谈谈vue-router的实现原理

一时失言乱红尘 2022-09-12 13:54 134阅读 0赞

# 前言 #

> 相信不少伙伴都听过SPA（单页面应用），SPA指的是在一个应用中只有一个主的index.html页面，区别于多页面应用（多个index.html页面）。SPA的优点如下：  
> 1、交互体验良好  
> 单页应用的内容的改变不需要重新加载整个页面，获取数据也是通过Ajax异步获取，没有页面之间的切换，就不会出现“白屏现象”,也不会出现假死并有“闪烁”现象，页面显示流畅，用户的交互体验得到了提升和改善。  
> 2、前后端分离  
> 良好的前后端分离机制，后段无需负责模板渲染、输出页面工作，后端API通用化，即同一套后端程序代码，不用修改就可以用于Web界面、手机、平板等多种客户端。  
> 3、服务器压力减小，节约服务器资源  
> 单页应用相对服务器压力小，服务器只用出数据就可以，不用管展示逻辑和页面合成，所以服务器的吞吐能力会得到大幅的提高，吞吐量可提升几倍甚至几十倍以上。  
> 而对于单页面应用，它是如何在一个页面中实现视图更新的呢？ 其中最重要的一个概念就是前端路由，那么接下来就做一个简单的介绍和分析：

# vue-router 介绍 #

> vue-router是Vue.js官方提供的路由插件，专门配合vue实现路由跳转功能，需要使用Vue.use()进行安装。区别于传统的通过超链接的形式跳转，实现了在页面无刷新的状态下更新页面视图，用户体验感更好。

# vue-router底层原理 #

> vue-router的实现流程主要由如下几个步骤：  
> 1、url发生改变  
> 2、 触发监听事件  
> 3、改变vue-router里面的current变量  
> 4、监视current变量（变量的监视者）  
> 5、获取对应的组件  
> 6、render新组件  
> 7、页面重新渲染

更为详细的底层原理这里便不再赘述，可以直接去看vue-router源码，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行，自己去翻源码捋一捋，会有不一样的收获和成长。

# 路由的三种模式 #

...
    export default class VueRouter { 
      ...
      static install: () => void;
      constructor(options: RouterOptions = { }) { 
        let mode = options.mode || "hash";
        this.fallback =
          mode === "history" && !supportsPushState && options.fallback !== false;
        if (this.fallback) { 
          mode = "hash";
        }
        if (!inBrowser) { 
          mode = "abstract";
        }
        this.mode = mode;
    
        switch (mode) { 
          case "history":
            this.history = new HTML5History(this, options.base);
            break;
          case "hash":
            this.history = new HashHistory(this, options.base, this.fallback);
            break;
          case "abstract":
            this.history = new AbstractHistory(this, options.base);
            break;
          default:
            if (process.env.NODE_ENV !== "production") { 
              assert(false, `invalid mode: ${ mode}`);
            }
        }
      }
      ...
    }

上面是vue-router源码片段，由此可知vue-router 有三种路由模式：hash模式、history模式和abstract模式，比较常用的是hash模式和history模式。

一般场景下，hash 和 history 都可以用，除非你更在意颜值或者有强迫症，毕竟\# 符号夹杂在 URL 里我是觉得看起来确实有些不太美丽。如果不想浏览器url里显示很丑的 hash路由网址，我们可以用路由的 history 模式，这种模式利用 history.pushState API 来完成，URL 跳转而无须重新加载页面（后文会详解）。

hash模式与history模式都是通过浏览器接口实现的，除此之外vue-router还为非浏览器环境准备了一个abstract模式，其原理为用一个数组stack模拟出浏览器历史记录栈的功能。

看到这里，小伙伴可以思考一下，在前端里面如何不刷新页面实现跳转？

目前浏览器中有两种方式可以不刷新页面，实现跳转：1.HTML5的historyAPI，2.通过\#。

# mode参数作用 #

我们从上面的vue-router源码里看到一个非常重要的参数–mode，从代码逻辑里可以解读出mode的作用

1.  作为参数传入的字符串属性mode只是一个标记，用来指示实际起作用的对象属性history的实现类：HashHistory，HTML5History和AbstractHistory。
2.  在初始化对应的history之前，会对mode做一些校验：若浏览器不支持HTML5History方式（通过supportsPushState变量判断），则mode强制设为’hash’；若不是在浏览器环境下运行（node环境），则mode强制设为’abstract’。
3.  VueRouter类中的onReady(), push()等方法只是一个代理，实际是调用的具体history对象的对应方法，在init()方法中初始化时，也是根据history对象具体的类别执行不同操作。

注：如果浏览器不支持，'history’模式会回滚为’hash’模式。不在浏览器环境下（node环境）运行会强制为’abstract’模式。

# 三种模式源码调用逻辑 #

history模式

*  history -> HTML5History -> window.history.pushState()、window.history.go(n)、window.history.replaceState()

app是Vue根实例，以下是源码调用逻辑。

this.$router.push() -> VueRouter.prototype.push() -> HTML5History.prototype.push() -> History.prototype.transitionTo() -> History.prototype.confirmTransition() -> History.prototype.updateRoute() -> {  app._route = route } -> defineReactive(_route) setter -> dep.notify() -> Dep.prototype.notify() -> Watcher.prototype.update() -> Vue.prototype.$nextTick() ->

hash模式

*  hash -> HashHistory ->
    
     *  支持window.history -> window.history.pushState()、window.history.go(n)、window.history.replaceState()
     *  不支持window.history -> window.location.hash = path、window.history.go(n)、window.location.replace(url)

this.$router.push() -> VueRouter.prototype.push() -> HashHistory.prototype.push() -> History.prototype.transitionTo() -> History.prototype.confirmTransition() -> History.prototype.updateRoute() -> {  app._route = route } -> defineReactive(_route) setter -> dep.notify() -> Dep.prototype.notify() -> Watcher.prototype.update() -> vm.render()

abstract模式

*  abstract -> AbstractHistory -> node环境下

# history模式优点 #

history最大的优点就是长得美观，除此之外还有如下优势：

*  pushState设置的新URL可以是与当前URL**同源的任意URL**；而hash只可**修改\#后面**的部分，故只可设置与当前**同文档的URL**；
 *  pushState通过stateObject可以添加任意类型的数据到记录中；而hash只可添加短字符串；
 *  pushState可额外设置title属性供后续使用；
 *  history模式则会将URL修改得就和正常请求后端的URL一样,如后端没有配置对应/user/id的路由处理，则会返回404错误。

大型单页应用最显著特点之一就是采用前端路由系统，通过改变URL，在不重新请求页面的情况下，更新页面视图。

更新视图但不重新请求页面”是前端路由原理的核心之一，目前在浏览器环境中这一功能的实现主要有两种方式：

*  利用URL中的hash（“\#”），修改\#后面的地址，不会重新请求页面，但是修改\#前面的地址会重新请求页面。
    
        //在浏览器的访问历史中增加一个记录，并且不会重新请求页面，只能修改#后面的部分
        window.location.hash='#/b/c'
 *  利用History API在 HTML5中新增的方法
    
        //在浏览器的访问历史中增加一个记录，并且不会重新请求页面，只能同源跳转
        window.history.pushState({ name:'哈哈哈哈'},'首页','http://localhost:8080/s/b')

r o u t e r 和 router和 router和route通过Object.defineProperty实现代理，当调用this.$router.push()的时候，会拦截vue原型上的get操作,返回对应的Vue.\_routerRoot.\_router的值。

Object.defineProperty(Vue.prototype, "$router", { 
      get() { 
        return this._routerRoot._router;
      },
    });
    Object.defineProperty(Vue.prototype, "$route", { 
      get() { 
        return this._routerRoot._route;
      },
    });
    Vue.component("RouterView", View);
    Vue.component("RouterLink", Link);

之所以视图可以更新，是因为\_route是响应式的，即当 \_route变化时，会拦截set操作，调用dep.notify()更新视图。

# history模式缺点 #

我们知道对于单页应用来讲，理想的使用场景是仅在进入应用时加载index.html，后续在的网络操作通过Ajax完成，不会根据URL重新请求页面，但是难免遇到特殊情况，比如用户直接在地址栏中输入并回车，浏览器重启重新加载应用等。

hash模式仅改变hash部分的内容，而hash部分是不会包含在HTTP请求中的：

http://oursite.com/#/user/id   // 如重新请求只会发送http://oursite.com/

故在hash模式下遇到根据URL请求页面的情况不会有问题。

而history模式则会将URL修改得就和正常请求后端的URL一样

http://oursite.com/user/id

在此情况下重新向后端发送请求，如后端没有配置对应/user/id的路由处理，则会返回404错误。

解决方案：在服务端增加一个覆盖所有情况的候选资源：如果 URL 匹配不到任何静态资源，则应该返回同一个 index.html 页面，这个页面就是你 app 依赖的页面。同时这么做以后，服务器就不再返回 404 错误页面，因为对于所有路径都会返回 index.html 文件。为了避免这种情况，在 Vue 应用里面覆盖所有的路由情况，然后在给出一个 404 页面。或者，如果是用 Node.js 作后台，可以使用服务端的路由来匹配 URL，当没有匹配到路由的时候返回 404，从而实现 fallback。

从总结起来，history的缺点如下：

*  在用户手动输入地址或刷新页面时会发起url请求，后端需要配置index.html页面用户匹配不到静态资源的情况，否则会出现404错误，但是有解决方案。
 *  兼容性比较差，pushState() 和 replaceState() 方法，需要特定浏览器的支持。

从辩证法的角度说，任何事物都具有两面性，要全面客观的看待事物。history模式和hash模式都有自己的优缺点，项目中采用哪种模式要根据实际情况来定，具体问题具体分析，鞋子合不合穿自己最清楚。

# 从文件系统直接加载Vue单页应用 #

要想从文件系统直接加载Vue单页应用而不借助后端服务器，除了打包后的一些路径设置外，还需确保vue-router使用的是hash模式。

# vue-router路由优缺点 #

*  优点：  
    用户体验好良好，不需要每次都从服务器全部获取数据，快速展现给用户，并节省了服务器资源。
 *  缺点：  
    不利于网页的SEO。  
    使用浏览器的前进，后退键的时候会重新发送请求，降低了缓存的使用率  
    单页面无法记住之前滚动的位置，无法在前进，后退的时候记住滚动的位置，需要指定位置跳转等需求时困难。

# 总结与体会 #

vue-router是vue开发中常见到不能再常见的的一个组件技术了，但是并不是每个人都愿意去花时间去深究它的原理和使用。在工作之余，我花了一些时间去学习它，研究它，加深了对vue-router的理解。每项小的技术都有它的独特之美，我们需要去发现这种美，毕竟万丈高楼平地起，需要牢固的根基也需要每一块砖的堆砌。对于工作和生活，我们也应保持同样的态度，事情不管多小，我们应尽力做好每一件事，做好每一件小事，才能做好能做好更大的事。不积跬步无以至千里。不积小流，无以成江海。

下一步计划：手写vue-router。