Vue.js 是我在2014年2月開源的一個前端開發庫，通過簡潔的 API 提供高效的數據綁定和靈活的組件系統。在前端紛繁複雜的生態中，Vue.js有幸受到一定程度的關注，目前在 GitHub上已經有5000+的star。本文將從各方面對Vue.js做一個深入的介紹。
開發初衷
2013年末，我還在Google Creative Lab工作。當時在項目中使用了一段時間的Angular，在感嘆數據綁定帶來生產力提升的同時，我也感到Angular的API設計過於繁瑣，使得學習曲線頗為陡峭。出於對Angular數據綁定原理的好奇，我開始 「造輪子」，自己實現了一個非常粗糙的、基於依賴收集的數據綁定庫。這就是Vue.js的前身。同時在實際開發中，我發現用戶界面完全可以用嵌套的組件樹來描述，而一個組件恰恰可以對應MVVM中的ViewModel。於是我決定將我的數據綁定實驗改進成一個真正的開源項目，其核心思想便是 「數據驅動的組件系統」。
MVVM 數據綁定
MVVM的本質是通過數據綁定連結View和Model，讓數據的變化自動映射為視圖的更新。Vue.js在數據綁定的API設計上借鑑了Angular的指令機制：用戶可以通過具有特殊前綴的HTML 屬性來實現數據綁定，也可以使用常見的花括號模板插值，或是在表單元素上使用雙向綁定：
<!-- 指令 --><span v-text="msg"></span><!-- 插值 --><span>{{msg}}</span><!-- 雙向綁定 --><input v-model="msg">
插值本質上也是指令，只是為了方便模板的書寫。在模板的編譯過程中，Vue.js會為每一處需要動態更新的DOM節點創建一個指令對象。每當一個指令對象觀測的數據變化時，它便會對所綁定的目標節點執行相應的DOM操作。基於指令的數據綁定使得具體的DOM操作都被合理地封裝在指令定義中，業務代碼只需要涉及模板和對數據狀態的操作即可，這使得應用的開發效率和可維護性都大大提升。
圖1 Vue.js的MVVM架構與Angular不同的是，Vue.js的API裡並沒有繁雜的module、controller、scope、factory、service等概念，一切都是以「ViewModel 實例」為基本單位：
<!-- 模板 --><div id="app"> {{msg}}</div>
// 原生對象即數據var data = { msg: 'hello!'}// 創建一個 ViewModel 實例var vm = new Vue({ // 選擇目標元素 el: '#app', // 提供初始數據 data: data})
渲染結果：
<div id="app"> hello!</div>
在渲染的同時，Vue.js也已經完成了數據的動態綁定：此時如果改動data.msg的值，DOM將自動更新。是不是非常簡單易懂呢？除此之外，Vue.js對自定義指令、過濾器的API也做了大幅的簡化，如果你有Angular的開發經驗，上手會非常迅速。
數據觀測的實現
Vue.js的數據觀測實現原理和Angular有著本質的不同。了解Angular的讀者可能知道，Angular的數據觀測採用的是髒檢查（dirty checking）機制。每一個指令都會有一個對應的用來觀測數據的對象，叫做watcher；一個作用域中會有很多個watcher。每當界面需要更新時，Angular會遍歷當前作用域裡的所有watcher，對它們一一求值，然後和之前保存的舊值進行比較。如果求值的結果變化了，就觸發對應的更新，這個過程叫做digest cycle。髒檢查有兩個問題：
任何數據變動都意味著當前作用域的每一個watcher需要被重新求值，因此當watcher的數量龐大時，應用的性能就不可避免地受到影響，並且很難優化。
當數據變動時，框架並不能主動偵測到變化的發生，需要手動觸發digest cycle才能觸發相應的DOM 更新。Angular通過在DOM事件處理函數中自動觸發digest cycle部分規避了這個問題，但還是有很多情況需要用戶手動進行觸發。
Vue.js採用的則是基於依賴收集的觀測機制。從原理上來說，和老牌MVVM框架Knockout是一樣的。依賴收集的基本原理是：
將原生的數據改造成 「可觀察對象」。一個可觀察對象可以被取值，也可以被賦值。
在watcher的求值過程中，每一個被取值的可觀察對象都會將當前的watcher註冊為自己的一個訂閱者，並成為當前watcher的一個依賴。
當一個被依賴的可觀察對象被賦值時，它會通知所有訂閱自己的watcher重新求值，並觸發相應的更新。
依賴收集的優點在於可以精確、主動地追蹤數據的變化，不存在上述提到的髒檢查的兩個問題。但傳統的依賴收集實現，比如Knockout，通常需要包裹原生數據來製造可觀察對象，在取值和賦值時需要採用函數調用的形式，在進行數據操作時寫法繁瑣，不夠直觀；同時，對複雜嵌套結構的對象支持也不理想。
Vue.js利用了ES5的Object.defineProperty方法，直接將原生數據對象的屬性改造為getter和setter，在這兩個函數內部實現依賴的收集和觸發，而且完美支持嵌套的對象結構。對於數組，則通過包裹數組的可變方法（比如push）來監聽數組的變化。這使得操作Vue.js的數據和操作原生對象幾乎沒有差別[注:在添加/刪除屬性，或是修改數組特定位置元素時，需要調用特定的函數，如obj.$add(key, value)才能觸發更新。這是受ES5的語言特性所限。]，數據操作的邏輯更為清晰流暢，和第三方數據同步方案的整合也更為方便。
圖2 Vue.js的數據觀測和數據綁定實現圖解組件系統
在大型的應用中，為了分工、復用和可維護性，我們不可避免地需要將應用抽象為多個相對獨立的模塊。在較為傳統的開發模式中，我們只有在考慮復用時才會將某一部分做成組件；但實際上，應用類 UI 完全可以看作是全部由組件樹構成的：
圖3 UI = 組件樹
因此，在Vue.js的設計中將組件作為一個核心概念。可以說，每一個Vue.js應用都是圍繞著組件來開發的。
註冊一個Vue.js組件十分簡單：
Vue.component('my-component', { // 模板 template: '<div>{{msg}} {{privateMsg}}</div>', // 接受參數 props: { msg: String<br> }, // 私有數據，需要在函數中返回以避免多個實例共享一個對象 data: function () { return { privateMsg: 'component!' } }})
註冊之後即可在父組件模板中以自定義元素的形式調用一個子組件：
<my-component msg="hello"></my-component>
渲染結果：
<div>hello component!</div>
Vue.js的組件可以理解為預先定義好了行為的ViewModel類。一個組件可以預定義很多選項，但最核心的是以下幾個：
模板（template）：模板聲明了數據和最終展現給用戶的DOM之間的映射關係。
初始數據（data）：一個組件的初始數據狀態。對於可復用的組件來說，這通常是私有的狀態。
接受的外部參數(props)：組件之間通過參數來進行數據的傳遞和共享。參數默認是單向綁定（由上至下），但也可以顯式地聲明為雙向綁定。
方法（methods）：對數據的改動操作一般都在組件的方法內進行。可以通過v-on指令將用戶輸入事件和組件方法進行綁定。
生命周期鉤子函數（lifecycle hooks）：一個組件會觸發多個生命周期鉤子函數，比如created，attached，destroyed等等。在這些鉤子函數中，我們可以封裝一些自定義的邏輯。和傳統的MVC相比，可以理解為 Controller的邏輯被分散到了這些鉤子函數中。
私有資源（assets）：Vue.js當中將用戶自定義的指令、過濾器、組件等統稱為資源。由於全局註冊資源容易導致命名衝突，一個組件可以聲明自己的私有資源。私有資源只有該組件和它的子組件可以調用。
除此之外，同一顆組件樹之內的組件之間還可以通過內建的事件API來進行通信。Vue.js提供了完善的定義、復用和嵌套組件的API，讓開發者可以像搭積木一樣用組件拼出整個應用的界面。這個思路的可行性在Facebook開源的React當中也得到了印證。
基於構建工具的單文件組件格式
\Vue.js的核心庫只提供基本的API，本身在如何組織應用的文件結構上並不做太多約束。但在構建大型應用時，推薦使用Webpack+vue-loader這個組合以使針對組件的開發更高效。
Webpack是由Tobias Koppers開發的一個開源前端模塊構建工具。它的基本功能是將以模塊格式書寫的多個JavaScript文件打包成一個文件，同時支持CommonJS和AMD格式。但讓它與眾不同的是，它提供了強大的loader API來定義對不同文件格式的預處理邏輯，從而讓我們可以將CSS、模板，甚至是自定義的文件格式當做JavaScript模塊來使用。Webpack 基於loader還可以實現大量高級功能，比如自動分塊打包並按需加載、對圖片資源引用的自動定位、根據圖片大小決定是否用base64內聯、開發時的模塊熱替換等等，可以說是目前前端構建領域最有競爭力的解決方案之一。
我在Webpack的loader API基礎上開發了vue-loader插件，從而讓我們可以用這樣的單文件格式 (*.vue) 來書寫Vue組件：
<style>.my-component h2 { color: red;}</style><template> <div> <h2>Hello from {{msg}}</h2> <other-component></other-component> </div></template><script>// 遵循 CommonJS 模塊格式var otherComponent = require('./other-component')// 導出組件定義module.exports = { data: function () { return { msg: 'vue-loader' } }, components: { 'other-component': otherComponent }}</script>
同時，還可以在*.vue文件中使用其他預處理器，只需要安裝對應的Webpack loader即可：
<style lang="stylus">.my-component h2 color red</style><template lang="jade">div.my-component h2 Hello from {{msg}}</template><script lang="babel">// 利用 Babel 編譯 ES2015export default { data () { return { msg: 'Hello from Babel!' } }}</script>
這樣的組件格式，把一個組件的模板、樣式、邏輯三要素整合在同一個文件中，即方便開發，也方便復用和維護。另外，Vue.js本身支持對組件的異步加載，配合Webpack的分塊打包功能，可以極其輕鬆地實現組件的異步按需加載。
其他特性
Vue.js還有幾個值得一提的特性：
異步批量DOM更新：當大量數據變動時，所有受到影響的watcher會被推送到一個隊列中，並且每個watcher只會推進隊列一次。這個隊列會在進程的下一個 「tick」 異步執行。這個機制可以避免同一個數據多次變動產生的多餘DOM操作，也可以保證所有的DOM寫操作在一起執行，避免DOM讀寫切換可能導致的layout。
動畫系統：Vue.js提供了簡單卻強大的動畫系統，當一個元素的可見性變化時，用戶不僅可以很簡單地定義對應的CSS Transition或Animation效果，還可以利用豐富的JavaScript鉤子函數進行更底層的動畫處理。
可擴展性：除了自定義指令、過濾器和組件，Vue.js還提供了靈活的mixin機制，讓用戶可以在多個組件中復用共同的特性。
與Web Components的異同
對Web Components有了解的讀者看到這裡可能會產生疑問：Vue.js的組件和Web Components的區別在哪裡呢？這裡簡要地做一下分析。
Web Components是一套底層規範，本身並不帶有數據綁定、動畫系統等上層功能，因此更合適的比較對象可能是Polymer。Polymer在API和功能上和Vue.js比較相似，但它對Web Components的硬性依賴使得它在瀏覽器支持方面有一定的問題——在不支持Web Components規範的瀏覽器中，需要加載龐大的polyfill，不僅在性能上會有影響，並且有些功能，比如ShadowDOM，polyfill並沒有辦法完美支持。同時，Web Components規範本身尚未定稿，一些具體設計上仍存在不小的分歧。相比之下，Vue.js在支持的瀏覽器中（IE9+）沒有任何依賴。
除此之外，在支持Web Components的環境中，我們也可以很簡單地利用Web Components底層API將一個Vue.js組件封裝在一個真正的自定義元素中，從而實現Vue.js組件和其他框架的無縫整合。
總結
在發布之初，Vue.js原本是著眼於輕量的嵌入式使用場景。在今天，Vue.js也依然適用於這樣的場景。由於其輕量（22kb min+gzip）、高性能的特點，對於移動場景也有很好的契合度。更重要的是，設計完備的組件系統和配套的構建工具、插件，使得Vue.js在保留了其簡潔API的同時，也已經完全有能力擔當起複雜的大型應用的開發。
從誕生起到現在的一年半歷程中，Vue.js經歷了一次徹底的重構，多次API的設計改進，目前已經趨於穩定，測試覆蓋率長期保持在100%，GitHub Bug數量長期保持在個位數，並在世界各地都已經有公司/項目將Vue.js應用到生產環境中。在2015年晚些時候，Vue.js將發布1.0版本，敬請期待。
【參考連結】
Vue.js官方網站：http://vuejs.org
Vue.js GitHub倉庫：https://github.com/yyx990803/vue
Webpack官方網站: http://webpack.github.io
vue-loader單頁組件示例：https://github.com/vuejs/vue-loader-example
本文選自程式設計師電子版2015年8月A刊（含iPad版、Android版、PDF版）。
本文為CSDN原創，點擊「閱讀原文」可查看原文並參與討論。
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