带你入门前端工程（三）：前端组件化

在了解模块化、组件化之前，最好先了解一下什么是高内聚，低耦合。它能更好的帮助你理解模块化、组件化。

高内聚，低耦合

高内聚，低耦合是软件工程中的概念，它是判断代码好坏的一个重要指标。高内聚，就是指一个函数尽量只做一件事。低耦合，就是两个模块之间的关联程度低。

仅看文字可能不太好理解，下面来看一个简单的示例。

// math.js
export function add(a, b) {
    return a + b
}

export function mul(a, b) {
    return a * b
}

// test.js
import { add, mul } from 'math'
add(1, 2)
mul(1, 2)
mul(add(1, 2), add(1, 2))

上面的 math.js 就是高内聚，低耦合的典型示例。add()、mul() 一个函数只做一件事，它们之间也没有直接联系。如果要将这两个函数联系在一起，也只能通过传参和返回值来实现。

既然有好的示例，那就有坏的示例，下面再看一个不好的示例。

// 母公司
class Parent {
    getProfit(...subs) {
        let profit = 0
        subs.forEach(sub => {
            profit += sub.revenue - sub.cost
        })

        return profit
    }
}

// 子公司
class Sub {
    constructor(revenue, cost) {
        this.revenue = revenue
        this.cost = cost
    }
}

const p = new Parent()
const s1 = new Sub(100, 10)
const s2 = new Sub(200, 150)
console.log(p.getProfit(s1, s2)) // 140

上面的代码是一个不太好的示例，因为母公司在计算利润时，直接操作了子公司的数据。更好的做法是，子公司直接将利润返回给母公司，然后母公司做一个汇总。

class Parent {
    getProfit(...subs) {
        let profit = 0
        subs.forEach(sub => {
            profit += sub.getProfit()
        })

        return profit
    }
}

class Sub {
    constructor(revenue, cost) {
        this.revenue = revenue
        this.cost = cost
    }

    getProfit() {
        return this.revenue - this.cost
    }
}

const p = new Parent()
const s1 = new Sub(100, 10)
const s2 = new Sub(200, 150)
console.log(p.getProfit(s1, s2)) // 140

这样改就好多了，子公司增加了一个 getProfit() 方法，母公司在做汇总时直接调用这个方法。

高内聚，低耦合在业务场景中的运用

理想很美好，现实很残酷。刚才的示例是高内聚、低耦合比较经典的例子。但在业务场景中写代码不可能做到这么完美，很多时候会出现一个函数要处理多个逻辑的情况。

举个例子，用户注册。一般注册会在按钮上绑定一个点击事件回调函数 register()，用于处理注册逻辑。

function register(data) {
    // 1. 验证用户数据是否合法
    /**
    * 验证账号
    * 验证密码
    * 验证短信验证码
    * 验证身份证
    * 验证邮箱
    */
    // 省略一大堆串 if 判断语句...

    // 2. 如果用户上传了头像，则将用户头像转成 base64 码保存
    /**
    * 新建 FileReader 对象
    * 将图片转换成 base64 码
    */
    // 省略转换代码...

    // 3. 调用注册接口
    // 省略注册代码...
}

这个示例属于很常见的需求，点击一个按钮处理多个逻辑。从代码中也可以发现，这样写的结果就是三个功能耦合在一起。

按照高内聚、低耦合的要求，一个函数应该尽量只做一件事。所以我们可以将函数中的另外两个功能：验证和转换单独提取出来，封装成一个函数。

function register(data) {
    // 1. 验证用户数据是否合法
    verifyUserData()

    // 2. 如果用户上传了头像，则将用户头像转成 base64 码保存
    toBase64()

    // 3. 调用注册接口
    // 省略注册代码...
}

function verifyUserData() {
    /**
    * 验证账号
    * 验证密码
    * 验证短信验证码
    * 验证身份证
    * 验证邮箱
    */
    // 省略一大堆串 if 判断语句...
}

function toBase64() {
    /**
    * 新建 FileReader 对象
    * 将图片转换成 base64 码
    */
    // 省略转换代码...
}

这样修改以后，就比较符合高内聚、低耦合的要求了。以后即使要修改或移除、新增功能，也非常方便。

模块化、组件化

模块化

模块化，就是把一个个文件看成一个模块，它们之间作用域相互隔离，互不干扰。一个模块就是一个功能，它们可以被多次复用。另外，模块化的设计也体现了分治的思想。什么是分治？维基百科的定义如下：

从前端方面来看，单独的 JavaScript 文件、CSS 文件都算是一个模块。

例如一个 math.js 文件，它就是一个数学模块，包含了和数学运算相关的函数：

// math.js
export function add(a, b) {
    return a + b
}

export function mul(a, b) {
    return a * b
}

export function abs() { ... }
...

一个 button.css 文件，包含了按钮相关的样式：

/* 按钮样式 */
button {
    ...
}

组件化

那什么是组件化呢？我们可以认为组件就是页面里的 UI 组件，一个页面可以由很多组件构成。例如一个后台管理系统页面，可能包含了 Header、Sidebar、Main 等各种组件。

一个组件又包含了 template(html)、script、style 三部分，其中 script、style 可以由一个或多个模块组成。

从上图可以看到，一个页面可以分解成一个个组件，每个组件又可以分解成一个个模块，充分体现了分治的思想（如果忘了分治的定义，请回头再看一遍）。

由此可见，页面成为了一个容器，组件是这个容器的基本元素。组件与组件之间可以自由切换、多次复用，修改页面只需修改对应的组件即可，大大的提升了开发效率。

最理想的情况就是一个页面元素全部由组件构成，这样前端只需要写一些交互逻辑代码。虽然这种情况很难完全实现，但我们要尽量往这个方向上去做，争取实现全面组件化。

Web Components

得益于技术的发展，目前三大框架在构建工具（例如 webpack、vite...）的配合下都可以很好的实现组件化。例如 Vue，使用 *.vue 文件就可以把 template、script、style 写在一起，一个 *.vue 文件就是一个组件。

<template>
    <div>
        {{ msg }}
    </div>
</template>

<script>
export default {
    data() {
        return {
            msg: 'Hello World!'
        }
    }
}
</script>

<style>
body {
    font-size: 14px;
}
</style>

如果不使用框架和构建工具，还能实现组件化吗？

答案是可以的，组件化是前端未来的发展方向，Web Components 就是浏览器原生支持的组件化标准。使用 Web Components API，浏览器可以在不引入第三方代码的情况下实现组件化。

实战

现在我们来创建一个 Web Components 按钮组件，点击它将会弹出一个消息 Hello World!。点击这可以看到 DEMO 效果。

Custom elements（自定义元素）

浏览器提供了一个 customElements.define() 方法，允许我们定义一个自定义元素和它的行为，然后在页面中使用。

class CustomButton extends HTMLElement {
    constructor() {
        // 必须首先调用 super方法 
        super()

        // 元素的功能代码写在这里
        const templateContent = document.getElementById('custom-button').content
        const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' })

        shadowRoot.appendChild(templateContent.cloneNode(true))

        shadowRoot.querySelector('button').onclick = () => {
            alert('Hello World!')
        }
    }

    connectedCallback() {
        console.log('connected')
    }
}

customElements.define('custom-button', CustomButton)

上面的代码使用 customElements.define() 方法注册了一个新的元素，并向其传递了元素的名称 custom-button、指定元素功能的类 CustomButton。然后我们可以在页面中这样使用：

<custom-button></custom-button>

这个自定义元素继承自 HTMLElement（HTMLElement 接口表示所有的 HTML 元素），表明这个自定义元素具有 HTML 元素的特性。

使用 <template> 设置自定义元素内容

<template id="custom-button">
    <button>自定义按钮</button>
    <style>
        button {
            display: inline-block;
            line-height: 1;
            white-space: nowrap;
            cursor: pointer;
            text-align: center;
            box-sizing: border-box;
            outline: none;
            margin: 0;
            transition: .1s;
            font-weight: 500;
            padding: 12px 20px;
            font-size: 14px;
            border-radius: 4px;
            color: #fff;
            background-color: #409eff;
            border-color: #409eff;
            border: 0;
        }

        button:active {
            background: #3a8ee6;
            border-color: #3a8ee6;
            color: #fff;
        }
      </style>
</template>

从上面的代码可以发现，我们为这个自定义元素设置了内容 <button>自定义按钮</button> 以及样式，样式放在 <style> 标签里。可以说 <template> 其实就是一个 HTML 模板。

Shadow DOM（影子DOM）

设置了自定义元素的名称、内容以及样式，现在就差最后一步了：将内容、样式挂载到自定义元素上。

// 元素的功能代码写在这里
const templateContent = document.getElementById('custom-button').content
const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' })

shadowRoot.appendChild(templateContent.cloneNode(true))

shadowRoot.querySelector('button').onclick = () => {
    alert('Hello World!')
}

元素的功能代码中有一个 attachShadow() 方法，它的作用是将影子 DOM 挂到自定义元素上。DOM 我们知道是什么意思，就是指页面元素。那“影子”是什么意思呢？“影子”的意思就是附加到自定义元素上的 DOM 功能是私有的，不会与页面其他元素发生冲突。

attachShadow() 方法还有一个参数 mode，它有两个值：

1. open 代表可以从外部访问影子 DOM。
2. closed 代表不可以从外部访问影子 DOM。

// open，返回 shadowRoot
document.querySelector('custom-button').shadowRoot
// closed，返回 null
document.querySelector('custom-button').shadowRoot

生命周期

自定义元素有四个生命周期：

1. connectedCallback: 当自定义元素第一次被连接到文档 DOM 时被调用。
2. disconnectedCallback: 当自定义元素与文档 DOM 断开连接时被调用。
3. adoptedCallback: 当自定义元素被移动到新文档时被调用。
4. attributeChangedCallback: 当自定义元素的一个属性被增加、移除或更改时被调用。

生命周期在触发时会自动调用对应的回调函数，例如本次示例中就设置了 connectedCallback() 钩子。

最后附上完整代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Web Components</title>
</head>
<body>
    <custom-button></custom-button>

    <template id="custom-button">
        <button>自定义按钮</button>
        <style>
            button {
                display: inline-block;
                line-height: 1;
                white-space: nowrap;
                cursor: pointer;
                text-align: center;
                box-sizing: border-box;
                outline: none;
                margin: 0;
                transition: .1s;
                font-weight: 500;
                padding: 12px 20px;
                font-size: 14px;
                border-radius: 4px;
                color: #fff;
                background-color: #409eff;
                border-color: #409eff;
                border: 0;
            }

            button:active {
                background: #3a8ee6;
                border-color: #3a8ee6;
                color: #fff;
            }
          </style>
    </template>

    <script>
        class CustomButton extends HTMLElement {
            constructor() {
                // 必须首先调用 super方法 
                super()

                // 元素的功能代码写在这里
                const templateContent = document.getElementById('custom-button').content
                const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' })

                shadowRoot.appendChild(templateContent.cloneNode(true))

                shadowRoot.querySelector('button').onclick = () => {
                    alert('Hello World!')
                }
            }

            connectedCallback() {
                console.log('connected')
            }
        }

        customElements.define('custom-button', CustomButton)
    </script>
</body>
</html>

小结

用过 Vue 的同学可能会发现，Web Components 标准和 Vue 非常像。我估计 Vue 在设计时有参考过 Web Components（个人猜想，未考证）。

如果你想了解更多 Web Components 的信息，请参考 MDN 文档。

参考资料

• 前端工程——基础篇
• Web Components

带你入门前端工程 全文目录：

1. 技术选型：如何进行技术选型？
2. 统一规范：如何制订规范并利用工具保证规范被严格执行？
3. 前端组件化：什么是模块化、组件化？
4. 测试：如何写单元测试和 E2E（端到端） 测试？
5. 构建工具：构建工具有哪些？都有哪些功能和优势？
6. 自动化部署：如何利用 Jenkins、Github Actions 自动化部署项目？
7. 前端监控：讲解前端监控原理及如何利用 sentry 对项目实行监控。
8. 性能优化（一）：如何检测网站性能？有哪些实用的性能优化规则？
9. 性能优化（二）：如何检测网站性能？有哪些实用的性能优化规则？
10. 重构：为什么做重构？重构有哪些手法？
11. 微服务：微服务是什么？如何搭建微服务项目？
12. Severless：Severless 是什么？如何使用 Severless？