从零开始，用elementui躺坑Vue-Router原理分析

上一篇，小编讲到在vue-router中是通过mode这一参数控制路由的实现模式的。今天就让我们深入去观摩vue-router源码是如何实现路由的

路由起源 - 后端路由

路由这个概念最先是后端出现的。在以前用模板引擎开发页面时，经常会看到这样的地址

大致流程可以看成这样：

浏览器发起请求
服务器监听到端口请求，如（80， 443）请求，解析URL路径
根据服务器的配置，返回相应信息（html字符，json数据，图片...)
浏览器根据数据包的Content-Type来决定如何解析数据

即：路由就是跟后端服务器的一种交互方式，通过不同的路径，来请求不同的资源，请求不同的页面是路由的其中一种功能

前端路由

随着前端应用的业务功能越来越复杂、用户对于使用体验的要求越来越高，单页应用（SPA）成为前端应用的主流形式。大型单页应用最显著特点之一就是采用前端路由系统，通过改变URL，在不重新请求页面的情况下，更新页面视图。

"更新视图但不重新请求页面"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两种方式：

hash模式: 利用浏览器中#
history 模式：利用History interface在 HTML5中新增的方法

hash模式

hash示例：

hash模式：hash值是URL 的锚部分（从 # 号开始的部分）。hash值的变化并不会导致浏览器向服务器发起请求，浏览器不发起请求，从而不会刷新界面。另外每次 hash 值的变化，还会触发hashchange 这个事件，通过这个事件我们就可以知道 hash 值发生了哪些变化。然后我们便可以监听hashchange来实现更新页面部分内容的操作：

function updateDom () {
   // todo 匹配 hash 做 dom 更新操作
}

window.addEventListener('hashchange', updateDom)

history模式

如果不想要很丑的 hash，我们可以用路由的 history 模式，这种模式充分利用 history.pushState API 来完成 URL 跳转而无须重新加载页面。

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

源码分析

我们找到VueRouter类的定义，摘录与mode参数有关的部分如下：

export default class VueRouter {
  
  mode: string; // 传入的字符串参数，指示history类别
  history: HashHistory | HTML5History | AbstractHistory; // 实际起作用的对象属性，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 // 通过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确定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作和监听
    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类暴露的以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)
  }
}

作为参数传入的字符串属性mode只是一个标记，用来指示实际起作用的对象属性history的实现类
在初始化对应的history之前，会对mode做一些校验：若浏览器不支持HTML5History方式（通过supportsPushState变量判断），则mode强制设为'hash'；若不是在浏览器环境下运行，则mode强制设为'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同操作

在浏览器环境下的两种方式，分别就是在HTML5History，HashHistory两个类中实现的。他们都定义在src/history文件夹下，继承自同目录下base.js文件中定义的History类。History中定义的是公用和基础的方法，直接看会一头雾水，我们先从HTML5History，HashHistory两个类中看着亲切的push(), replace()方法的说起。

HashHistory.push()

首先，我们来看HashHistory中的push()方法：

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：

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，我们来看父类History中transitionTo()方法的这么一段：

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，当路由变化时，调用了History中的this.cb方法，而this.cb方法是通过History.listen(cb)进行设置的。回到VueRouter类定义中，找到了在init()方法中对其进行了设置：

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

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

根据注释，app为Vue组件实例，但我们知道Vue作为渐进式的前端框架，本身的组件定义中应该是没有有关路由内置属性_route，如果组件中要有这个属性，应该是在插件加载的地方，即VueRouter的install()方法中混合入Vue对象的，查看install.js源码，有如下一段：

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)
    },
  })
}

通过Vue.mixin()方法，全局注册一个混合，影响注册之后所有创建的每个 Vue 实例，该混合在beforeCreate钩子中通过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。

总结，从设置路由改变到视图更新的流程如下：

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

HashHistory.replace()

replace()方法与push()方法不同之处在于，它并不是将新路由添加到浏览器访问历史的栈顶，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
  )
}

监听地址栏

以上讨论的VueRouter.push()和VueRouter.replace()是可以在vue组件的逻辑代码中直接调用的，除此之外在浏览器中，用户还可以直接在浏览器地址栏中输入改变路由，因此VueRouter还需要能监听浏览器地址栏中路由的变化，并具有与通过代码调用相同的响应行为。在HashHistory中这一功能通过setupListeners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相当于代码调用了replace()方法

HTML5History

History interface是浏览器历史记录栈提供的接口，通过back(), forward(), go()等方法，我们可以读取浏览器历史记录栈的信息，进行各种跳转操作。

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

我们来看vue-router中的源码：

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)
}

在HTML5History中添加对修改浏览器地址栏URL的监听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)
      }
    })
  })
}

当然了HTML5History用到了HTML5的新特特性，是需要特定浏览器版本的支持的，前文已经知道，浏览器是否支持是通过变量supportsPushState来检查的：

// 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
})()

两种模式比较

根据MDN的介绍，调用history.pushState()相比于直接修改hash主要有以下优势：

pushState设置的新URL可以是与当前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可以与当前URL一模一样，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一样才会触发记录添加到栈中
pushState通过stateObject可以添加任意类型的数据到记录中；而hash只可添加短字符串
pushState可额外设置title属性供后续使用

AbstractHistory

抽象模式是属于最简单的处理了，因为不涉及和浏览器地址相关记录关联在一起；整体流程依旧和 HashHistory 是一样的，只是这里通过数组来模拟浏览器历史记录堆栈信息。

export class AbstractHistory extends History {
  index: number;
  stack: Array<Route>;
// ...

  push (location: RawLocation) {
    this.transitionTo(location, route => {
      // 更新历史堆栈信息
      this.stack = this.stack.slice(0, this.index + 1).concat(route)
      // 更新当前所处位置
      this.index++
    })
  }

  replace (location: RawLocation) {
    this.transitionTo(location, route => {
      // 更新历史堆栈信息 位置则不用更新 因为是 replace 操作
      // 在堆栈中也是直接 replace 掉的
      this.stack = this.stack.slice(0, this.index).concat(route)
    })
  }
  // 对于 go 的模拟
  go (n: number) {
    // 新的历史记录位置
    const targetIndex = this.index + n
    // 超出返回了
    if (targetIndex < 0 || targetIndex >= this.stack.length) {
      return
    }
    // 取得新的 route 对象
    // 因为是和浏览器无关的 这里得到的一定是已经访问过的
    const route = this.stack[targetIndex]
    // 所以这里直接调用 confirmTransition 了
    // 而不是调用 transitionTo 还要走一遍 match 逻辑
    this.confirmTransition(route, () => {
      // 更新
      this.index = targetIndex
      this.updateRoute(route)
    })
  }

  ensureURL () {
    // noop
  }
}

小结

整个的和 history 相关的代码到这里已经分析完毕了，虽然有三种模式，但是整体执行过程还是一样的，唯一差异的就是在处理location更新时的具体逻辑不同。

欢迎拍砖哈

参考资料

Vue-router 从vue-router看前端路由的两种实现前端路由简介以及vue-router实现原理

从零开始，用elementui躺坑Vue-Router原理分析

路由起源 - 后端路由

前端路由

hash模式

history模式

源码分析

HashHistory.push()

HashHistory.replace()

监听地址栏

HTML5History

两种模式比较

AbstractHistory

小结

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HTML5History

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