vue：路由实现原理

时间 2019-11-06

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随着前端应用的业务功能起来越复杂，用户对于使用体验的要求愈来愈高，单面（SPA）成为前端应用的主流形式。大型单页应用最显著特色之一就是采用的前端路由系统，经过改变URL，在不从新请求页面的状况下，更新页面视图。html

更新视图但不从新请求页面，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2种方式：前端

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，它是经过mode这一参数控制路由的实现模式的：vue

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

建立VueRouter的实例对象时，mode以构造参数的形式传入。ajax

src/index.js

export default class VueRouter{
    mode: string; // 传入的字符串参数，指示history类别
  history: HashHistory | HTML5History | AbstractHistory; // 实际起做用的对象属性，必须是以上三个类的枚举
  fallback: boolean; // 如浏览器不支持，'history'模式需回滚为'hash'模式
  
  constructor (options: RouterOptions = {}) {
    
    let mode = options.mode || 'hash' // 默认为'hash'模式
    this.fallback = mode === 'history' && !supportsPushState // 经过supportsPushState判断浏览器是否支持'history'模式
    if (this.fallback) {
      mode = 'hash'
    }
    if (!inBrowser) {
      mode = 'abstract' // 不在浏览器环境下运行需强制为'abstract'模式
    }
    this.mode = mode

    // 根据mode肯定history实际的类并实例化
    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

    // 根据history的类别执行相应的初始化操做和监听
    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类暴露的如下方法实际是调用具体history对象的方法
  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)
  }
}

做为参数传入的字符串属性mode只是一个标记，用来指示实际起做用的对象属性history的实现类，二者对应关系：

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

在初始化对应的history以前，会对mode作一些校验：若浏览器不支持HTML5History方式(经过supportsPushState变量判断)，则mode设为hash;若不是在浏览器环境下运行，则mode设为abstract;
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一样操做

`HashHistory`

hash("#")符号的原本做用是加在URL指示网页中的位置：vue-router

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

#自己以及它后面的字符称之为hash可经过window.location.hash属性读取.后端

hash虽然出如今url中，但不会被包括在http请求中，它是用来指导浏览器动做的，对服务器端彻底无用，所以，改变hash不会从新加载页面。
能够为hash的改变添加监听事件：

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

每一次改变hash(window.location.hash)，都会在浏览器访问历史中增长一个记录。

利用hash的以上特色，就能够来实现前端路由"更新视图但不从新请求页面"的功能了。数组

`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()方法是父类中定义的是用来处理路由变化中的基础逻辑的，push()方法最主要的是对window的hash进行了直接赋值：浏览器

window.location.hash=route.fullPath

hash的改变会自动添加到浏览器的访问历史记录中。
那么视图的更新是怎么实现的呢，咱们来看看父类History中的transitionTo()方法：前端框架

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
}

能够看到，当路由变化时，调用了Hitory中的this.cb方法，而this.cb方法是经过History.listen(cb)进行设置的，回到VueRouter类定义中，找到了在init()中对其进行了设置：服务器

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

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

app为Vue组件实例，可是Vue做为渐进式的前端框架，自己的组件定义中应该是没有有关路由内置属性_route,若是组件中要有这个属性，应该是在插件加载的地方，即VueRouter的install()方法中混入Vue对象的，install.js的源码：

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)
    },
  })
}

经过Vue.mixin()方法，全局注册一个混合，影响注册以后全部建立的每一个Vue实例，该混合在beforeCreate钩子中经过Vue.util.defineReactive()定义了响应式的_route属性。所谓响应式属性，即当_route值改变时，会自动调用Vue实例的render()方法，更新视图。

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

`HashHistory.replace()`

replace()方法与push()方法不一样之处在于，它并非将新路由添加到浏览器访问历史栈顶，而是替换掉当前的路由：

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
  )
}

能够看出，它与push()的实现结构基本类似，不一样点它不是直接对window.location.hash进行赋值，而是调用window.location.replace方法将路由进行替换。

监听地址栏

上面的VueRouter.push()和VueRouter.replace()是能够在vue组件的逻辑代码中直接调用的，除此以外在浏览器中，用户还能够直接在浏览器地址栏中输入改变路由，所以还须要监听浏览器地址栏中路由的变化，并具备与经过代码调用相同的响应行为，在HashHistory中这一功能经过setupListeners监听hashchange实现：

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

该方法设置监听了浏览器事件hashchange,调用的函数为replaceHash,即在浏览器地址栏中直接输入路由至关于代码调用了replace()方法。

`HTML5History`

History interface是浏览器历史记录栈提供的接口，经过back(),forward(),go()等方法，咱们能够读取浏览器历史记录栈的信息，进行各类跳转操做。
从HTML5开始，History interface提供了2个新的方法：pushState(),replaceState()使得咱们能够对浏览器历史记录栈进行修改：

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

stateObject:当浏览器跳转到新的状态时，将触发popState事件，该事件将携带这个stateObject参数的副本
title:所添加记录的标题
url:所添加记录的url

这2个方法有个共同的特色：当调用他们修改浏览器历史栈后，虽然当前url改变了，但浏览器不会当即发送请求该url，这就为单页应用前端路由，更新视图但不从新请求页面提供了基础。

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)
}

代码结构以及更新视图的逻辑与hash模式基本相似，只不过将对window.location.hash()直接进行赋值window.location.replace()改成了调用history.pushState()和history.replaceState()方法。

在HTML5History中添加对修改浏览器地址栏URL的监听popstate是直接在构造函数中执行的：

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，须要浏版本的支持，经过supportsPushState来检查：

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模式与history模式源码导读，这2种模式都是经过浏览器接口实现的，除此以外，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。

两种模式比较

通常的需求场景中，hash模式与history模式是差很少的，根据MDN的介绍，调用history.pushState()相比于直接修改hash主要有如下优点：

pushState设置的新url能够是与当前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设置的新url能够与当前url如出一辙，这样也会把记录添加到栈中，而hash设置的新值必须与原来不同才会触发记录添加到栈中
pushState经过stateObject能够添加任意类型的数据记录中，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`模式的问题

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，后续在的网络操做经过ajax完成，不会根据url从新请求页面，可是若是用户直接在地址栏中输入并回车，浏览器重启从新加载等特殊状况。

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(hash带#)：

http://oursite.com/#/user/id //如请求，只会发送http://oursite.com/

因此hash模式下遇到根据url请求页面不会有问题

而history模式则将url修改的就和正常请求后端的url同样(history不带#)

http://oursite.com/user/id

若是这种向后端发送请求的话，后端没有配置对应/user/id的get路由处理,会返回404错误。

官方推荐的解决办法是在服务端增长一个覆盖全部状况的候选资源：若是 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。同时这么作之后，服务器就再也不返回 404 错误页面，由于对于全部路径都会返回 index.html 文件。为了不这种状况，在 Vue 应用里面覆盖全部的路由状况，而后在给出一个 404 页面。或者，若是是用 Node.js 做后台，可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。

vue：路由实现原理

HashHistory

HashHistory.push()

HashHistory.replace()