Vue-Router 原理

一、背景

当我们在使用vue-router的时候是否会产生疑惑，为什么这个东西能帮助我们建立起url与页面组件之间的映射关系？vue-router的hash模式和history模式有什么区别？以及他们是怎样实现的？一直以来我对于vue-router这方面的了解都不是很深入，仅限于知道如何使用，但是随着技术的深入，我发现这远远不够。我们不应当停留在使用别人的工具的表面，而要去尝试深究其原理。下面大家就跟着我一起去探索吧，由于技术深度有限，个人见解可能会不是很到位，望指出！谢谢大家！

二、相关知识背景

我们在探索vue-router之前，我觉得很有必要去了解一下vue的响应式原理以及其他的相关概念。

1.深入响应式原理

当你把一个普通的 JavaScript 对象传入 Vue 实例作为 data 选项，Vue 将遍历此对象所有的 property，并使用 Object.defineProperty 把这些 property 全部转为 getter/setter。Object.defineProperty 是 ES5 中一个无法 shim 的特性，这也就是 Vue 不支持 IE8 以及更低版本浏览器的原因。
这些 getter/setter 对用户来说是不可见的，但是在内部它们让 Vue 能够追踪依赖，在 property 被访问和修改时通知变更。这里需要注意的是不同浏览器在控制台打印数据对象时对 getter/setter 的格式化并不同，所以建议安装 vue-devtools 来获取对检查数据更加友好的用户界面。
每个组件实例都对应一个 watcher 实例，它会在组件渲染的过程中把“接触”过的数据 property 记录为依赖。之后当依赖项的 setter 触发时，会通知 watcher，从而使它关联的组件重新渲染。
——来源于 vue官网

响应式原理1

Vue支持我们通过data参数传递一个JavaScript对象做为组件数据，然后Vue将遍历此对象属性，使用Object.defineProperty方法设置描述对象，通过存取器函数可以追踪该属性的变更，Vue创建了一层Watcher层，在组件渲染的过程中把属性记录为依赖，之后当依赖项的setter被调用时，会通知Watcher重新计算，从而使它关联的组件得以更新,如下图：

响应式原理2

作者：kangaroo_v
链接：https://www.jianshu.com/p/7508d2a114d3

2.Vue渲染流程

渲染流程

从上图中，不难发现一个Vue的应用程序是如何运行起来的，模板通过编译生成AST，再由AST生成Vue的render函数（渲染函数），渲染函数结合数据生成Virtual DOM树，Diff和Patch后生成新的UI。从这张图中，可以接触到Vue的一些主要概念：

模板：Vue的模板基于纯HTML，基于Vue的模板语法，我们可以比较方便地声明数据和UI的关系。
AST：AST是Abstract Syntax Tree的简称，Vue使用HTML的Parser将HTML模板解析为AST，并且对AST进行一些优化的标记处理，提取最大的静态树，方便Virtual DOM时直接跳过Diff。
渲染函数：渲染函数是用来生成Virtual DOM的。Vue推荐使用模板来构建我们的应用界面，在底层实现中Vue会将模板编译成渲染函数，当然我们也可以不写模板，直接写渲染函数，以获得更好的控制（这部分是我们今天主要要了解和学习的部分）。
Virtual DOM：虚拟DOM树，Vue的Virtual DOM Patching算法是基于Snabbdom的实现，并在些基础上作了很多的调整和改进。
Watcher：每个Vue组件都有一个对应的watcher，这个watcher将会在组件render的时候收集组件所依赖的数据，并在依赖有更新的时候，触发组件重新渲染。你根本不需要写shouldComponentUpdate，Vue会自动优化并更新要更新的UI。

上图中，render函数可以作为一道分割线，render函数的左边可以称之为编译期，将Vue的模板转换为渲染函数。render函数的右边是Vue的运行时，主要是基于渲染函数生成Virtual DOM树，Diff和Patch。

相关render函数的知识也可以去看下面这位同学的博客，讲得很详细。

作者：kangaroo_v
链接：https://www.jianshu.com/p/7508d2a114d3

3.路由hash和histroy

使用 URL 的 hash 来模拟一个完整的 URL，于是当 URL 改变时，页面不会重新加载。 hash（#）是URL 的锚点，代表的是网页中的一个位置，单单改变#后的部分，浏览器只会滚动到相应位置（绑定了相应的id的dom位置），不会重新加载网页，也就是说hash 出现在 URL 中，但不会被包含在 http 请求中，对后端完全没有影响，因此改变 hash 不会重新加载页面；同时每一次改变#后的部分，都会在浏览器的访问历史中增加一个记录，使用”后退”按钮，就可以回到上一个位置；所以说Hash模式通过锚点值的改变，根据不同的值，渲染指定DOM位置的不同数据。
与hash相关的属性和方法是，location.hash，与hashchange事件，这是实现路由跳转的关键。

history模式充分利用了html5 history interface 中新增的 pushState() 和 replaceState() 方法。这两个方法应用于浏览器记录栈，在当前已有的 back、forward、go 基础之上，它们提供了对历史记录修改的功能。只是当它们执行修改时，虽然改变了当前的 URL ，但浏览器不会立即向后端发送请求。不过这种模式要玩好，还需要后台配置支持。因为我们的应用是个单页客户端应用，如果后台没有正确的配置，当用户在浏览器直接访问 outsite.com/user/id 就会返回 404，这就不好看了。所以呢，你要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。

作者：前端开膛手
链接：https://juejin.im/post/5caf0cddf265da03474def8a

三、手工实现

有了以上知识的了解我们就可以来敲代码了！
效果图如下：

效果图.gif

HTML

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <title>vue-router 实现原理模拟</title>
    <style type="text/css">
        .nav {
            text-align: center;
            margin-top: 20px;
            height: 60px;
            line-height: 60px;
        }
        a {
            margin: 0 16px;
            color: #aaa;
        }

        a:hover {
            font-size: 120%;
            color: #00e;
        }
    </style>
</head>
<body>
    <div class="nav">
        <a href="#/index">index</a>
        <a href="#/home">home</a>
        <a href="#/otherPage">otherPage</a>
        <div id="app"></div>
    </div>

    <script type="text/javascript" src="./index.js"></script>
</body>
</html>

JS

class Router {
    constructor(config) {
        this.routes = config ? config.routes : []; // 获取路由注册信息
        this.mode = config ? config.mode : 'hash'; // 获取路由模式 hash/history
        this.currentUrl = ''; // 当前的路径
        this.refresh = this.refresh.bind(this); // 为了事件监听不丢失this 
        window.addEventListener('load', this.refresh, false); // 页面初始化
        window.addEventListener('hashchange', this.refresh, false); // 监听路由变化
    }

    refresh() {
        this.currentUrl = location.hash.slice(1) || '/'; // 获取浏览器当前路径
        const page = this.routes.find((route) => this.currentUrl.match(new RegExp('^' + route.path + '$'))) // 相应的组件进行挂载
        page && page.component();
    }

    push(url) {
        location.hash = url;
    }

}

(function init() {
    location.hash = '/index';
}())

const Index = '<p>index page</p>';
const Home = '<p>home page</p>';
const Other = '<p>other page</p>';
const Error = '<p>404 not found</p>'
const APP = document.getElementById("app");

function deleteChild() {
    for(let child = APP.firstElementChild; child; child = APP.firstElementChild) {
        child.remove();
    }
}

const routes = [
    {
        path: '/index',
        name: 'Index',
        component: () => {
            deleteChild();
            const div = document.createElement('div');
            div.innerHTML = Index;
            APP.appendChild(div);
        }
    },
    {
        path: '/home',
        name: 'Home',
        component: () => {
            deleteChild();
            const div = document.createElement('div');
            div.innerHTML = Home;
            APP.appendChild(div);
        }
    },
    {
        path: '/otherPage',
        name: 'OtherPage',
        component: () => {
            deleteChild();
            const div = document.createElement('div');
            div.innerHTML = Other;
            APP.appendChild(div);
        }
    },
    {
        path: '.*',
        name: 'default',
        component: () => {
            deleteChild();
            const div = document.createElement('div');
            div.innerHTML = Error;
            APP.appendChild(div);
        }
    }
]

var route = new Router({ routes });
// route.push('/otherPage');

四、验证

为了证明vue-router的路由懒加载是通过匹配路由hash变化然后去执行component函数，我改写了在配置vue-router中的路由的方式

如果不返回对应的组件

这个时候我们通过在vue项目中的浏览器路由中输入相应的'/404'路径是无法获取到页面的，而且路径信息也不会变化，一片空白，但是我们能看到控制台打印了如下内容：

现在的结果

现在证实了vue-router在匹配到相应的路径后会去调用component这个函数，而路径信息没有变化可能是因为没有相应的组件返回，如果有相应的组件返回，那么应该会有一个回调函数来改变当前匹配后的路径。我在vue-router源码里找了很久也没找到这个component的调用地方，下次再找吧。这个component必须为一个组件对象或者返回一个组件对象的函数，他在加载相应的页面时候会调用这个函数，大致是这么个过程。

路由匹配调用component

五、总结

history模式我还没去模拟实现，用空试试，这个hash模式也只是简单地弄了一下，梳理了一下，url和页面之间的映射关系，仅仅是我的理解，可能原理大相径庭，如有错误，我再去查资料。