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jQuery 數據緩存模塊進化史詳細介紹
編輯:JQuery特效代碼     
數據緩存系統最早應該是jQuery1.2引入的,那時它的事件系統完成照搬DE大神的addEvent.js,而addEvent在實現有個缺憾,它把事件的回調都放到EventTarget之上,這會引發循環引用,如果EventTarget是window對象,又會引發全局污染。有了數據緩存系統,除了規避這兩個風險外,我們還可以有效地保存不同方法產生的中間變量,而這些變量會對另一個模塊的方法有用,解耦方法間的依賴。對於jQuery來說,它的事件克隆乃至後來的列隊實現都是離不開緩存系統。

jQuery1.2 在core模塊新增了兩個靜態方法, data與removeData。data不用說,與jQuery其他方法一樣,讀寫結合。jQuery的緩存系統是把所有數據都放$.cache之上,然後為每個要使用緩存系統的元素節點,文檔對象與window對象分配一個UUID。UUID的屬性名為一個隨機的自定義屬性,"jQuery" + (new Date()).getTime(), 值為整數,從零遞增。但UUID總要附於一個對象上,如果那個對象是window,豈不是全局污染嗎,因此jQuery內部判定它是window對象時,映射為一個叫windowData的空對象,然後UUID加在它之上。有了UUID,我們在首次訪問緩存系統時,會在$.cache對象開辟一個空對象(緩存體),用於放置與目標對象有關的東西。這有點像銀行開戶了,UUID的值就是存折。removeData則會刪掉不再需要保存數據,如果到最後,數據刪清光了,它也沒有任何鍵值對,成為空對象,jQuery就會從$.cache中刪掉此對象,並從目標對象移除UUID。

. 代碼如下:
//jQuery1.2.3
var expando = "jQuery" + (new Date()).getTime(), uuid = 0, windowData = {};
jQuery.extend({
cache: {},
data: function( elem, name, data ) {
elem = elem == window ? windowData : elem;//對window對象做特別處理
var id = elem[ expando ];
if ( !id ) //如果沒有UUID則新設一個
id = elem[ expando ] = ++uuid;
//如果沒有在$.cache中開戶,則先開戶
if ( name && !jQuery.cache[ id ] )
jQuery.cache[ id ] = {};

// 第三個參數不為undefined時,為寫操作
if ( data != undefined )
jQuery.cache[ id ][ name ] = data;
//如果只有一個參數,則返回緩存對象,兩個參數則返回目標數據
return name ? jQuery.cache[ id ][ name ] : id;
},

removeData: function( elem, name ) {
elem = elem == window ? windowData : elem;
var id = elem[ expando ];
if ( name ) {//移除目標數據
if ( jQuery.cache[ id ] ) {
delete jQuery.cache[ id ][ name ];
name = "";

for ( name in jQuery.cache[ id ] )
break;
//遍歷緩存體,如果不為空,那name會被改寫,如果沒有被改寫,則!name 為true,
//從而引發再次調用此方法,但這次是只傳一個參數,移除緩存體,
if ( !name )
jQuery.removeData( elem );
}
} else {
//移除UUID,但IE下對元素使用delete會拋錯
try {
delete elem[ expando ];
} catch(e){
if ( elem.removeAttribute )
elem.removeAttribute( expando );
}//注銷賬戶
delete jQuery.cache[ id ];
}
}
})


jQuery在1.2.3中添加了兩個同名的原型方法data與removeData,目的是方便鏈式操作與集化操作。並在data中添加getData, setData的自定義事件的觸發邏輯。

1.3中,數據緩存系統終於獨立成一個模塊data.js(內部開發時的劃分),並添加了兩組方法,命名空間上的queue與dequeue,原型上的queue與dequeue。queue的目的很明顯,就是緩存一組數據,為動畫模塊服務。dequeue是從一組數據中刪掉一個。

. 代碼如下:
//jQuery1.3
  jQuery.extend({
   queue: function( elem, type, data ) {
   if ( elem ){
   type = (type || "fx") + "queue";
   var q = jQuery.data( elem, type );
   if ( !q || jQuery.isArray(data) )//確保儲存的是一個數組
   q = jQuery.data( elem, type, jQuery.makeArray(data) );
   else if( data )//然後往這個數據加東西
   q.push( data );
   }
   return q;
   },
   dequeue: function( elem, type ){
   var queue = jQuery.queue( elem, type ),
   fn = queue.shift();//然後刪掉一個,早期它是放置動畫的回調,刪掉它就call一下,
   // 但沒有做是否為函數的判定,估計也沒有寫到文檔中,為內部使用
   if( !type || type === "fx" )
   fn = queue[0];
   if( fn !== undefined )
   fn.call(elem);
   }
  })


fx模塊animate方法的調用示例:

. 代碼如下:
//each是並行處理多個動畫,queue是一個接一個處理多個動畫
  this[ optall.queue === false ? "each" : "queue" ](function(){ /*略*/})

在元素上添加自定義屬性,還會引發一個問題。如果我們對這個元素進行拷貝,就會將此屬性也會復制過去,導致兩個元素都有相同的UUID值,出現數據被錯誤操作的情況。jQuery早期的復制節點實現非常簡單,如果元素的cloneNode方法不會復制事件就使用cloneNode,否則使用元素的outerHTML,或父節點的innerHTML,用clean方法解析一個新元素出來。但outerHTML與innerHTML都會顯式屬性寫在裡面,因此需要用正則把它們清除掉。
. 代碼如下:
  //jQuery1.3.2 core.js clone方法
  var ret = this.map(function(){
   if ( !jQuery.support.noCloneEvent && !jQuery.isXMLDoc(this) ) {
   var html = this.outerHTML;
   if ( !html ) {
   var div = this.ownerDocument.createElement("div");
   div.appendChild( this.cloneNode(true) );
   html = div.innerHTML;
   }
  
   return jQuery.clean([html.replace(/ jQuery\d+="(?:\d+|null)"/g, "").replace(/^\s*/, "")])[0];
   } else
   return this.cloneNode(true);
  });

jQuery1.4發現IE如果對於object, ember, applet這三個古老的用於接入外部資源的標簽可能會拋錯。由於舊式IE的元素節點只是COM的包裝,一旦引入資源後,它就會變成那種資源的實例,而它們會有嚴格的訪問控制,不能像普通的JS對象那樣隨意添加成員。於是jQuery便一刀換,但凡是這三種標簽,就不為它緩存數據。jQuery弄了一個叫noData的hash,用於檢測元素節點的標簽。
. 代碼如下:
  noData: {    "embed": true,
   "object": true,
   "applet": true  },
  //代碼防御
  if ( elem.nodeName && jQuery.noData[elem.nodeName.toLowerCase()] ) {
   return;
  }

jQuery1.4還對$.data進行改進,允許第二個參數為對象,方便儲存多個數據。UUID對應的自定義屬性expando 也放進命名空間之下了。queue與dequeue方法被剝離成一個新模塊。
jQuery1.43帶來三項改進。
首先是添加changeData自定義方法。不過這套方法沒有什麼銷量,只是產品經理的自戀吧。
檢測元素節點是否支持添加自定義屬性的邏輯被獨立成一個叫acceptData的方法。因為jQuery團隊發現當object標簽加載的flash資源,它還是可以添加自定義屬性的,於是決定對這種情況網開一面。IE在加載flash時,需要對object指定一個叫classId的屬性,值為clsid:D27CDB6E-AE6D-11cf-96B8-444553540000,因此檢測邏輯就變得非常復雜,由於data, removeData都要用到,獨立出來有效節省比特。
HTML5對人們隨便添加自定義屬性的行為做出回應,新增一種叫"data-*"的緩存機制。當用戶設置的屬性以"data-"開頭,它們會被保存到元素節點的dataset對象上。這就導致人們可能用HTML5方便緩存數據,也可能用jQuery的緩存系統保存數據,那麼data方法就變得有點不中用了。於是jQuery在原型上的data做了增強,當用戶第一次訪問此元素節點,會遍歷它所有"data-"開頭的自定義屬性(為了照顧舊式IE,不能直接遍歷dataset),把它們放到jQuery的緩存體中。那麼當用戶取數據時,會先從緩存系統中,沒有再使用setAttribute訪問"data-"自定義屬性。但HTML5的緩存系統非常弱,只能保存字符串(這當然是出於循環引用的考量),於是jQuery會將它們還原為各種數據類型,如"null",, "false", "true"變成null, false, true, 符合數字格式的字符串會轉換成數字,如果它是以"{"開頭"}"結尾則嘗試轉成一個對象。
. 代碼如下:
  //jQuery1.43 $.fn.data
  rbrace = /^(?:\{.*\}|\[.*\])$/;
  if ( data === undefined && this.length ) {
   data = jQuery.data( this[0], key );
   if ( data === undefined && this[0].nodeType === 1 ) {
   data = this[0].getAttribute( "data-" + key );
  
   if ( typeof data === "string" ) {
   try {
   data = data === "true" ? true :
   data === "false" ? false :
   data === "null" ? null :
   !jQuery.isNaN( data ) ? parseFloat( data ) :
   rbrace.test( data ) ? jQuery.parseJSON( data ) :
   data;
   } catch( e ) {}
  
   } else {
   data = undefined;
   }
   }
  }
jQuery1.5也帶來三項改進。當時jQuery已經在1.42打敗Prototype.js,如日中天,馬太效應,用戶量暴增。它的重點改為提升性能,進入fix bug階段(用戶多,相當於免費的測試員就越多,測試覆蓋面就越大)。
改進expando,原來是基於時間截,現在是版本號加隨機數。因此用戶可能在一個頁面引入多個版本的jQuery。
是否有此數據的邏輯被抽出成一個hasData方法,處理HTML5的"data-*"屬性也被抽出成一個私有方法dataAttr。它們都是為了邏輯顯得更清晰。dataAttr使用JSON.parse,由於這個JSON可能是JSON2.js引入的,而JSON2.js有個非常糟糕的地方,就是為一系列原生類型添加了toJSON方法,導致for in 循環判定是否為空對象出錯。jQuery被逼搞了個isEmptyDataObject方法做處理。
jQuery的數據緩存系統本來就是為事件系統服務而分化出來的,到後來,它是內部眾多模塊的基礎設施。換言之,它內部會儲存許多框架用戶的變量(系統數據),但一旦它公開到文檔中,用戶也會使用data保存他們務業中使用的數據(用戶數據)。以前,用戶小,變量名沖突的可能性比較少,加之jQuery為這些系統數據精挑了一些不常用的名字,__class__, __change__或加個後綴什麼的,沒有收到什麼投訴。當jQuery成為世界級的著名框架後,用戶數據名干掉系統數據名,導致事件系統或其他什麼模塊癱瘓就時有發生。jQuery開始對緩存體進行改造,原來就是一個對象,什麼數據都往裡面拋。現在它就這個緩存體內開辟一個子對象,鍵名為隨機的jQuery.expando值,如果是系統數據就存到裡面去。但events系統數據為了向前兼容起見,還是直接放到緩存體之上。至於,如何區分是系統數據,非常簡單,直接在data方法添加第四個參數,真值時為系統數據。removeData時也相應提供第三個參數,用於刪除系統數據。還新設了一個_data方法,專門用於操作系統數據。下面就是緩存體的結構圖:
 . 代碼如下: 
var cache = {
jQuery14312343254:{/*放置系統數據*/}
events: {/"放置事件名與它對應的回調列表"/}
/*這裡放置用戶數據*/
}

jQuery1.7對緩存體做了改進,系統變量變放置data對象中,為此判定緩存體為空也要做相應的改進,現在要跳過toJSON與data。新結構如下:
. 代碼如下:
var cache = {
data:{/*放置用戶數據*/}
/*這裡放置系統數據*/
}

jQuery1.8曾添加一個叫deleteIds的數組,用於重用UUID,但昙花一現。UUID的值從1.8起不用jQuery.uuid的了,改用jQuery.guid遞增生成。重大的改進在jQuery1.83後,操作數據的實現被抽出為私有方法,命名空間與原型上的方法只是一個代理,並分成兩組方法,操作用戶數據的data, removeData,操作系統數據的_data,_removeData。現在光是緩存系統就是一個龐大家族了。

說到底,數據緩存就是在目標對象與緩存體間建立一對一的關系,然後在緩存體上操作數據,復雜度都集在前者。而在一個普通JS對象進行增刪改查某屬性從來沒有難度,用戶怎麼也玩不出花招。從軟件設計原則上看,這也是最好的結果(吻合KISS原則與職責單一則)。
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