深入解析QML引擎, 第2部分: 绑定(Bindings)

原文 QML Engine Internals, Part 2: Bindings

译者注：这个解析QML引擎的文章共4篇，分析非常透彻，在国内几乎没有找到类似的分析，为了便于国内的QT/QML爱好者和工作者也能更好的学习和理解QML引擎，故将这个系列的4篇文章翻译过来。翻译并不是完全直译，有不足之处，请指正，谢谢！

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该博文是深入解析QML引擎系列博文中的第二篇。在上一篇博文中，我们已经为大家揭示了QML引擎是如何加载QML文件的。简明扼要地回顾一下：解析QML文件，并为文件中的所有元素创建C ++对象。例如，QML文件中包含一个Text（文本）元素，QML引擎就会创建一个C ++ QQuickText类的实例。

QML引擎主要用于处理QML文件的加载，加载之后的运行时阶段就不再那么需要它了。运行时的事件处理和绘制等都是由它生成的C++类来完成的。例如，TextInput（文本输入）元素的输入事件是由QQuickTextInput::keyPressEven()处理，绘制则由QQuickTextInput::updatePaintNode()实现，完全不需要QML引擎参与。

但是在运行时，QML引擎依然会涉及到两个重要的东西：信号处理器和属性绑定更新（译者注：属性绑定更新，其实就是计算属性右边表达式的值，后续有详细的讲解，这个地方不用担心不明白。）。比如MouseArea的一个onClicked处理器就是信号处理器（译者注：MouseArea是第一篇博文的例子中的一个元素，从第一篇分析的内容，我们了解onClicked这种这样的信号处理器也被看作是属性值，和普通的属性没啥差别）。我们将在这篇文章中深入分析绑定（bindings）。在此之前请先看下面这个例子：

图1 QML文件例子

在这个例子中，包含了给属性赋值的两种方式：

1. 简单的赋一个值，比如给QQuickRectangle的width属性赋值300。对应的VME指令是STORE_DOUBL。它会在组件创建后执行，只是简单的调用函数QMetaObject::metacall(QMetaObject::WriteProperty,…), 该函数最终执行QQuickRectangle:setWidth()来设置width属性的值。在初始化之后，QML引擎再也不会修改width属性的值了。

2. 赋一个绑定（binding），比如给text属性赋一个绑定 "Window Area:" +（parent.width* parent.height），给anchors.centerIn属性赋一个绑定 parent。绑定的神奇之处在于，当Rectangle的height和width属性改变时，会自动更新到text属性。这是如何实现的呢？其实也没那么神奇，接下来我们将为你揭晓它的运作机制。（译者注：原作者说的binding到底是什么，下面马上就会揭晓，不用担心。）

创建绑定

通过设置QML_COMPILER_DUMP=1来输出VME指令，我们可以看到例子中的两个绑定都是由指令STORE_COMPILED_BINDING创建的：

图2 创建绑定的VME指令

编译后绑定是一种优化的绑定，我们还是先研究一下普通绑定，它是由STORE_BINDING指令创建的。查看QQmlVME::run()的代码，我们发现代码中创建了一个QQmlBinding对象，并把 "function $text() { return "Window Area:"+ (parent.width *parent.height) }" 做为它的表达式。没错，每一个绑定都是一个JavaScript函数！"function $text()" 这部分代码是由QML编译器添加的，这是因为QML的JavaScript引擎V8只支持完整的函数。这个JavaScript函数紧接着会被V8编译器编译成一个V8::Function对象。因为V8引擎有一个实时（JIT）编译器，所以它会生成本地的机器码（译者注：传统的JavaScript引擎是把JavaScript代码先编译为字节码，然后再通过解释器执行字节码，V8引擎运用JIT技术，不通过解释器执行字节码，而是直接把JavaScript代码编译成运行在CPU（x86/x64/ARM）上的机器码）。这时，V8:: Function对象并不会被执行，但是它会一直保留。

STORE_BINDING指令创建一个绑定可总结为：先创建了一个QQmlBinding对象，然后该对象借助V8引擎把传给它的JavaScript函数编译成了一个V8::Function对象。

（译者注：为了更容易理解后续的内容，在这里约定“绑定”即JavaScript函数，“绑定对象”即QQmlBinding对象，计算绑定的值即表示运行JavaScript函数求值，或者执行V8::Function代码求值）

运行绑定

在某些时候，绑定需要被运行，这意味着让V8引擎对绑定求值并将结果赋值给对应的属性。这些都是在创建阶段的最后阶段完成的。

QQmlVME::complete()会调用每个绑定对象的update()函数，在我们的例子中就是QQmlBinding:: update()函数。update()只是简单的执行v8:Function对象并将返回值赋给目标属性,这在我们的例子中就是Rectangle的text属性。

但是V8引擎是怎么知道parent.width和parent.height的值的呢？说实在的，它究竟是怎么知道parent对象的？答案就是：它不知道。V8引擎没有任何线索知道到底存在哪些对象，类名是什么，也不知道这些对象的属性是什么。当V8引擎遇到一个未知类或未知属性时，它会询问QML引擎中的一个对象包裹器（Object Wrapper），这个对象包裹器会找到正确的类或属性，并把他们返回给V8引擎。下面我们通过堆栈信息来看一看QQuickItem的width属性是如何被访问的：

图3 属性访问函数调用堆栈

从上面的堆栈信息来看，我们发现qv8qobjectwrapper.cpp中的包裹类最终调用函数QObject::qt_metacall(QMetaObject::ReadProperty,…) 来获取属性值。首先包裹类被V8代码调用，然后V8代码又被V8::Function对象对应的机器码调用。由于机器码没有堆栈帧（stack frames），因此GDB（调试工具）没法显示在??之后的堆栈信息。在上面的堆栈信息中我做了一点点假，其实它是由两个独立的堆栈信息拼起来的，细心的读者会发现，堆栈帧的序号并是不连续的。

由上可知，V8引擎会使用一个对象包裹类来获取属性值。同理，它会使用一个上下文包裹类来找到对象。例如，在我们的例子中，计算绑定值的过程中需要访问parent对象，就是通过这种方式来找到parent的。

综上所述：通过运行编译后的V8::Function代码来对绑定进行求值，再由V8引擎通过Qt里的包裹类来访问对象和属性，然后将求的值赋给目标属性。

更新绑定

好了，现在我们知道text属性是如何获得它的初始值的。但是绑定更新是如何实现的？当height和width属性改变时，QML引擎是怎么知道需要重新对绑定求值的呢？

这个问题的答案就隐藏在对象包裹类中。你应该还记得，当V8引擎需要访问一个属性时，就会调用它。这个对象包裹类不止返回属性值：它还会捕获所有被访问过的属性。从根本上讲，当一个属性被访问时，对象包裹类会调用绑定对象的捕获函数，在我们的例子中就是QQmlJavaScriptExpression::GuardCapture::captureProperty() (QQmlBinding是QQmlJavaScriptExpression的子类)。在捕获函数内部实现中，只是简单地把绑定对象的一个槽函数连接到被捕获属性的NOTIFY信号。当NOTIFY信号被触发时，与之连接的槽函数就会被调用，并重新计算绑定的值。如果你还没有听说过NOTIFY信号，也不用担心，这很简单：当一个属性用Q_PROPERTY来声明时，在那里就可能声明了一个NOTIFY信号。只要属性发生改变，拥有该属性的对象就会触发NOTIFY信号。比如，QQuickItem的width属性的声明类似如下：

Q_PROPERTY(qrealwidth READ width WRITE setWidth NOTIFY widthChanged)

在我们这个例子中，首次运行绑定，访问width属性时，该属性的捕获函数将绑定对象中的一个槽函数连接到widthChanged()信号。在此之后，只要QQuickItem触发widthChanged()信号，对应的槽函数将被调用，并重新计算绑定的值。

这就是为什么当你的属性发生改变时，拥有并触发NOTIFY信号是非常的重要。假如你忘了这样做，绑定的值就不会被重新计算，基本上，属性绑定就无法正确的运作。另一方面，尽管属性并没有真正地改变，但你也触发了NOTIFY信号，那么绑定的值也会被毫无意义地重新计算。

综上所述：当访问属性时，对象包裹类会调用绑定对象的捕捉函数，它会将绑定对象的一个槽函数连接到该属性的NOTIFY信号，以便当属性改变时重新计算绑定的值。

结论

在这篇博文中，我们已经深入分析绑定是如何工作的。总结成一句简短的话就是：每个绑定都是一个编译过的JavaScript函数，当任何一个引用的属性改变时，它将重新被计算。

我希望你喜欢阅读这些，我确信深入研究绑定的本质是非常有趣的。

在这个系列的下一篇博文中，我们将了解不同的绑定类型。现在，我们只研究了最基本的绑定，QQmlBinding，但我们知道还存在更多的绑定类型，比如编译后绑定。它们神秘的面纱即将被揭开，敬请关注！

作者：猿基地
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来源：简书
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