vue：路由實(shí)現(xiàn)原理

隨著前端應(yīng)用的業(yè)務(wù)功能起來越復(fù)雜，用戶對(duì)于使用體驗(yàn)的要求越來越高，單面（SPA）成為前端應(yīng)用的主流形式椭蹄。大型單頁應(yīng)用最顯著特點(diǎn)之一就是采用的前端路由系統(tǒng)，通過改變URL净赴，在不重新請(qǐng)求頁面的情況下绳矩，更新頁面視圖。

更新視圖但不重新請(qǐng)求頁面玖翅，是前端路由原理的核心之一翼馆，目前在瀏覽器環(huán)境中這一功能的實(shí)現(xiàn)主要有2種方式：

利用URL中的hash("#");

利用History interface在HTML5中新增的方法;

vue-router是Vue.js框架的路由插件，它是通過mode這一參數(shù)控制路由的實(shí)現(xiàn)模式的：

const router=new VueRouter({
    mode:'history',
    routes:[...]
})

創(chuàng)建VueRouter的實(shí)例對(duì)象時(shí)金度，mode以構(gòu)造參數(shù)的形式傳入应媚。

src/index.js

export default class VueRouter{
    mode: string; // 傳入的字符串參數(shù)，指示history類別
  history: HashHistory | HTML5History | AbstractHistory; // 實(shí)際起作用的對(duì)象屬性猜极，必須是以上三個(gè)類的枚舉
  fallback: boolean; // 如瀏覽器不支持中姜，'history'模式需回滾為'hash'模式
  
  constructor (options: RouterOptions = {}) {
    
    let mode = options.mode || 'hash' // 默認(rèn)為'hash'模式
    this.fallback = mode === 'history' && !supportsPushState // 通過supportsPushState判斷瀏覽器是否支持'history'模式
    if (this.fallback) {
      mode = 'hash'
    }
    if (!inBrowser) {
      mode = 'abstract' // 不在瀏覽器環(huán)境下運(yùn)行需強(qiáng)制為'abstract'模式
    }
    this.mode = mode

    // 根據(jù)mode確定history實(shí)際的類并實(shí)例化
    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}`)
        }
    }
  }

  init (app: any /* Vue component instance */) {
    
    const history = this.history

    // 根據(jù)history的類別執(zhí)行相應(yīng)的初始化操作和監(jiān)聽
    if (history instanceof HTML5History) {
      history.transitionTo(history.getCurrentLocation())
    } else if (history instanceof HashHistory) {
      const setupHashListener = () => {
        history.setupListeners()
      }
      history.transitionTo(
        history.getCurrentLocation(),
        setupHashListener,
        setupHashListener
      )
    }

    history.listen(route => {
      this.apps.forEach((app) => {
        app._route = route
      })
    })
  }

  // VueRouter類暴露的以下方法實(shí)際是調(diào)用具體history對(duì)象的方法
  push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
    this.history.push(location, onComplete, onAbort)
  }

  replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
    this.history.replace(location, onComplete, onAbort)
  }
}

作為參數(shù)傳入的字符串屬性mode只是一個(gè)標(biāo)記，用來指示實(shí)際起作用的對(duì)象屬性history的實(shí)現(xiàn)類魔吐，兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系：

 modehistory:
        'history':HTML5History;
        'hash':HashHistory;
        'abstract':AbstractHistory;

在初始化對(duì)應(yīng)的history之前扎筒，會(huì)對(duì)mode做一些校驗(yàn)：若瀏覽器不支持HTML5History方式(通過supportsPushState變量判斷)莱找，則mode設(shè)為hash;若不是在瀏覽器環(huán)境下運(yùn)行酬姆，則mode設(shè)為abstract;
VueRouter類中的onReady(),push()等方法只是一個(gè)代理，實(shí)際是調(diào)用的具體history對(duì)象的對(duì)應(yīng)方法奥溺，在init()方法中初始化時(shí)辞色，也是根據(jù)history對(duì)象具體的類別執(zhí)行不同操作

HashHistory

hash("#")符號(hào)的本來作用是加在URL指示網(wǎng)頁中的位置：

http://www.example.com/index.html#print

#本身以及它后面的字符稱之為hash可通過window.location.hash屬性讀取.

hash雖然出現(xiàn)在url中，但不會(huì)被包括在http請(qǐng)求中浮定，它是用來指導(dǎo)瀏覽器動(dòng)作的相满，對(duì)服務(wù)器端完全無用，因此桦卒，改變hash不會(huì)重新加載頁面立美。
可以為hash的改變添加監(jiān)聽事件：

window.addEventListener("hashchange",funcRef,false)

每一次改變hash(window.location.hash)，都會(huì)在瀏覽器訪問歷史中增加一個(gè)記錄方灾。
利用hash的以上特點(diǎn)建蹄，就可以來實(shí)現(xiàn)前端路由"更新視圖但不重新請(qǐng)求頁面"的功能了。

HashHistory.push()

push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
  this.transitionTo(location, route => {
    pushHash(route.fullPath)
    onComplete && onComplete(route)
  }, onAbort)
}

function pushHash (path) {
  window.location.hash = path
}

transitionTo()方法是父類中定義的是用來處理路由變化中的基礎(chǔ)邏輯的裕偿，push()方法最主要的是對(duì)window的hash進(jìn)行了直接賦值：

window.location.hash=route.fullPath

hash的改變會(huì)自動(dòng)添加到瀏覽器的訪問歷史記錄中洞慎。

那么視圖的更新是怎么實(shí)現(xiàn)的呢，我們來看看父類History中的transitionTo()方法：

transitionTo (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
  const route = this.router.match(location, this.current)
  this.confirmTransition(route, () => {
    this.updateRoute(route)
    ...
  })
}

updateRoute (route: Route) {
  
  this.cb && this.cb(route)
  
}

listen (cb: Function) {
  this.cb = cb
}

可以看到嘿棘，當(dāng)路由變化時(shí)劲腿，調(diào)用了Hitory中的this.cb方法，而this.cb方法是通過History.listen(cb)進(jìn)行設(shè)置的鸟妙，回到VueRouter類定義中焦人，找到了在init()中對(duì)其進(jìn)行了設(shè)置：

init (app: any /* Vue component instance */) {
    
  this.apps.push(app)

  history.listen(route => {
    this.apps.forEach((app) => {
      app._route = route
    })
  })
}

app為Vue組件實(shí)例挥吵，但是Vue作為漸進(jìn)式的前端框架，本身的組件定義中應(yīng)該是沒有有關(guān)路由內(nèi)置屬性_route,如果組件中要有這個(gè)屬性垃瞧，應(yīng)該是在插件加載的地方蔫劣，即VueRouter的install()方法中混入Vue對(duì)象的，install.js的源碼：

export function install (Vue) {
  
  Vue.mixin({
    beforeCreate () {
      if (isDef(this.$options.router)) {
        this._router = this.$options.router
        this._router.init(this)
        Vue.util.defineReactive(this, '_route', this._router.history.current)
      }
      registerInstance(this, this)
    },
  })
}

通過Vue.mixin()方法个从，全局注冊(cè)一個(gè)混合脉幢，影響注冊(cè)之后所有創(chuàng)建的每個(gè)Vue實(shí)例，該混合在beforeCreate鉤子中通過Vue.util.defineReactive()定義了響應(yīng)式的_route屬性嗦锐。所謂響應(yīng)式屬性嫌松，即當(dāng)_route值改變時(shí)，會(huì)自動(dòng)調(diào)用Vue實(shí)例的render()方法奕污，更新視圖萎羔。

$router.push()-->HashHistory.push()-->History.transitionTo()-->History.updateRoute()-->{app._route=route}-->vm.render()

HashHistory.replace()

replace()方法與push()方法不同之處在于，它并不是將新路由添加到瀏覽器訪問歷史棧頂碳默，而是替換掉當(dāng)前的路由：

replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
  this.transitionTo(location, route => {
    replaceHash(route.fullPath)
    onComplete && onComplete(route)
  }, onAbort)
}
  
function replaceHash (path) {
  const i = window.location.href.indexOf('#')
  window.location.replace(
    window.location.href.slice(0, i >= 0 ? i : 0) + '#' + path
  )
}

可以看出贾陷，它與push()的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)基本相似，不同點(diǎn)它不是直接對(duì)window.location.hash進(jìn)行賦值嘱根，而是調(diào)用window.location.replace方法將路由進(jìn)行替換髓废。

監(jiān)聽地址欄

上面的VueRouter.push()和VueRouter.replace()是可以在vue組件的邏輯代碼中直接調(diào)用的，除此之外在瀏覽器中该抒，用戶還可以直接在瀏覽器地址欄中輸入改變路由慌洪，因此還需要監(jiān)聽瀏覽器地址欄中路由的變化，并具有與通過代碼調(diào)用相同的響應(yīng)行為凑保，在HashHistory中這一功能通過setupListeners監(jiān)聽hashchange實(shí)現(xiàn)：

setupListeners () {
  window.addEventListener('hashchange', () => {
    if (!ensureSlash()) {
      return
    }
    this.transitionTo(getHash(), route => {
      replaceHash(route.fullPath)
    })
  })
}

該方法設(shè)置監(jiān)聽了瀏覽器事件hashchange,調(diào)用的函數(shù)為replaceHash,即在瀏覽器地址欄中直接輸入路由相當(dāng)于代碼調(diào)用了replace()方法冈爹。

HTML5History

History interface是瀏覽器歷史記錄棧提供的接口，通過back(),forward(),go()等方法欧引，我們可以讀取瀏覽器歷史記錄棧的信息频伤，進(jìn)行各種跳轉(zhuǎn)操作。
從HTML5開始芝此，History interface提供了2個(gè)新的方法：pushState(),replaceState()使得我們可以對(duì)瀏覽器歷史記錄棧進(jìn)行修改：

window.history.pushState(stateObject,title,url)
window.history.replaceState(stateObject,title,url)

stateObject:當(dāng)瀏覽器跳轉(zhuǎn)到新的狀態(tài)時(shí)憋肖，將觸發(fā)popState事件，該事件將攜帶這個(gè)stateObject參數(shù)的副本
title:所添加記錄的標(biāo)題
url:所添加記錄的url
這2個(gè)方法有個(gè)共同的特點(diǎn)：當(dāng)調(diào)用他們修改瀏覽器歷史棧后癌蓖，雖然當(dāng)前url改變了瞬哼，但瀏覽器不會(huì)立即發(fā)送請(qǐng)求該url，這就為單頁應(yīng)用前端路由租副，更新視圖但不重新請(qǐng)求頁面提供了基礎(chǔ)坐慰。

push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
  const { current: fromRoute } = this
  this.transitionTo(location, route => {
    pushState(cleanPath(this.base + route.fullPath))
    handleScroll(this.router, route, fromRoute, false)
    onComplete && onComplete(route)
  }, onAbort)
}

replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
  const { current: fromRoute } = this
  this.transitionTo(location, route => {
    replaceState(cleanPath(this.base + route.fullPath))
    handleScroll(this.router, route, fromRoute, false)
    onComplete && onComplete(route)
  }, onAbort)
}

// src/util/push-state.js
export function pushState (url?: string, replace?: boolean) {
  saveScrollPosition()
  // try...catch the pushState call to get around Safari
  // DOM Exception 18 where it limits to 100 pushState calls
  const history = window.history
  try {
    if (replace) {
      history.replaceState({ key: _key }, '', url)
    } else {
      _key = genKey()
      history.pushState({ key: _key }, '', url)
    }
  } catch (e) {
    window.location[replace ? 'replace' : 'assign'](url)
  }
}

export function replaceState (url?: string) {
  pushState(url, true)
}

代碼結(jié)構(gòu)以及更新視圖的邏輯與hash模式基本類似，只不過將對(duì)window.location.hash()直接進(jìn)行賦值window.location.replace()改為了調(diào)用history.pushState()和history.replaceState()方法。

在HTML5History中添加對(duì)修改瀏覽器地址欄URL的監(jiān)聽popstate是直接在構(gòu)造函數(shù)中執(zhí)行的：

constructor (router: Router, base: ?string) {
  
  window.addEventListener('popstate', e => {
    const current = this.current
    this.transitionTo(getLocation(this.base), route => {
      if (expectScroll) {
        handleScroll(router, route, current, true)
      }
    })
  })
}

HTML5History用到了HTML5的新特性结胀，需要瀏版本的支持赞咙，通過supportsPushState來檢查：

src/util/push-state.js

export const supportsPushState = inBrowser && (function () {
  const ua = window.navigator.userAgent

  if (
    (ua.indexOf('Android 2.') !== -1 || ua.indexOf('Android 4.0') !== -1) &&
    ua.indexOf('Mobile Safari') !== -1 &&
    ua.indexOf('Chrome') === -1 &&
    ua.indexOf('Windows Phone') === -1
  ) {
    return false
  }

  return window.history && 'pushState' in window.history
})()

以上就是hash模式與history模式源碼導(dǎo)讀，這2種模式都是通過瀏覽器接口實(shí)現(xiàn)的糟港，除此之外攀操，vue-router還為非瀏覽器環(huán)境準(zhǔn)備了一個(gè)abstract模式，其原理為用一個(gè)數(shù)組stack模擬出瀏覽器歷史記錄棧的功能秸抚。

兩種模式比較

一般的需求場景中速和，hash模式與history模式是差不多的，根據(jù)MDN的介紹剥汤，調(diào)用history.pushState()相比于直接修改hash主要有以下優(yōu)勢：

pushState設(shè)置的新url可以是與當(dāng)前url同源的任意url,而hash只可修改#后面的部分颠放，故只可設(shè)置與當(dāng)前同文檔的url

pushState設(shè)置的新url可以與當(dāng)前url一模一樣，這樣也會(huì)把記錄添加到棧中吭敢，而hash設(shè)置的新值必須與原來不一樣才會(huì)觸發(fā)記錄添加到棧中

pushState通過stateObject可以添加任意類型的數(shù)據(jù)記錄中碰凶，而hash只可添加短字符串

pushState可額外設(shè)置title屬性供后續(xù)使用

history模式的問題

對(duì)于單頁應(yīng)用來說，理想的使用場景是僅在進(jìn)入應(yīng)用時(shí)加載index.html鹿驼，后續(xù)在的網(wǎng)絡(luò)操作通過ajax完成欲低，不會(huì)根據(jù)url重新請(qǐng)求頁面，但是如果用戶直接在地址欄中輸入并回車畜晰，瀏覽器重啟重新加載等特殊情況砾莱。
hash模式僅改變hash部分的內(nèi)容，而hash部分是不會(huì)包含在http請(qǐng)求中的(hash帶#)：

http://oursite.com/#/user/id //如請(qǐng)求舷蟀，只會(huì)發(fā)送http://oursite.com/

所以hash模式下遇到根據(jù)url請(qǐng)求頁面不會(huì)有問題

而history模式則將url修改的就和正常請(qǐng)求后端的url一樣(history不帶#)

http://oursite.com/user/id

如果這種向后端發(fā)送請(qǐng)求的話恤磷，后端沒有配置對(duì)應(yīng)/user/id的get路由處理,會(huì)返回404錯(cuò)誤面哼。

官方推薦的解決辦法是在服務(wù)端增加一個(gè)覆蓋所有情況的候選資源：如果 URL 匹配不到任何靜態(tài)資源野宜，則應(yīng)該返回同一個(gè) index.html 頁面，這個(gè)頁面就是你 app 依賴的頁面魔策。同時(shí)這么做以后匈子，服務(wù)器就不再返回 404 錯(cuò)誤頁面，因?yàn)閷?duì)于所有路徑都會(huì)返回 index.html 文件闯袒。為了避免這種情況虎敦，在 Vue 應(yīng)用里面覆蓋所有的路由情況，然后在給出一個(gè) 404 頁面政敢∑溽悖或者，如果是用 Node.js 作后臺(tái)喷户，可以使用服務(wù)端的路由來匹配 URL唾那，當(dāng)沒有匹配到路由的時(shí)候返回 404，從而實(shí)現(xiàn) fallback褪尝。

原文： https://segmentfault.com/a/1190000014822765