蓝戒的博客


探索angularJS中的$watch,$apply,$digest理解双向数据绑定

Angular用户都想知道数据绑定是怎么实现的。你可能会看到各种各样的词汇:$watch,$apply,$digest,dirty-checking... 它们是什么?它们是如何工作的呢?

让我们从头开始吧。

浏览器事件循环和Angular.js扩展
我们的浏览器一直在等待事件,比如用户交互。假如你点击一个按钮或者在输入框里输入东西,事件的回调函数就会在javascript解释器里执行,然后你就可以做任何DOM操作,等回调函数执行完毕时,浏览器就会相应地对DOM做出变化。 Angular拓展了这个事件循环,生成一个有时成为angular context的执行环境(记住,这是个重要的概念),为了解释什么是context以及它如何工作,我们还需要解释更多的概念。

$watch 队列($watch list)

AngularJS提供了一个非常酷的特性叫做双向数据绑定(Two-way Data Binding),这个特性大大简化了我们的代码编写方式。数据绑定意味着当View中有任何数据发生了变化,那么这个变化也会自动地反馈到scope的数据上,也即意味着scope模型会自动地更新。类似地,当scope模型发生变化时,view中的数据也会更新到最新的值。那么AngularJS是如何做到这一点的呢?当你写下表达式如{{ aModel }}时,AngularJS在幕后会为你在scope模型上设置一个watcher,它用来在数据发生变化的时候更新view。这里的watcher和你会在AngularJS中设置的watcher是一样的:

$scope.$watch('testModel', function(newVal, oldVal) {
// 更新 newValue
});

传入到$watch()中的第二个参数是一个回调函数,该函数在testModel的值发生变化的时候会被调用。当testModel发生变化的时候,这个回调函数会被调用来更新view这一点不难理解,但是,还存在一个很重要的问题!AngularJS是如何知道什么时候要调用这个回调函数呢?换句话说,AngularJS是如何知晓testModel发生了变化,才调用了对应的回调函数呢?它会周期性的运行一个函数来检查scope模型中的数据是否发生了变化吗?好吧,这就是$digest循环的用武之地了。
每次你绑定一些东西到你的UI上时你就会往$watch队列里插入一条$watch。想象一下$watch就是那个可以检测它监视的model里时候有变化的东西。例如你有如下的代码

index.html

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

在这里我们有个$scope.user,他被绑定在了第一个输入框上,还有个$scope.pass,它被绑定在了第二个输入框上,然后我们在$watch list里面加入两个$watch:

controllers.js

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

index.html

Hello, {{ World }}

这里,即便我们在$scope上添加了两个东西,但是只有一个绑定在了UI上,因此在这里只生成了一个$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>

这里又生成了多少个$watch呢?每个person有两个(一个name,一个age),然后ng-repeat又有一个,因此10个person一共是(2 * 10) +1,也就是说有21个$watch。 因此,每一个绑定到了UI上的数据都会生成一个$watch。对,那这写$watch是什么时候生成的呢? 当我们的模版加载完毕时,也就是在linking阶段(Angular分为compile阶段和linking阶段---译者注),Angular解释器会寻找每个directive,然后生成每个需要的$watch。听起来不错哈,但是,然后呢?

$digest循环

还记得我前面提到的扩展的事件循环吗?当浏览器接收到可以被angular context处理的事件时,$digest循环就会触发。这个循环是由两个更小的循环组合起来的。一个处理evalAsync队列,另一个处理$watch队列,这个也是本篇博文的主题。 这个是处理什么的呢?$digest将会遍历我们的$watch,然后询问:

嘿,$watch,你的值是什么?
是9。
好的,它改变过吗?
没有,先生。
(这个变量没变过,那下一个)
你呢,你的值是多少?
报告,是Foo。
刚才改变过没?
改变过,刚才是Bar。
(很好,我们有DOM需要更新了)
继续询问知道$watch队列都检查过。
这就是所谓的dirty-checking。既然所有的$watch都检查完了,那就要问了:有没有$watch更新过?如果有至少一个更新过,这个循环就会再次触发,直到所有的$watch都没有变化。这样就能够保证每个model都已经不会再变化。记住如果循环超过10次的话,它将会抛出一个异常,防止无限循环。 当$digest循环结束时,DOM相应地变化。

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>

这里我们有一个$watch因为ng-click不生成$watch(函数是不会变的)。

我们按下按钮
浏览器接收到一个事件,进入angular context(后面会解释为什么)。
$digest循环开始执行,查询每个$watch是否变化。
由于监视$scope.name的$watch报告了变化,它会强制再执行一次$digest循环。
新的$digest循环没有检测到变化。
浏览器拿回控制权,更新与$scope.name新值相应部分的DOM。
这里很重要的(也是许多人的很蛋疼的地方)是每一个进入angular context的事件都会执行一个$digest循环,也就是说每次我们输入一个字母循环都会检查整个页面的所有$watch。

在$digest循环中,watchers会被触发。当一个watcher被触发时,AngularJS会检测scope模型,如何它发生了变化那么关联到该watcher的回调函数就会被调用。

那么,下一个问题就是$digest循环是在什么时候以各种方式开始的?

在调用了$scope.$digest()后,$digest循环就开始了。假设你在一个ng-click指令对应的handler函数中更改了scope中的一条数据,此时AngularJS会自动地通过调用$digest()来触发一轮$digest循环。当$digest循环开始后,它会触发每个watcher。这些watchers会检查scope中的当前model值是否和上一次计算得到的model值不同。如果不同,那么对应的回调函数会被执行。调用该函数的结果,就是view中的表达式内容(译注:诸如{{ aModel }})会被更新。除了ng-click指令,还有一些其它的built-in指令以及服务来让你更改models(比如ng-model,$timeout等)和自动触发一次$digest循环。

目前为止还不错!但是,有一个小问题。在上面的例子中,AngularJS并不直接调用$digest(),而是调用$scope.$apply(),后者会调用$rootScope.$digest()。因此,一轮$digest循环在$rootScope开始,随后会访问到所有的children scope中的watchers。

现在,假设你将ng-click指令关联到了一个button上,并传入了一个function名到ng-click上。当该button被点击时,AngularJS会将此function包装到一个wrapping function中,然后传入到$scope.$apply()。因此,你的function会正常被执行,修改models(如果需要的话),此时一轮$digest循环也会被触发,用来确保view也会被更新。

Note: $scope.$apply()会自动地调用$rootScope.$digest()。$apply()方法有两种形式。第一种会接受一个function作为参数,执行该function并且触发一轮$digest循环。第二种会不接受任何参数,只是触发一轮$digest循环。我们马上会看到为什么第一种形式更好。

$apply 传递数据模型变化

通过$apply来进入angular context

谁决定什么事件进入angular context,而哪些又不进入呢?$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: '<ul style="background-color: lightblue"><li>{{foo}}</li><li>{{bar}}</li></ul>',
link: function(scope, element, attrs) {
element.bind('click', function() {
scope.foo++;
scope.bar++;
});
}
}

});

app.controller('MainCtrl', 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。

什么时候手动调用$apply()方法?
如果AngularJS总是将我们的代码wrap到一个function中并传入$apply(),以此来开始一轮$digest循环,那么什么时候才需要我们手动地调用$apply()方法呢?实际上,AngularJS对此有着非常明确的要求,就是它只负责对发生于AngularJS上下文环境中的变更会做出自动地响应(即,在$apply()方法中发生的对于models的更改)。AngularJS的built-in指令就是这样做的,所以任何的model变更都会被反映到view中。但是,如果你在AngularJS上下文之外的任何地方修改了model,那么你就需要通过手动调用$apply()来通知AngularJS。这就像告诉AngularJS,你修改了一些models,希望AngularJS帮你触发watchers来做出正确的响应。

比如,如果你使用了JavaScript中的setTimeout()来更新一个scope model,那么AngularJS就没有办法知道你更改了什么。这种情况下,调用$apply()就是你的责任了,通过调用它来触发一轮$digest循环。类似地,如果你有一个指令用来设置一个DOM事件listener并且在该listener中修改了一些models,那么你也需要通过手动调用$apply()来确保变更会被正确的反映到view中。

让我们来看一个例子。加入你有一个页面,一旦该页面加载完毕了,你希望在两秒钟之后显示一条信息。你的实现可能是下面这个样子的:

HTML:

<body ng-app="myApp">

<div ng-controller="MessageController">

Delayed Message: {{message}}

</div>

</body>

JavaScript:

/* What happens without an $apply() */
angular.module('myApp',[]).controller('MessageController', function($scope) {

$scope.getMessage = function() {

setTimeout(function() {

$scope.message = 'Fetched after 3 seconds';

console.log('message:'+$scope.message);

}, 2000);

} $scope.getMessage(); });

通过运行这个例子,你会看到过了两秒钟之后,控制台确实会显示出已经更新的model,然而,view并没有更新。原因也许你已经知道了,就是我们忘了调用$apply()方法。因此,我们需要修改getMessage(),如下所示:

/* What happens with $apply */

angular.module('myApp',[]).controller('MessageController', function($scope) {
$scope.getMessage = function() {
setTimeout(function() {
$scope.$apply(function() {
//wrapped this within $apply
$scope.message = 'Fetched after 3 seconds';
console.log('message:' + $scope.message);
});
}, 2000);
}
$scope.getMessage();
});

如果你运行了上面的例子,你会看到view在两秒钟之后也会更新。唯一的变化是我们的代码现在被wrapped到了$scope.$apply()中,它会自动触发$rootScope.$digest(),从而让watchers被触发用以更新view。 Note:顺便提一下,你应该使用$timeout service来代替setTimeout(),因为前者会帮你调用$apply(),让你不需要手动地调用它。 而且,注意在以上的代码中你也可以在修改了model之后手动调用没有参数的$apply(),就像下面这样:

$scope.getMessage = function() {
setTimeout(function() {
$scope.message = 'Fetched after two seconds';
console.log('message:' + $scope.message);
$scope.$apply(); //this triggers a $digest
}, 2000);
};

以上的代码使用了$apply()的第二种形式,也就是没有参数的形式。需要记住的是你总是应该使用接受一个function作为参数的$apply()方法。这是因为当你传入一个function到$apply()中的时候,这个function会被包装到一个try…catch块中,所以一旦有异常发生,该异常会被$exceptionHandler service处理。 $digest循环会运行多少次?当一个$digest循环运行时,watchers会被执行来检查scope中的models是否发生了变化。如果发生了变化,那么相应的listener函数就会被执行。这涉及到一个重要的问题。如果listener函数本身会修改一个scope model呢?AngularJS会怎么处理这种情况? 答案是$digest循环不会只运行一次。在当前的一次循环结束后,它会再执行一次循环用来检查是否有models发生了变化。这就是脏检查(Dirty Checking),它用来处理在listener函数被执行时可能引起的model变化。因此,$digest循环会持续运行直到model不再发生变化,或者$digest循环的次数达到了10次。因此,尽可能地不要在listener函数中修改model。 Note: $digest循环最少也会运行两次,即使在listener函数中并没有改变任何model。正如上面讨论的那样,它会多运行一次来确保models没有变化。

参考地址:

http://blog.csdn.net/dm_vincent/article/details/38705099

http://www.angularjs.cn/A0a6

原文地址:

https://www.sitepoint.com/understanding-angulars-apply-digest/ 

http://angular-tips.com/blog/2013/08/watch-how-the-apply-runs-a-digest/

本文固定链接: http://www.webzsky.com/?p=926 | 蓝戒的博客

cywcd
该日志由 cywcd 于2016年06月28日发表在 javascript 分类下, 你可以发表评论,并在保留原文地址及作者的情况下引用到你的网站或博客。
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