你好,我是大圣。

在上一讲中,我带你了解了Vuex这个数据管理框架的使用方法,以及Vue 3中数据管理框架的来源、实战细节和相关的原理。

其实项目中除了数据管理,路由系统也是非常核心的模块。所以在这一讲中,我会先带你了解一下前端开发方式的演变,让你明白前端路由因何而来,之后再讲解前端路由的实现原理。最后,我会再带你手写一个vue-router,并在这个过程中为你补充相关的实战要点,让你对如何用好vue-router有一个直观体验。

前后端开发模式的演变

在jQuery时代,对于大部分Web项目而言,前端都是不能控制路由的,而是需要依赖后端项目的路由系统。通常,前端项目也会部署在后端项目的模板里,整个项目执行的示意图如下:

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jQuery那个时代的前端工程师,都要学会在后端的模板,比如JSP,Smatry等里面写一些代码。但是在这个时代,前端工程师并不需要了解路由的概念。对于每次的页面跳转,都由后端开发人员来负责重新渲染模板。

前端依赖后端,并且前端不需要负责路由的这种开发方式,有很多的优点,比如开发速度会很快、后端也可以承担部分前端任务等,所以到现在还有很多公司的内部管理系统是这样的架构。当然,这种开发方式也有很多缺点,比如前后端项目无法分离、页面跳转由于需要重新刷新整个页面、等待时间较长等等,所以也会让交互体验下降。

为了提高页面的交互体验,很多前端工程师做了不同的尝试。在这个过程中,前端的开发模式发生了变化,项目的结构也发生了变化。下图所示的,是在目前的前端开发中,用户访问页面后代码执行的过程。

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从上面的示意图中,我们可以看到:用户访问路由后,无论是什么URL地址,都直接渲染一个前端的入口文件index.html,然后就会在index.html文件中加载JS和CSS。之后,JavaScript获取当前的页面地址,以及当前路由匹配的组件,再去动态渲染当前页面即可。用户在页面上进行点击操作时,也不需要刷新页面,而是直接通过JS重新计算出匹配的路由渲染即可。

在前后两个示意图中,绿色的部分表示的就是前端负责的内容。而在后面这个架构下,前端获得了路由的控制权,在JavaScript中控制路由系统。也因此,页面跳转的时候就不需要刷新页面,网页的浏览体验也得到了提高。这种所有路由都渲染一个前端入口文件的方式,是单页面应用程序(SPA,single page application)应用的雏形。

通过JavaScript动态控制数据去提高用户体验的方式并不新奇,Ajax让数据的获取不需要刷新页面,SPA应用让路由跳转也不需要刷新页面。这种开发的模式在jQuery时代就出来了,浏览器路由的变化可以通过pushState来操作,这种纯前端开发应用的方式,以前称之为Pjax (pushState+ Ajax)。之后,这种开发模式在MVVM框架的时代大放异彩,现在大部分使用Vue/React/Angular的应用都是这种架构。

SPA应用相比于模板的开发方式,对前端更加友好,比如:前端对项目的控制权更大了、交互体验也更加丝滑,更重要的是,前端项目终于可以独立出来单独部署了。

前端路由的实现原理

在讲完前端路由的执行逻辑之后,我们深入探索一下前端控制路由的实现原理。

现在,通过URL区分路由的机制上,有两种实现方式,一种是hash模式,通过URL中#后面的内容做区分,我们称之为hash-router;另外一个方式就是history模式,在这种方式下,路由看起来和正常的URL完全一致。

这两个不同的原理,在vue-router中对应两个函数,分别是createWebHashHistory和createWebHistory。

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hash 模式

单页应用在页面交互、页面跳转上都是无刷新的,这极大地提高了用户访问网页的体验。为了实现单页应用,前端路由的需求也变得重要了起来

类似于服务端路由,前端路由实现起来其实也很简单,就是匹配不同的 URL 路径,进行解析,然后动态地渲染出区域 HTML 内容。但是这样存在一个问题,就是 URL 每次变化的时候,都会造成页面的刷新。解决这一问题的思路便是在改变 URL 的情况下,保证页面的不刷新。

在 2014 年之前,大家是通过 hash 来实现前端路由,URL hash 中的 # 就是类似于下面代码中的这种 # :

http://www.xxx.com/#/login

之后,在进行页面跳转的操作时,hash 值的变化并不会导致浏览器页面的刷新,只是会触发hashchange事件。在下面的代码中,通过对hashchange事件的监听,我们就可以在fn函数内部进行动态地页面切换。

window.addEventListener('hashchange',fn)

history 模式

2014年之后,因为HTML5标准发布,浏览器多了两个API:pushState 和 replaceState。通过这两个 API ,我们可以改变 URL 地址,并且浏览器不会向后端发送请求,我们就能用另外一种方式实现前端路由**。

在下面的代码中,我们监听了popstate事件,可以监听到通过pushState修改路由的变化。并且在fn函数中,我们实现了页面的更新操作。

window.addEventListener('popstate', fn)

手写迷你vue-router

明白了前端路由实现原理还不够,接下来我们一起写代码直观感受一下。这里我们准备设计一个使用hash模式的迷你vue-router。

现在,我们在src/router目录下新建一个grouter文件夹,并且在grouter文件夹内部新建index.js。有了上一讲手写Vuex的基础,我们就可以在index.js中写入下面的代码。

在代码中,我们首先实现了用Router类去管理路由,并且,我们使用createWebHashHistory来返回hash模式相关的监听代码,以及返回当前URL和监听hashchange事件的方法;然后,我们通过Router类的install方法注册了Router的实例,并对外暴露createRouter方法去创建Router实例;最后,我们还暴露了useRouter方法,去获取路由实例。

import {ref,inject} from 'vue'
const ROUTER_KEY = '__router__'

function createRouter(options){
    return new Router(options)
}

function useRouter(){
    return inject(ROUTER_KEY)
}
function createWebHashHistory(){
    function bindEvents(fn){
        window.addEventListener('hashchange',fn)
    }
    return {
        bindEvents,
        url:window.location.hash.slice(1) || '/'
    }
}
class Router{
    constructor(options){
        this.history = options.history
        this.routes = options.routes
        this.current = ref(this.history.url)

        this.history.bindEvents(()=>{
            this.current.value = window.location.hash.slice(1)
        })
    }
    install(app){
        app.provide(ROUTER_KEY,this)
    }
}

export {createRouter,createWebHashHistory,useRouter}

有了上面这段代码,我们回到src/router/index.js中,可以看到下面代码的使用方式,我们使用createWebHashHistory作为history参数,使用routes作为页面的参数传递给createRouter函数。

import {
    createRouter,
    createWebHashHistory,
} from './grouter/index'
const router = createRouter({
  history: createWebHashHistory(),
  routes
})

下一步,我们需要注册两个内置组件router-view和router-link。在createRouter创建的Router实例上,current返回当前的路由地址,并且使用ref包裹成响应式的数据。router-view组件的功能,就是current发生变化的时候,去匹配current地址对应的组件,然后动态渲染到router-view就可以了。

我们在src/router/grouter下新建RouterView.vue,写出下面的代码。在代码中,我们首先使用useRouter获取当前路由的实例;然后通过当前的路由,也就是router.current.value的值,在用户路由配置route中计算出匹配的组件;最后通过计算属性返回comp变量,在template内部使用component组件动态渲染。

<template>
    <component :is="comp"></component>
</template>
<script setup>

import {computed } from 'vue'
import { useRouter } from '../grouter/index'

let router = useRouter()

const comp = computed(()=>{
    const route = router.routes.find(
        (route) => route.path === router.current.value
    )
    return route?route.component : null
})
</script>

在上面的代码中,我们的目的是介绍vue-router的大致原理。之后,在课程的源码篇中,我们会在《前端路由原理:vue-router 源码剖析》这一讲完善这个函数的路由匹配逻辑,并让这个函数支持正则匹配。

有了RouterView组件后,我们再来实现router-link组件。我们在grouter下面新建文件RouterILink.vue,并写入下面的代码。代码中的template依然是渲染一个a标签,只是把a标签的href属性前面加了个一个#, 就实现了hash的修改。

<template>
    <a :href="'#'+props.to">
        <slot />
    </a>
</template>

<script setup>
import {defineProps} from 'vue'
let props = defineProps({
    to:{type:String,required:true}
})

</script>

然后,回到grouter/index.js中,我们注册router-link和router-view这两个组件, 这样hash模式的迷你vue-router就算实现了。这里我演示了支持hash模式迷你vue-router,那你不妨进一步思考一下,history模式又该如何实现。

import {ref,inject} from 'vue'
import RouterLink from './RouterLink.vue'
import RouterView from './RouterView.vue'
class Router{
    ....
    install(app){
        app.provide(ROUTER_KEY,this)
        app.component("router-link",RouterLink)
        app.component("router-view",RouterView)
    }
}

实际上,vue-router还需要处理很多额外的任务,比如路由懒加载、路由的正则匹配等等。在今天了解了vue-router原理之后,等到课程最后一部分剖析vue-router源码的那一讲时,你就可以真正感受到“玩具版”的router和实战开发中的router的区别。

vue-router实战要点

了解了vue-router的原理后,我们再来介绍一下vue-router在实战中的几个常见功能。

首先是在路由匹配的语法上,vue-router支持动态路由。例如我们有一个用户页面,这个页面使用的是User组件,但是每个用户的信息都不一样,需要给每一个用户配置单独的路由入口,这时就可以按下面代码中的样式来配置路由。

在下面的代码中,冒号开头的id就是路由的动态部分,会同时匹配/user/dasheng和/user/geektime, 这一部分的详细内容你可以参考官方文档的路由匹配语法部分

const routes = [
  { path: '/users/:id', component: User },
]

然后是在实战中,对于有些页面来说,只有管理员才可以访问,普通用户访问时,会提示没有权限。这时就需要用到vue-router的导航守卫功能了,也就是在访问路由页面之前进行权限认证,这样可以做到对页面的控制,也就是只允许某些用户可以访问。

此外,在项目庞大之后,如果首屏加载文件太大,那么就可能会影响到性能。这个时候,我们可以使用vue-router的动态导入功能,把不常用的路由组件单独打包,当访问到这个路由的时候再进行加载,这也是vue项目中常见的优化方式。

关于vue-router实战中的种种优化和注意点,在课程后续的15-19讲,也就是实战痛点中,我会借助实战场景,挨个给你讲解。

总结

好,这一讲的主要内容就讲完了,我们来总结一下今天学到的内容。首先,我们回顾了前后端开发模式的演变,也即前端项目经历的从最初的嵌入到后端内部发布,再到现在的前后端分离的过程,而这一过程也见证了前端SPA应用的发展。

然后,我们讲到了前端路由实现的两种方式,也即通过监听不同的浏览器事件,来实现hash模式和history模式。之后,根据这个原理,我们手写了一个迷你的vue-router,通过createRouter创建路由实例,并在app.use函数内部执行router-link和router-view组件的注册,最后在router-view组件内部动态的渲染组件。

在这一讲的最后,我还给你简单说明了一下vue-router实战中常见的一些痛点。vue-router进一步实战的内容,比如权限认证、页面懒加载等功能,在课程后面的15-19讲中还会详细展开。相信今天这一讲结束后,你一定对vue-router有了更加新的理解。

思考题

最后给你留个思考题,今天我们只用了大概60行代码,就实现了hash模式的迷你vue-router,那你还可以思考一下,支持history模式的迷你vue-router又该如何实现呢?

欢迎在留言区分享你的答案,也欢迎你把这一讲分享给你的朋友们,我们下一讲见!