
    <body onload="init()">
        <button ng-click="inc">
            increase 1
        </button>
        <button ng-click="inc2">
            increase 2
        </button>
        <span style="color:red" ng-bind="counter"></span>
        <span style="color:blue" ng-bind="counter"></span>
        <span style="color:green" ng-bind="counter"></span>

        <script type="text/javascript">
            /* 数据模型区开始 */
            var counter = 0;

            function inc() {
                counter++;
            }

            function inc2() {
                counter+=2;
            }
            /* 数据模型区结束 */

            /* 绑定关系区开始 */
            function init() {
                bind();
            }

            function bind() {
                var list = document.querySelectorAll("[ng-click]");
                for (var i=0; i<list.length; i++) {
                    list[i].onclick = (function(index) {
                        return function() {
                            window[list[index].getAttribute("ng-click")]();
                            apply();
                        };
                    })(i);
                }
            }

            function apply() {
                var list = document.querySelectorAll("[ng-bind='counter']");
                for (var i=0; i<list.length; i++) {
                    list[i].innerHTML = counter;
                }
            }
            /* 绑定关系区结束 */
        </script>
    </body>
</html>

可以看到，在这么一个简单的例子中，我们做了一些双向绑定的事情。从两个按钮的点击到数据的变更，这个很好理解，但我们没有直接使用DOM的onclick方法，而是搞了一个ng-click，然后在bind里面把这个ng-click对应的函数拿出来，绑定到onclick的事件处理函数中。为什么要这样呢？因为数据虽然变更了，但是还没有往界面上填充，我们需要在此做一些附加操作。

从另外一个方面看，当数据变更的时候，需要把这个变更应用到界面上，也就是那三个span里。但由于Angular使用的是脏检测，意味着当改变数据之后，你自己要做一些事情来触发脏检测，然后再应用到这个数据对应的DOM元素上。问题就在于，怎样触发脏检测？什么时候触发？

我们知道，一些基于setter的框架，它可以在给数据设值的时候，对DOM元素上的绑定变量作重新赋值。脏检测的机制没有这个阶段，它没有任何途径在数据变更之后立即得到通知，所以只能在每个事件入口中手动调用apply()，把数据的变更应用到界面上。在真正的Angular实现中，这里先进行脏检测，确定数据有变化了，然后才对界面设值。

所以，我们在ng-click里面封装真正的click，最重要的作用是为了在之后追加一次apply()，把数据的变更应用到界面上去。

那么，为什么在ng-click里面调用$digest的话，会报错呢？因为Angular的设计，同一时间只允许一个$digest运行，而ng-click这种内置指令已经触发了$digest，当前的还没有走完，所以就出错了。

$digest和$apply

在Angular中，有$apply和$digest两个函数，我们刚才是通过$digest来让这个数据应用到界面上。但这个时候，也可以不用$digest，而是使用$apply，效果是一样的，那么，它们的差异是什么呢？

最直接的差异是，$apply可以带参数，它可以接受一个函数，然后在应用数据之后，调用这个函数。所以，一般在集成非Angular框架的代码时，可以把代码写在这个里面调用。

var app = angular.module("test", []);

app.directive("myclick", function() {
    return function (scope, element, attr) {
        element.on("click", function() {
            scope.counter++;
            scope.$apply(function() {
                scope.counter++;
            });
        });
    };
});

app.controller("CounterCtrl", function($scope) {
    $scope.counter = 0;
});

除此之外，还有别的区别吗？

在简单的数据模型中，这两者没有本质差别，但是当有层次结构的时候，就不一样了。考虑到有两层作用域，我们可以在父作用域上调用这两个函数，也可以在子作用域上调用，这个时候就能看到差别了。

对于$digest来说，在父作用域和子作用域上调用是有差别的，但是，对于$apply来说，这两者一样。我们来构造一个特殊的示例：

var app = angular.module("test", []);

app.directive("increasea", function() {
    return function (scope, element, attr) {
        element.on("click", function() {
            scope.a++;
            scope.$digest();
        });
    };
});

app.directive("increaseb", function() {
    return function (scope, element, attr) {
        element.on("click", function() {
            scope.b++;
            scope.$digest();    //这个换成$apply即可
        });
    };
});

app.controller("OuterCtrl", ["$scope", function($scope) {
    $scope.a = 1;

    $scope.$watch("a", function(newVal) {
        console.log("a:" + newVal);
    });

    $scope.$on("test", function(evt) {
        $scope.a++;
    });
}]);

app.controller("InnerCtrl", ["$scope", function($scope) {
    $scope.b = 2;

    $scope.$watch("b", function(newVal) {
        console.log("b:" + newVal);
        $scope.$emit("test", newVal);
    });
}]);

<div ng-app="test">
    <div ng-controller="OuterCtrl">
        <div ng-controller="InnerCtrl">
            <button increaseb>increase b</button>
            <span ng-bind="b"></span>
        </div>
        <button increasea>increase a</button>
        <span ng-bind="a"></span>
    </div>
</div>

这时候，我们就能看出差别了，在increase b按钮上点击，这时候，a跟b的值其实都已经变化了，但是界面上的a没有更新，直到点击一次increase a，这时候刚才对a的累加才会一次更新上来。怎么解决这个问题呢？只需在increaseb这个指令的实现中，把$digest换成$apply即可。

当调用$digest的时候，只触发当前作用域和它的子作用域上的监控，但是当调用$apply的时候，会触发作用域树上的所有监控。

因此，从性能上讲，如果能确定自己作的这个数据变更所造成的影响范围，应当尽量调用$digest，只有当无法精确知道数据变更造成的影响范围时，才去用$apply，很暴力地遍历整个作用域树，调用其中所有的监控。

从另外一个角度，我们也可以看到，为什么调用外部框架的时候，是推荐放在$apply中，因为只有这个地方才是对所有数据变更都应用的地方，如果用$digest，有可能临时丢失数据变更。

脏检测的利弊

很多人对Angular的脏检测机制感到不屑，推崇基于setter，getter的观测机制，在我看来，这只是同一个事情的不同实现方式，并没有谁完全胜过谁，两者是各有优劣的。

大家都知道，在循环中批量添加DOM元素的时候，会推荐使用DocumentFragment，为什么呢，因为如果每次都对DOM产生变更，它都要修改DOM树的结构，性能影响大，如果我们能先在文档碎片中把DOM结构创建好，然后整体添加到主文档中，这个DOM树的变更就会一次完成，性能会提高很多。

同理，在Angular框架里，考虑到这样的场景：

function TestCtrl($scope) {
    $scope.numOfCheckedItems = 0;

    var list = [];

    for (var i=0; i<10000; i++) {
        list.push({
            index: i,
            checked: false
        });
    }

    $scope.list = list;

    $scope.toggleChecked = function(flag) {
        for (var i=0; i<list.length; i++) {
            list[i].checked = flag;
            $scope.numOfCheckedItems++;
        }
    };
}

如果界面上某个文本绑定这个numOfCheckedItems，会怎样？在脏检测的机制下，这个过程毫无压力，一次做完所有数据变更，然后整体应用到界面上。这时候，基于setter的机制就惨了，除非它也是像Angular这样把批量操作延时到一次更新，否则性能会更低。

所以说，两种不同的监控方式，各有其优缺点，最好的办法是了解各自使用方式的差异，考虑出它们性能的差异所在，在不同的业务场景中，避开最容易造成性能瓶颈的用法。

hax · 2014-11-26T11:55:20Z

这个是之前发在 div.io 上的吧。我还没帐号，所以只能看不能回复。还是贴在 github 上好。

hax · 2014-11-26T12:04:00Z

民工兄我估计现在某些考虑可能变化了。比如脏检测，总得来讲，A1的方式是有问题的。
大量更新这个事情我觉得不是主要矛盾。比如假设所有更新都是promise——那么至少也不会把浏览器给卡死，那么就算连续触发了上千次更新似乎也不是大问题。

xufei · 2014-11-26T14:04:57Z

@hax A1的方式确实有问题，用observe是一定比现在强的。

大量更新我个人觉得还是应当搞一种批量的方式，因为即使都是promise，每个里面可是带着界面更新的，这个消耗资源太吓人了。比如说，observe之后，先把待更新内容缓存，然后像之前A1这样，通过某些DOM事件或者网络或者定时器或者手动触发这个更新，在这里面一次跑完所有更新再应用到界面。

hax · 2014-11-26T15:27:18Z

@xufei 有没有比较实际的例子，我总觉得巨量界面更新像是edge case。

xufei · 2014-11-27T00:42:49Z

@hax 例子很好举啊，比如一个带checkbox的列表，顶部有一个全选，假设这列表有200条数据不过分吧，然后点一下全选应当是什么过程呢？

我觉得理想过程是：

点击事件开始，更新所有数据，把结果数据一次应用到界面。

我这个例子其实不算好，如果有个单条变更能导致界面reflow的，就更说明问题了。

早上在班车上想到一个好玩的测试场景，一会来写个看看。

hax · 2014-11-27T05:37:24Z

如果是普通的 getter/setter 方式我产生了 200 次 set，然后触发 200 次对 input checked 的写……如果是react那样产生200次virtual dom我倒是有点担心，但是如果是直接track到元素的那种方式好像也没啥大不了的。另外，我觉得就算用getter/setter也有一个简单的方式，就是我不是直接触发更新，而是设一个dirty标志就好了，在下一次异步时批处理就好了。

xufei · 2014-11-27T07:23:12Z

@hax 嗯，是这样的

liekkas · 2015-01-20T14:48:21Z

这个$digest有点像flex中的invalidate机制，等需要重绘的时候一并提交更改，提高性能。

SiZapPaaiGwat · 2015-01-26T04:29:29Z

对Angular不太懂，之前一直使用RactiveJS，它是基于setter和getter。

关于批量更新的性能问题，其实RactiveJS这个库是有一些考虑的。

对于一般情况下的双向绑定的数组变化，比如shift,unshift,push,pop等，RactiveJS内部会做比较分析，知道哪些部分是需要更新UI，而哪些是不需要的。

比如：

// at the moment, list = [ 'a', 'b', 'c', 'd' ]

// 1. Reset the list:
ractive.set( 'list', [ 'z', 'a', 'b', 'c', 'd' ] )

// 2. Use `unshift`:
list.unshift( 'z' );

像第二种情况RactiveJS只会更新z对应的UI。原文

对于另外一些情况，比如你的例子中的numOfCheckedItems。这个时候如果对于性能有要求，RactiveJS会推荐你放弃使用内部setter，而是直接操作这个部分的数据，这样不会触发UI更新，然后再手动调用update更新视图。

比如你的例子对应到RactiveJS可能就是：

// Angular
$scope.toggleChecked = function(flag) {
    for (var i=0; i<list.length; i++) {
        list[i].checked = flag;
        $scope.numOfCheckedItems++;
    }
};

// Ractive
ractive.on('toggleChecked ', function(e, flag){
    for (var i=0; i<list.length; i++) {
        list[i].checked = flag;
        this.data.numOfCheckedItems++;
    }
    this.update('numOfCheckedItems');
})

ssehacker · 2015-03-16T08:24:29Z

赞！！！顺便附$apply的实现：

function $apply(expr) {
try {
return $eval(expr);
} catch (e) {
$exceptionHandler(e);
} finally {
$root.$digest();
}
}

paddingme · 2015-07-06T08:42:31Z

<div ng-controller="CounterCtrl">
    <span ng-bind="counter"></span>
    <button ng-click="counter++">increase</button>
</div>

中 ng-click="counter++" 会报语法错误，改为 ng-click=" counter=counter+1" 才会正确显示。

xufei · 2015-07-06T10:16:34Z

@paddingme 对，感谢提醒，已修改

paddingme · 2015-10-26T09:41:02Z

试试在scope.counter++;这句之后加一句scope.digest();再看看是不是好了？

应该是 这句之后加一句scope.$digest();

guox191 · 2015-11-14T11:58:47Z

mcwz · 2015-11-20T02:54:11Z

太感谢了，我写一个即时聊天的程序，后台推过来的数据已经更新了数据，但是前台展示聊天区域并不变化，只有我在聊天输入区域敲入一个字符后才变化。
读了这篇文章终于知道原因了，在改变了变量后增加了$scope.$digest();终于正常了。
再次感谢！

lijsh · 2016-02-15T09:22:57Z

配合此文$watch How the $apply Runs a $digest观看效果更佳。

Picknight · 2016-03-28T01:16:48Z

$digest和$apply 的第二个例子中，页面加载后 a,b 的值都是2，是因为 $watch 在页面初始化时给 a 和 b 赋值而执行了一次吗？

wuyanan · 2016-04-27T11:39:04Z

谢谢，终于对于angular如何实现双向数据绑定有了一个初步认识。

MRLuowen · 2016-07-19T07:04:28Z

Vue.js针对你说描述的情况就是做的批量异步处理，在stter函数起作用的时候，只是把这个修改添加到一个页面更新队列中，等待下一个click时间戳，才开始更新dom页面，效率不会差多少。但是你要知道像你所说的这种极端情况在页面开发中会有多少。而大量的脏检查（当前作用域下所有绑定的数据）真的让手机发烫的厉害。不过还是谢谢你的文章，让我学习了很多！！

bigggge · 2017-01-06T03:11:24Z

请问angular2和1实现双向绑定有区别吗？

justu · 2017-04-07T18:11:18Z

学习了，终于知道$digest和$apply之间的区别了！

wangmeijian · 2017-08-14T09:49:42Z

学习

wustdong · 2018-05-31T03:52:51Z

什么时候出个angular 2.0+ 的源码解析呀，大佬？

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