前端模板的原理與實現

發表於2016-09-26

時下流行什麼react, avalon, angular, vue什麼,其核心都離不開前端模板。理解前端模板,是我們瞭解MV* 的關鍵。

前端框架最重要的目的是將頁面渲染出來。“渲染”(render)這個詞最初不是前端的東西的。前端之前叫做切圖,將設計師做的PSD變成一個靜態頁面,然後加上動態互動。但是我們有許多資料是來自後端,如何將資料加入靜態頁面呢?於是又多了一套工序叫“套頁面”。套頁面的過程實際就是將靜態頁面變成切割成一塊塊,每一塊都是一個php,jsp或vm檔案,它們是後端模板引擎的處理物件!

其實模板是不侷限於後端還是前端的, 模板的本質是用於從資料(變數)到實際的視覺表現(HTML程式碼)這項工作的一種實現手段。由於後端近水樓臺先得月(取資料比較方便),因此先在後端發展出這種技術。這些後端模板檔案是活動於伺服器的,然後經過複雜的處理,最後由瀏覽器渲染出來。這時的渲染是將伺服器拼接好的靜態文字變成一個DOM樹的過程。

如果要實現前端實現MVC或MVP,那些工序必須發生改變。靜態檔案產出是不變,尤其是大公司,分工夠細,有專門的切圖組(大多數是妹子)將它們做出來。接著是套頁面,這時就不能使用後端模板引擎,需要引入前端模板引擎。由於實現一個前端模板引擎太簡單了,經過多年的發展,已經有眾多好用的輪子:

https://github.com/janl/musta…
基於JavaScript的Logic-less(無邏輯或輕邏輯)模板。

https://github.com/twitter/ho…
上面的優化版,twitter出品

https://github.com/wycats/han…
完全相容mustcache的語法

https://github.com/paularmstr…
擁有更強悍的模板繼承與block 重寫功能

https://github.com/mozilla/nu…
跟django的模板系統相似,可以說swig的升級版,是gitbook的御用前端模板

其它推薦的還有ejs, 易學易用,對有過ASP/PHP/JSP程式設計經驗的人來說,非常親切自然,缺點就是功能有點簡單。

其他doT, xtempalate, Underscore Templates。

最不推薦是jade, 有點華而不實,過度設計,導致套頁面工作量大,效能其差。

虛擬DOM時代流行的jsx就是無邏輯模板。之所以流行無邏輯或輕邏輯模板,其主要原因是改動成本比較少,像jade這樣自造語法糖太多,從美工手中拿來的html需要大動干戈,進行摧心折骨般的改造才能套資料。對於模板來說,最簡單而言,就是將某個可變資料放到適當的地方(填空),而其次,可以控制這個區域輸出不輸入(if指令),或讓其個區域迴圈輸入多次(for指令),更強制,實現模板互相套嵌(layout與block)。為了實現if與for有兩種方法,一種是單純的區域,插入一個js 語句,裡面有if語句與for語句,另一種是使用語法糖,比如說 ms-for, ms-repeat, ng-if, ng-repeat。語法糖的用法比直接使用JS語句簡單,但是帶來學習成本與擴充功能。每一個模板 if, for指令的語法都不一樣的,並且你想在迴圈做一些處理,比如過濾一些資料,或突然在某處中斷,這又得引用一些新的語句。隨著模板要求前後共用,就有了傳輸成本,直接寫JS語句在模板裡面肯定比不過語法糖。因此基於這種種原因,mustache風格的模板就成為主流。

現在三種模板風格:

PHP/ASP/JSP風格:

mustcache風格,高階語法有限,通常難自定義擴充:

屬性繫結風格:

前兩者只能出現於script, textarea等容器元素內部。因此<分隔符與標籤的<容器造成衝突,並且也不利於IDE的格式化處理。屬性繫結風格則是MVVM時期最流行的模板定義風格,某頁面某個區域就是一個模板,不需要進行入append等操作。

我們再來看如何實現前端模板。前端模板的本質就是一個可以轉換函式(渲染函式)的字串。渲染函式放進一個充滿資料的物件後,還原為一個全新的字串。因此重點是如何構建一個渲染函式。最簡單的方式是正則,還記得第二章的format方法嗎,這就是一個輕型的填充資料的方法。

format方法是通過#{ }來劃分靜態內容與動態內容的,一般來說它們稱之為定界符(delimiter)。#{為前定界符,}為後界符,這個#{}其實是ruby風格的定界符。通常的定界符是<%%>{{}} 。通常在前定界符中還有一些修飾符號,比如=號,表示這個會輸出到頁面,-號,表示會去掉兩旁的空白。
將下例,要編譯成一個渲染函式

大抵是這樣

或者聰明一點,使用陣列來join:

這就得區分靜態內容與為變數前加data.字首。這一步可以用正則來做,也可以用純字串。我們試一下純字串方式。假令前定界符為openTag,後定界符為closeTag,通過indexOf 與slice方法,就可以將它切成一塊塊。

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然後通過render方法將它們拼接起來。

列印出來如下

這個方法還不完整。首先光是在兩旁加上雙引號是不可靠的,萬一裡面還有雙引號怎麼辦。因此我們需要引入第二章介紹的quote方法,當型別為文字時,ret.push(+quote(token.expr)+)。其次需要對動態部分的變數加上.data。怎麼知道它是一個變數呢。我們回想一下變數的定義,就是以_,$或字母開頭的字元組合。為了簡潔起見,我們暫時不用裡會中文的情況。不過,info.age這個字串裡面,其實有兩個符合變數的子串,而我只需要在info前面加data.。這時,我們需要設法在匹配變數前,將物件的子級屬性替換掉,替換成不符合變數的字元,然後再替換為去。為此,我搞了一個dig與fill方法,將子級屬性變成??12這樣的字串:

輸出為

最後,我們修改一下後面兩行,得到我們夢魅以求的渲染函式,它的實現過程比format方法複雜多了,但卻是所有擴充套件性極強的前端模板的一般實現過程。

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我們再看一下如何引入迴圈語句,比如將上面的模板與資料改成這樣

這時我們就新增一種新的型別,不輸出到頁面的動態內容。這在token方法中做一些修改

但render方法怎麼修改好呢,顯示這時繼續用已經不行了,否則下場是這樣

這時, 我們需要借用陣列,將要輸入的資料(text, js型別 )放進去,logic型別不放進去。

得到的內部結構是這樣的,顯然addPrefix方法出問題,我們應該過濾掉if, for等關鍵字與保留字。

但即使我們處理掉關鍵字與保留字,對於中間生成i, el怎麼區分呢?是區分不了。於是目前有兩種方法,一是使用with, 這時我們就不需要加data.字首。第二種引入新的語法。比如,前面是@就替換為data.

先看第一種:

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許多迷你模板都是用with減少替換工作。

第二種方法,使用引導符@, avalon2就是這麼玩。這樣addPrefix方法可以減少許多程式碼。相對應,模板也要改動一下

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第二種比第一種的優勢在於,效能更高,並且避開es5嚴格模式的限制。

我們再認真思考一下,其實迴圈語句與條件語句,不單是for, if兩個,還有while, do while, else什麼。因此這需要優化。這也有兩種方法,新增更多語法符合,比如上面所說的=就是輸出,沒有則不輸出。這是ASP/JSP/PHP等模板採用的手段:

另一種,使用語法糖,如#each (el, index) in @list , ‘#eachEnd’, ‘#if ‘,’#ifEnd’。還是改動tokenize方法

對應的模板改成

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可能有人覺#for, #forEnd這樣的語法糖比較醜,無問題,這個可以改,主要我們的tokenize方法足夠強大,就能實現mustache這樣的模板引擎。但所有模板引擎也基本上是這麼實現的,有的還支援過濾器,也就是在js 型別的語句再進行處理,將|後面的字元器再切割出來。

如果虛擬DOM呢?那就需要一個html parser,這個工程巨大,比如reactive這個庫,早期不使用html parser與虛擬DOM,只有3,4千行,加入這些炫酷功能後就達到1W6K行。返回一個字串與返回一個類似DOM樹的物件樹結構是不一樣。

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