前端开发项目实例 模板的原理与实现

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时下流行react, avalon, angular, vue什么,其核心都离不开前端模板。理解前端模板,是我们了解MV* 的关键。

前端框架最重要的目的是将页面渲染出来。“渲染”(render)这个词最初不是前端的东西的。前端之前叫做切图,将设计师做的PSD变成一个静态页面,然后加上动态交互。但是我们有许多数据是来自后端,如何将数据加入静态页面呢?于是又多了一套工序叫“套页面”。套页面的过程实际就是将静态页面变成切割成一块块,每一块都是一个php,jsp或vm文件,它们是后端模板引擎的处理对象!

其实模板是不局限于后端还是前端的, 模板的本质是用于从数据(变量)到实际的视觉表现(html代码)这项工作的一种实现手段。由于后端近水楼台先得月(取数据比较方便),因此先在后端发展出这种技术。这些后端模板文件是活动于服务器的,然后经过复杂的处理,最后由浏览器渲染出来。这时的渲染是将服务器拼接好的静态文本变成一个DOM树的过程。

如果要实现前端实现MVC或MVP,那些工序必须发生改变。静态文件产出是不变,尤其是大公司,分工够细,有专门的切图组(大多数是妹子)将它们做出来。接着是套页面,这时就不能使用后端模板引擎,需要引入前端模板引擎。由于实现一个前端模板引擎太简单了,经过多年的发展,已经有众多好用的轮子:

https://github.com/janl/musta… 基于JavaScript的Logic-less(无逻辑或轻逻辑)模板。

https://github.com/twitter/ho… 上面的优化版,twitter出品

https://github.com/wycats/han… 完全兼容mustcache的语法

https://github.com/paularmstr… 拥有更强悍的模板继承与block 重写功能

https://github.com/mozilla/nu… 跟django的模板系统相似,可以说swig的升级版,是gitbook的御用前端模板

其它推荐的还有ejs, 易学易用,对有过ASP/PHP/JSP编程经验的人来说,非常亲切自然,缺点就是功能有点简单。

其他doT, xtempalate, Underscore Templates。

最不推荐是jade, 有点华而不实,过度设计,导致套页面工作量大,性能其差。

虚拟DOM时代流行的jsx就是无逻辑模板。之所以流行无逻辑或轻逻辑模板,其主要原因是改动成本比较少,像jade这样自造语法糖太多,从美工手中拿来的html需要大动干戈,进行摧心折骨般的改造才能套数据。对于模板来说,最简单而言,就是将某个可变数据放到适当的地方(填空),而其次,可以控制这个区域输出不输入(if指令),或让其个区域循环输入多次(for指令),更强制,实现模板互相套嵌(layout与block)。为了实现if与for有两种方法,一种是单纯的区域,插入一个js 语句,里面有if语句与for语句,另一种是使用语法糖,比如说 ms-for, ms-repeat, ng-if, ng-repeat。语法糖的用法比直接使用js语句简单,但是带来学习成本与拓展功能。每一个模板 if, for指令的语法都不一样的,并且你想在循环做一些处理,比如过滤一些数据,或突然在某处中断,这又得引用一些新的语句。随着模板要求前后共用,就有了传输成本,直接写js语句在模板里面肯定比不过语法糖。因此基于这种种原因,mustache风格的模板就成为主流。

现在三种模板风格:

PHP/ASP/JSP风格:

<% if ( list.length ) { %>
<ol>
<% for ( n=0; n<list.length; ++n ) { %>
<li>
<%= list[n] %>
</li>
<% } %>
</ol>
<% } %>

mustcache风格,高级语法有限,通常难自定义拓展:

html 代码

{{#if list.length}}
<ol>
{{#each list item}}
<li>
{{ item }}
</li>
{{/each}}
</ol>
{{/if}}

属性绑定风格:
html 代码

<ol ms-if=”list.length”>
    <li ms-for=”item in list”>
        {{item}}
    </li>
</ol>

前两者只能出现于script, textarea等容器元素内部。因此<分隔符与标签的<容器造成冲突,并且也不利于IDE的格式化处理。属性绑定风格则是MVVM时期最流行的模板定义风格,某页面某个区域就是一个模板,不需要进行入append等操作。

我们再来看如何实现前端模板。前端模板的本质就是一个可以转换函数(渲染函数)的字符串。渲染函数放进一个充满数据的对象后,还原为一个全新的字符串。因此重点是如何构建一个渲染函数。最简单的方式是正则,还记得第二章的format方法吗,这就是一个轻型的填充数据的方法。
html 代码

function format(str, object) {
    var array = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
    return str.replace(/\\?\#{([^{}]+)\}/gm, function(match, name) {
        if (match.charAt(0) == “\\”) return match.slice(1);
        var index = Number(name);
        if (index >= 0) return array[index];
        if (object && object[name] !== void 0) return object[name];
        return “”;
    });
}

format方法是通过#{ }来划分静态内容与动态内容的,一般来说它们称之为定界符(delimiter)。#{为前定界符,}为后界符,这个#{}其实是ruby风格的定界符。通常的定界符是<%与%>,{{与}} 。通常在前定界符中还有一些修饰符号,比如=号,表示这个会输出到页面,-号,表示会去掉两旁的空白。 将下例,要编译成一个渲染函数
html 代码

var tpl = “你好,我的名字啊<%name%>, 今年已经 <%info.age%>岁了”;
var data = {
    name: “司徒正美”,
    age: 20,
};

大抵是这样

var body = ‘你好,我的名字叫’+ data.name+ ‘, 今年已经 ‘+data.info.age+ ‘岁了’
var render = new Function(‘data’, ‘return ‘+ body)

或者聪明一点,使用数组来join:

var array = [‘return ‘]
array.push(‘你好,我的名字叫’)
array.push(data.name)
array.push(‘, 今年已经’)
array.push(data.info.age)
array.push( ‘岁了’)
var render = new Function(‘data’, array.join(‘+’))

这就得区分静态内容与为变量前加data.前缀。这一步可以用正则来做,也可以用纯字符串。我们试一下纯字符串方式。假令前定界符为openTag,后定界符为closeTag,通过indexOf 与slice方法,就可以将它切成一块块。

html 代码

function tokenize(str) {
    var openTag = “<%”;
    var closeTag = “%>”;
    var ret = [];
    do {
        var index = str.indexOf(openTag);
        index = index === -1 ? str.length : index;
        var value = str.slice(0, index);
        //抽取{{前面的静态内容
        ret.push({
            expr: value,
            type: “text”,
        });
        //改变str字符串自身
        str = str.slice(index + openTag.length);
        if (str) {
            index = str.indexOf(closeTag);
            var value = str.slice(0, index);
            //抽取{{与}}的动态内容
            ret.push({
                expr: value.trim(), //js逻辑两旁的空白可以省去
                type: “js”,
            });
            //改变str字符串自身
            str = str.slice(index + closeTag.length);
        }
    } while (str.length);
    return ret;
}
console.log(tokenize(tpl));

然后通过render方法将它们拼接起来。

function render(str) {
var tokens = tokenize(str)
var ret = []
for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) {
if (token.type === ‘text’) {
ret.push(‘”‘ + token.expr + ‘”‘)
} else {
ret.push(token.expr)
}
}
console.log(“return “+ ret.join(‘+’))
}

打印出来如下

return “你好,我的名字叫”+name+”, 今年已经 “+info.age+”岁了”

这个方法还不完整。首先光是在两旁加上双引号是不可靠的,万一里面还有双引号怎么办。因此我们需要引入第二章介绍的quote方法,当类型为文本时,ret.push(+quote(token.expr)+)。其次需要对动态部分的变量加上.data。怎么知道它是一个变量呢。我们回想一下变量的定义,就是以_,$或字母开头的字符组合。为了简洁起见,我们暂时不用里会中文的情况。不过,info.age这个字符串里面,其实有两个符合变量的子串,而我只需要在info前面加data.。这时,我们需要设法在匹配变量前,将对象的子级属性替换掉,替换成不符合变量的字符,然后再替换为去。为此,我搞了一个dig与fill方法,将子级属性变成??12这样的字符串:

html 代码

var quote = JSON.stringify; //自己到第二章找完整函数
var rident = /[$a-zA-Z_][$a-zA-Z0-9_]*/g;
var rproperty = /\.\s*[\w\.\$]+/g;
var number = 1;
var rfill = /\?\?\d+/g;
var stringPool = {};
function dig(a) {
    var key = “??” + number++;
    stringPool[key] = a;
    return key;
}
function fill(a) {
    return stringPool[a];
}
function render(str) {
    stringPool = {};
    var tokens = tokenize(str);
    var ret = [];
    for (var i = 0, token; (token = tokens[i++]); ) {
        if (token.type === “text”) {
            ret.push(quote(token.expr));
        } else {
            // 先去掉对象的子级属性,减少干扰因素
            var js = token.expr.replace(rproperty, dig);
            js = js.replace(rident, function(a) {
                return “data.” + a;
            });
            js = js.replace(rfill, fill);
            ret.push(js);
        }
    }
    console.log(“return ” + ret.join(“+”));
}
render(tpl);

输出为

return “你好,我的名字叫”+data.name+”, 今年已经 “+data.info.age+”岁了”

最后,我们修改一下后面两行,得到我们梦魅以求的渲染函数,它的实现过程比format方法复杂多了,但却是所有扩展性极强的前端模板的一般实现过程。

function render(str){
//略。。。
return new Function(“data”, “return ” + ret.join(‘+’))
}
var fn = render(tpl)
console.log(fn+””)
console.log(fn(data))

我们再看一下如何引入循环语句,比如将上面的模板与数据改成这样

var tpl = ‘你好,我的名字叫<%name%>, 今年已经 <%info.age%>岁了,喜欢<% for(var i = 0, el; el = list[i++];){%><% el %> <% } %>’
var data = {
name: “司徒正美”,
info: {
age: 20
},
list: [“苹果”,”香蕉”,”雪梨”]
}

这时我们就添加一种新的类型,不输出到页面的动态内容。这在token方法中做一些修改

value = value.trim()
if (/^(if|for|})/.test(value)) {
ret.push({
expr: value,
type: ‘logic’
})
} else {
ret.push({
expr: value,
type: ‘js’
})
}

但render方法怎么修改好呢,显示这时继续用+已经不行了,否则下场是这样

return “你好,我的名字叫”+data.name+”, 今年已经 “+data.info.age+”岁了,喜欢”+for(var i = 0, el; el = list[i++];){+””+data.el+” “+} 这时, 我们需要借用数组,将要输入的数据(text, js类型 )放进去,logic类型不放进去。

function addPrefix(str) {
// 先去掉对象的子级属性,减少干扰因素
var js = str.replace(rproperty, dig)
js = js.replace(rident, function (a) {
return ‘data.’ + a
})
return js.replace(rfill, fill)
}
function addView(s) {
return ‘data.push(‘ + s + ‘)’
}
function render(str) {
stringPool = {}
var tokens = tokenize(str)
var ret = [‘var data = []’]
tokens.forEach(function(token){
if (token.type === ‘text’) {
ret.push(addView(quote(token.expr)))
} else if (token.type === ‘logic’) {
//逻辑部分都经过addPrefix方法处理
ret.push(addPrefix(token.expr))
} else {
ret.push(addView(addPrefix(token.expr)))
}
})
ret.push(“return data.join(”)”)
console.log( ret.join(‘\n’))
}
var fn = render(tpl)

得到的内部结构是这样的,显然addPrefix方法出问题,我们应该过滤掉if, for等关键字与保留字。

html 代码

var __data__ = []
__data__.push(“你好,我的名字叫”)
__data__.push(data.name)
__data__.push(“, 今年已经 “)
__data__.push(data.info.age)
__data__.push(“岁了,喜欢”)
data.for(data.var data.i = 0, data.el; data.el = data.list[data.i++]){
__data__.push(“”)
__data__.push(data.el)
__data__.push(” “)
}
return __data__.join(”)

但即使我们处理掉关键字与保留字,对于中间生成i, el怎么区分呢?是区分不了。于是目前有两种方法,一是使用with, 这时我们就不需要加data.前缀。第二种引入新的语法。比如,前面是@就替换为data.。

先看第一种:

html 代码

function render(str) {
    stringPool = {};
    var tokens = tokenize(str);
    var ret = [“var __data__ = [];”, “with(data){“];
    for (var i = 0, token; (token = tokens[i++]); ) {
        if (token.type === “text”) {
            ret.push(addView(quote(token.expr)));
        } else if (token.type === “logic”) {
            ret.push(token.expr);
        } else {
            ret.push(addView(token.expr));
        }
    }
    ret.push(“}”);
    ret.push(‘return __data__.join(“”)’);
    return new Function(“data”, ret.join(“\n”));
}
var fn = render(tpl);
console.log(fn + “”);
console.log(fn(data));

许多迷你模板都是用with减少替换工作。

第二种方法,使用引导符@, avalon2就是这么玩。这样addPrefix方法可以减少许多代码。相对应,模板也要改动一下

html 代码

var tpl =
    “你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已经 <%@info.age%>岁了,喜欢<% for(var i = 0, el; el = @list[i++];){%><% el %> <% } %>”;
var rguide = /(^|[^\w\u00c0-\uFFFF_])(@|##)(?=[$\w])/g;
function addPrefix(str) {
    return str.replace(rguide, “$1data.”);
}
function render(str) {
    stringPool = {};
    var tokens = tokenize(str);
    var ret = [“var __data__ = [];”];
    for (var i = 0, token; (token = tokens[i++]); ) {
        if (token.type === “text”) {
            ret.push(addView(quote(token.expr)));
        } else if (token.type === “logic”) {
            //逻辑部分都经过addPrefix方法处理
            ret.push(addPrefix(token.expr));
        } else {
            ret.push(addView(addPrefix(token.expr)));
        }
    }
    ret.push(‘return __data__.join(“”)’);
    return new Function(“data”, ret.join(“\n”));
}
var fn = render(tpl);
console.log(fn + “”);
console.log(fn(data));

第二种比第一种的优势在于,性能更高,并且避开es5严格模式的限制。

我们再认真思考一下,其实循环语句与条件语句,不单是for, if两个,还有while, do while, else什么。因此这需要优化。这也有两种方法,添加更多语法符合,比如上面所说的=就是输出,没有则不输出。这是ASP/JSP/PHP等模板采用的手段:

//tokenize方法
if (value.charAt(0) === ‘=’) {
ret.push({
expr: value,
type: ‘js’
})
} else {
ret.push({
expr: value,
type: ‘logic’
})
}

另一种,使用语法糖,如#each (el, index) in @list , ‘#eachEnd’, ‘#if ‘,’#ifEnd’。还是改动tokenize方法

html 代码

if (value.charAt(0) === “#”) {
    if (value === “#eachEnd” || value === “#ifEnd”) {
        ret.push({
            expr: “}”,
            type: “logic”,
        });
    } else if (value.slice(0, 4) === “#if “) {
        ret.push({
            expr: “if(” + value.slice(4) + “){“,
            type: “logic”,
        });
    } else if (value.slice(0, 6) === “#each “) {
        var arr = value.slice(6).split(” in “);
        var arrayName = arr[1];
        var args = arr[0].match(/[$\w_]+/g);
        var itemName = args.pop();
        var indexName = args.pop() || “$index”;
        value =
            [“for(var “, ” = 0;”, “<” + arrayName + “.length;”, “++){“].join(
                indexName,
            ) +
            “\nvar ” +
            itemName +
            ” = ” +
            arrayName +
            “[” +
            indexName +
            “];”;
        ret.push({
            expr: value,
            type: “logic”,
        });
    }
} else {
    //…
}

对应的模板改成
html 代码

var tpl =
    “你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已经 <%@info.age%>岁了,喜欢<%#each el in @list %><% el %> <% #eachEnd %>”;
var fn = render(tpl);
console.log(fn + “”);
console.log(fn(data));

可能有人觉#for, #forEnd这样的语法糖比较丑,无问题,这个可以改,主要我们的tokenize方法足够强大,就能实现mustache这样的模板引擎。但所有模板引擎也基本上是这么实现的,有的还支持过滤器,也就是在js 类型的语句再进行处理,将|后面的字符器再切割出来。

如果虚拟DOM呢?那就需要一个html parser,这个工程巨大,比如reactive这个库,早期不使用html parser与虚拟DOM,只有3,4千行,加入这些炫酷功能后就达到1W6K行。返回一个字符串与返回一个类似DOM树的对象树结构是不一样。

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