Web Components 上手指南

现在的前端开发基本离不开 React、Vue 这两个框架的支撑，而这两个框架下面又衍生出了许多的自定义组件库：

Element（Vue）
Ant Design（React）

这些组件库的出现，让我们可以直接使用已经封装好的组件，而且在开源社区的帮助下，出现了很多的模板项目（ vue-element-admin、Ant Design Pro ），能让我们快速的开始一个项目。

虽然 React、Vue 为我们的组件开发提供了便利，但是这两者在组件的开发思路上，一个是自创的 JSX 语法，一个是特有的单文件模板的语法，两者的目标都是想提供一种组件的封装方法。毕竟都有其原创的东西在里面，和我们刚开始接触的 Web 基础的 HTML、CSS、JS 的方式还是有些出入的。今天介绍的就是，通过 HTML、CSS、JS 的方式来实现自定义的组件，也是目前浏览器原生提供的方案：Web Components。

什么是 Web Components？

Web Components 本身不是一个单独的规范，而是由一组DOM API 和 HTML 规范所组成，用于创建可复用的自定义名字的 HTML 标签，并且可以直接在你的 Web 应用中使用。

代码的复用一直都是我们追求的目标，在 JS 中可复用的代码我们可以封装成一个函数，但是对于复杂的HTML（包括相关的样式及交互逻辑），我们一直都没有比较好的办法来进行复用。要么借助后端的模板引擎，要么借助已有框架对 DOM API 的二次封装，而 Web Components 的出现就是为了补足浏览器在这方面的能力。

如何使用 Web Components？

Web Components 中包含的几个规范，都已在 W3C 和 HTML 标准中进行了规范化，主要由三部分组成：

Custom elements（自定义元素）：一组 JavaScript API，用来创建自定义的 HTML标签，并允许标签创建或销毁时进行一些操作；
Shadow DOM（影子DOM）：一组 JavaScript API，用于将创建的 DOM Tree 插入到现有的元素中，且 DOM Tree 不能被外部修改，不用担心元素被其他地方影响；
HTML templates（HTML模板）：通过 <template>、<slot> 直接在 HTML 文件中编写模板，然后通过 DOM API 获取。

Custom elements（自定义元素）

浏览器提供了一个方法： customElements.define() ，来进行自定义标签的定义。该方法接受三个参数：

自定义元素的名称，一个 DOMString 标准的字符串，为了防止自定义元素的冲突，必须是一个带短横线连接的名称（e.g. custom-tag）。
定义自定义元素的一些行为，类似于 React、Vue 中的生命周期。
扩展参数（可选），该参数类型为一个对象，且需要包含 extends 属性，用于指定创建的元素继承自哪一个内置元素（e.g. { extends: 'p' }）。

下面通过一些例子，演示其用法，完整代码放到了 JS Bin 上。

创建一个新的 HTML 标签

先看看如何创建一个全新的自定义元素。

class HelloUser extends HTMLElement {
  constructor() {
    // 必须调用 super 方法
    super();

    // 创建一个 div 标签
    const $box = document.createElement("p");
    let userName = "User Name";
    if (this.hasAttribute("name")) {
      // 如果存在 name 属性，读取 name 属性的值
      userName = this.getAttribute("name");
    }
    // 设置 div 标签的文本内容
    $box.innerText = `Hello ${userName}`;

    // 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
    const shadow = this.attachShadow({ mode: "open" });
    shadow.appendChild($box);
  }
}

// 定义一个名为 <hello-user /> 的元素
customElements.define("hello-user", HelloUser);

<hello-user name="Shenfq"></hello-user>

这时候页面上就会生成一个 <p> 标签，其文本内容为：Hello Shenfq。这种形式的自定义元素被称为： Autonomous custom elements，是一个独立的元素，可以在 HTML 中直接使用。

扩展已有的 HTML 标签

我们除了可以定义一个全新的 HTML 标签，还可以对已有的 HTML 标签进行扩展，例如，我们需要封装一个与 <ul> 标签能力类似的组件，就可以使用如下方式：

class SkillList extends HTMLUListElement {
  constructor() {
    // 必须调用 super 方法
    super();

    if (
      this.hasAttribute("skills") &&
      this.getAttribute("skills").includes(',')
    ) {
      // 读取 skills 属性的值
      const skills = this.getAttribute("skills").split(',');
      skills.forEach(skill => {
        const item = document.createElement("li");
        item.innerText = skill;
        this.appendChild(item);
      })
    }
  }
}

// 对 <ul> 标签进行扩展
customElements.define("skill-list", SkillList, { extends: "ul" });

<ul is="skill-list" skills="js,css,html"></ul>

对已有的标签进行扩展，需要用到 customElements.define 方法的第三个参数，且第二参数的类，也需要继承需要扩展标签的对应的类。使用的时候，只需要在标签加上 is 属性，属性值为第一个参数定义的名称。

生命周期

自定义元素的生命周期比较简单，一共只提供了四个回调方法：

connectedCallback：当自定义元素被插入到页面的 DOM 文档时调用。
disconnectedCallback：当自定义元素从 DOM 文档中被删除时调用。
adoptedCallback：当自定义元素被移动时调用。
attributeChangedCallback: 当自定义元素增加、删除、修改自身属性时调用。

下面演示一下使用方法：

class HelloUser extends HTMLElement {
  constructor() {
    // 必须调用 super 方法
    super();

    // 创建一个 div 标签
    const $box = document.createElement("p");
    let userName = "User Name";
    if (this.hasAttribute("name")) {
      // 如果存在 name 属性，读取 name 属性的值
      userName = this.getAttribute("name");
    }
    // 设置 div 标签的文本内容
    $box.innerText = `Hello ${userName}`;

    // 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
    const shadow = this.attachShadow({ mode: "open" });
    shadow.appendChild($box);
  }
  connectedCallback() {
    console.log('创建元素')
    // 5s 后移动元素到 iframe
    setTimeout(() => {
      const iframe = document.getElementsByTagName("iframe")[0]
      iframe.contentWindow.document.adoptNode(this)
    }, 5e3)
  }
  disconnectedCallback() {
    console.log('删除元素')
  }
  adoptedCallback() {
    console.log('移动元素')
  }
}

<!-- 页面插入一个 iframe，将自定义元素移入其中 -->
<iframe width="0" height="0"></iframe>
<hello-user name="Shenfq"></hello-user>

在元素被创建后，等待 5s，然后将自定义元素移动到 iframe 文档中，这时候能看到控制台会同时出现 删除元素、移动元素 的 log。

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Shadow DOM（影子DOM）

在前面介绍自定义元素的时候，已经用到了 Shadow DOM。 Shadow DOM 的作用是让内部的元素与外部隔离，让自定义元素的结构、样式、行为不受到外部的影响。

我们可以看到前面定义的 <hello-user> 标签，在控制台的 Elements 内，会显示一个 shadow-root ，表明内部是一个 Shadow DOM。

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其实 Web Components 没有提出之前，浏览器内部就有使用 Shadow DOM 进行一些内部元素的封装，例如 <video> 标签。我们需要现在控制台的配置中，打开 Show user agent ashdow DOM 开关。

Web Components 上手指南

然后在控制台的 Elements 内，就能看到 <video> 标签内其实也有一个 shadow-root。

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创建 Shadow DOM

我们可以在任意一个节点内部创建一个 Shadow DOM，在获取元素实例后，调用 Element.attachShadow() 方法，就能将一个新的 shadow-root 附加到该元素上。

该方法接受一个对象，且只有一个 mode 属性，值为 open 或 closed，表示 Shadow DOM 内的节点是否能被外部获取。

<div id="root"></div>
<script>
  // 获取页面的
  const $root = document.getElementById('root');
  const $p = document.createElement('p');
  $p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
  const shadow = $root.attachShadow({mode: 'open'});
  shadow.appendChild($p);
</script>

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mode 的差异

前面提到了 mode 值为 open 或 closed，主要差异就是是否可以使用 Element.shadowRoot 获取到 shadow-root 进行一些操作。

<div id="root"></div>
<script>
  // 获取页面的
  const $root = document.getElementById('root');
  const $p = document.createElement('p');
  $p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
  const shadow = $root.attachShadow({mode: 'open'});
  shadow.appendChild($p);
  console.log('is open', $div.shadowRoot);
</script>

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<div id="root"></div>
<script>
  // 获取页面的
  const $root = document.getElementById('root');
  const $p = document.createElement('p');
  $p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
  const shadow = $root.attachShadow({mode: 'closed'});
  shadow.appendChild($p);
  console.log('is closed', $div.shadowRoot);
</script>

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HTML templates（HTML模板）

前面的案例中，有个很明显的缺陷，那就是操作 DOM 还是得使用 DOM API，相比起 Vue 得模板和 React 的 JSX 效率明显更低，为了解决这个问题，在 HTML 规范中引入了 <tempate> 和 <slot> 标签。

使用模板

模板简单来说就是一个普通的 HTML 标签，可以理解成一个 div，只是这个元素内的所以内容不会展示到界面上。

<template id="helloUserTpl">
  <p class="name">Name</p>
  <a target="blank" class="blog">##</a>
</template>

在 JS 中，我们可以直接通过 DOM API 获取到该模板的实例，获取到实例后，一般不能直接对模板内的元素进行修改，要调用 tpl.content.cloneNode 进行一次拷贝，因为页面上的模板并不是一次性的，可能其他的组件也要引用。

// 通过 ID 获取标签
const tplElem = document.getElementById('helloUserTpl');
const content = tplElem.content.cloneNode(true);

我们在获取到拷贝的模板后，就能对模板进行一些操作，然后再插入到 Shadow DOM 中。

<hello-user name="Shenfq" blog="http://blog.shenfq.com" />

<script>
  class HelloUser extends HTMLElement {
    constructor() {
      // 必须调用 super 方法
      super();

      // 通过 ID 获取标签
      const tplElem = document.getElementById('helloUserTpl');
      const content = tplElem.content.cloneNode(true);

      if (this.hasAttribute('name')) {
        const $name = content.querySelector('.name');
        $name.innerText = this.getAttribute('name');
      }
      if (this.hasAttribute('blog')) {
        const $blog = content.querySelector('.blog');
        $blog.innerText = this.getAttribute('blog');
        $blog.setAttribute('href', this.getAttribute('blog'));
      }
      // 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
      const shadow = this.attachShadow({ mode: "closed" });
      shadow.appendChild(content);
    }
  }

  // 定义一个名为 <hello-user /> 的元素
  customElements.define("hello-user", HelloUser);
</script>

添加样式

<template> 标签中可以直接插入 <style> 标签在，模板内部定义样式。

<template id="helloUserTpl">
  <style>
    :host {
      display: flex;
      flex-direction: column;
      width: 200px;
      padding: 20px;
      background-color: #D4D4D4;
      border-radius: 3px;
    }

    .name {
      font-size: 20px;
      font-weight: 600;
      line-height: 1;
      margin: 0;
      margin-bottom: 5px;
    }

    .email {
      font-size: 12px;
      line-height: 1;
      margin: 0;
      margin-bottom: 15px;
    }
  </style>
  <p class="name">User Name</p>
  <a target="blank" class="blog">##</a>
</template>

其中 :host 伪类用来定义 shadow-root的样式，也就是包裹这个模板的标签的样式。

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占位元素

占位元素就是在模板中的某个位置先占据一个位置，然后在元素插入到界面上的时候，在指定这个位置应该显示什么。

<template id="helloUserTpl">
  <p class="name">User Name</p>
  <a target="blank" class="blog">##</a>
  <!--占位符-->
  <slot name="desc"></slot> 
</template>

<hello-user name="Shenfq" blog="http://blog.shenfq.com">
  <p slot="desc">欢迎关注公众号：更了不起的前端</p>
</hello-user>

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这里用的用法与 Vue 的 slot 用法一致，不做过多的介绍。

总结

到这里 Web Components 的基本用法就介绍得差不多了，相比于其他的支持组件化方案的框架，使用 Web Components 有如下的优点：

浏览器原生支持，不需要引入额外的第三方库；
真正的内部私有化的 CSS，不会产生样式的冲突；
无需经过编译操作，即可实现的组件化方案，且与外部 DOM 隔离；

Web Components 的主要缺点就是标准可能还不太稳定，例如文章中没有提到的模板的模块化方案，就已经被废除，现在还没有正式的方案引入模板文件。而且原生的 API 虽然能用，但是就是不好用，要不然也不会出现 jQuery 这样的库来操作 DOM。好在现在也有很多基于 Web Components 实现的框架，后面还会开篇文章专门讲一讲使用 Web Components 的框架 lit-html、lit-element。

好啦，今天的文章就到这里了，希望大家能有所收获。

Web Components 上手指南

什么是 Web Components？

如何使用 Web Components？

Custom elements（自定义元素）

创建一个新的 HTML 标签

扩展已有的 HTML 标签

生命周期

Shadow DOM（影子DOM）

创建 Shadow DOM

mode 的差异

HTML templates（HTML模板）

使用模板

添加样式

占位元素

总结

常见问题FAQ

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什么是 Web Components？

如何使用 Web Components？

Custom elements（自定义元素）

创建一个新的 HTML 标签

扩展已有的 HTML 标签

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Shadow DOM（影子DOM）

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