本文適合前端新手入門，閱讀人群最好是前端新手或者後臺開發人員，因為我不敢保證對前端老司機有太多收穫。
通過閱讀本文，你將會大致瞭解前端這些年發生的事情，以及一些前端當前主流技術的簡單原理介紹。所有涉及的內容，都是儘可能的讓你捅破這層窗戶紙，知道其大致的玩法。
目錄
- 前端技術發展軌跡
- 角色架構發展史
- 前端技術發展史
- ECMAScript語法發展史
- Ajax技術發展史
- 當前主流技術原理介紹
- SPA 單頁面應用原理
- Node.js 伺服器端JS執行原理
- SSR 伺服器端渲染原理
- Vue MVVM原理
- Webpack 打包原理
- Sass CSS編譯原理
- 一些新技術探索
- TypeScript
- PWA
- GraphQL
- Flutter
- 兩個流行的概念解答
- 什麼是大前端
- 什麼是前端工程化
一、前端技術發展軌跡
本節知識點：
- 角色架構發展史
- 前端技術發展史
- ECMAScript語法發展史
- Ajax技術發展史
1.1 角色架構發展史
Web1.0 到 Web2.0過渡的標誌，就是Ajax的出現（2005年）。
1.2 前端技術發展史
1.3 ECMAScript語法發展史
1.4 Ajax技術發展史
AJAX 即 Asynchronous JavaScript and XML（非同步的 JavaScript 與 XML 技術）。
STEP1：XMLHttpRequest 原生物件
var request = new XMLHttpRequest();
request.open('GET', '/my/url', true);
request.onload = function() {
if (request.status >= 200 && request.status < 400) {
// Success!
var data = JSON.parse(request.responseText);
} else {
// We reached our target server, but it returned an error
}
};
request.onerror = function() {
// There was a connection error of some sort
};
request.send();
複製程式碼STEP2：$.ajax 操作
$.ajax({
type: 'GET',
url: '/my/url',
data: data,
success : function(result){
//TODO RESULT
}
});
複製程式碼STEP3：Promise 操作
let getData = function (url) {
return new Promsie(function (resolve, reject) {
$.ajax({
type: 'GET',
url: url,
success: function (data) {
resolve(data);
},
error: function (err) {
reject(err);
}
});
});
};
var data = getData('/my/url').then(function (data) {
//TODO DATA
});
複製程式碼STEP4：生成器 Gererator
let it = null;
let ajax = function(url,data){
$.ajax({
type: 'GET',
url: url,
data: data || {},
success : function(result){
it.next(result);
}
});
};
function *getData(){
var data = yield ajax('/my/url');
console.log('data=',data);
};
it = getData();
it.next();
複製程式碼STEP5：Async/Await 高階操作
let ajax = function(url,data){
return $.ajax({
type: 'GET',
url: url,
data: data || {}
});
};
async function getData(){
var data = await ajax('/my/url');
console.log('data=',data);
};
getData();
複製程式碼Ajax的相關背景資料：
1999年，微軟公司釋出IE瀏覽器5.0版，第一次引入新功能：允許JavaScript指令碼向伺服器發起HTTP請求。這個功能當時並沒有引起注意，直到2004年Gmail釋出和2005年Google Map釋出，才引起廣泛重視。
2005年2月，AJAX這個詞第一次正式提出，指圍繞這個功能進行開發的一整套做法。從此，AJAX成為指令碼發起HTTP通訊的代名詞，W3C也在2006年釋出了它的國際標準。
二、當前主流技術原理介紹
本節知識點：
- SPA 單頁面應用原理
- Node.js 伺服器端JS執行原理
- SSR 伺服器端渲染原理
- Vue MVVM原理
- Webpack 打包原理
- Sass CSS開發原理
2.1 SPA 單頁面應用原理
什麼是SPA? SPA 即單頁面，就是頁面整體不重新整理，不同的頁面只改變區域性的內容的一種實現方式。
一個完整的URI有以下幾部分組成：
scheme:[//[user[:password]@]host[:port]][/path][?query][#fragment]
複製程式碼瀏覽器的URL也遵循以上規則，而對於以上規則中，只有 # 後面的 fragment 發生改變時，頁面不會重新請求，其它引數變化，均會引起頁面的重新請求，而在Js中恰恰還有事件 window.onhashchange 能監聽到 fragment 的變化，於是就利用這個原理來達到一個修改區域性內容的操作。
#fragment 部分就是對應到Js中的 location.hash 的值。
直接上程式碼描述：
<!DOCTYPE html>
<head>
<script type="text/javascript">
window.onhashchange = function(){
var page = location.hash;
if(page === '#home'){
document.getElementById('main').innerHTML = '這是首頁';
return;
};
if(page === '#help'){
document.getElementById('main').innerHTML = '這是幫助頁面';
return;
};
document.getElementById('main').innerHTML = '404';
}
</script>
</head>
<body>
<header>
<a href="#home">首頁</a>
<a href="#help">幫助</a>
</header>
<article id="main"></article>
</body>
</html>
複製程式碼以上程式碼直接在HTML上面有2個連結，點選後在頁面的部分割槽域直接顯示這2個連結對應的不同的頁面內容。
2.2 Node.js 伺服器端JS執行原理
伺服器上如何應用Js呢？這句話可以理解為：在非網頁情況下如何執行Js程式（或者命令列如何執行）。
與Java在伺服器上執行需要按照JDK一樣，Js要執行也需要安裝Node環境，安裝以後就可以執行了，具體的可以對照著Java程式來解釋說明。
2.3 SSR 伺服器端渲染原理
用過Java的人一定對 FreeMarker 不陌生，其工作原理：
對於Node.js來說也是一樣，只是使用的框架不是FreeMarker罷了！究其原理無非都是：
Template + Data = Output
只是現在前端說的這個SSR，其實就是指後臺渲染好資料，直接返回到瀏覽器，瀏覽器就直接顯示了，下面我們做一個對比，用來說明傳統的AJax操作和SSR之間的區別。
使用Ajax運算元據渲染到頁面
<!DOCTYPE html>
<head>
<script type="text/javascript" src="lib/jquery.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
/**
* 使用jQuery將後臺介面返回的資料顯示到頁面上
*/
function renderData(){
$.post(url,param,function(result){
//假設返回的是是一個List，我們追加到頁面的ul中
$.each(result,function(i,d){
$('#list').append('<li>' + d.name + '</li>');
})
});
};
renderData();
</script>
</head>
<body>
<ul id="list"></ul>
</body>
</html>
複製程式碼主要流程如下：
- 使用者位址列輸入URL
- 瀏覽器使用HTTP協議從後臺獲取資源
- 瀏覽器解析並渲染HTML頁面呈現到瀏覽器上，同時非同步執行Ajax操作
- 瀏覽器傳送Ajax請求後臺介面
- 瀏覽器獲取到資料後，執行回撥函式，將內容動態追加到頁面上
使用SSR技術顯示頁面
下面示例我們以Vue框架後臺直出方案為例：
const Vue = require('vue')
const server = require('express')()
const renderer = require('vue-server-renderer').createRenderer()
server.get('*', (req, res) => {
//vue物件包含了template+data
const app = new Vue({
data: {
list: [{
name : 'lilei'
},{
name : 'hanmeimei'
}]
},
template: `<ul><li v-for="item in list">{{item.name}}</li></ul>`
})
//將vue物件傳入最終返回output結果html
//再將html通過reponse物件返回給前端瀏覽器
renderer.renderToString(app, (err, html) => {
res.end(`
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>${html}</body>
</html>
`)
})
})
server.listen(8080)
複製程式碼主要流程如下：
- 使用者位址列輸入URL
- 瀏覽器使用HTTP協議從後臺獲取資源
- 瀏覽器解析並渲染HTML頁面呈現到瀏覽器上
如果有人對這個vue示例的完整構建流程感興趣，可以按照如下流程快速搭建環境並允許起來：
- 下載並安裝Nodejs：https://nodejs.org/zh-cn/download/
- 新建一個目錄，開啟命令視窗，切換到當前目錄
- 執行命令：npm init，一直回車進行下一步，快速建立一個node工程
- 安裝所需要的js包：npm i vue express vue-server-renderer --save-dev
- 新建檔案：vi index.js，將上面的vue程式碼片段全部貼上進去
- 執行檔案啟動Node程式：node index.js
- 開啟瀏覽器訪問：http://localhost:8080（注意埠號不要跟本地已有程式衝突）
2.4 Vue MVVM原理
什麼是MVC？什麼是MVVM？
通過上圖可以清晰的看到，MVVM相比MVC來說，缺少了 Controller 一層，傳統 Controller 做的事情就是處理一堆複雜的邏輯，然後將資料輸出到 View 上面。那麼現在缺少了這一層以後，View 和 ViewModel 之間如何進行雙向自動關聯資料繫結的呢？
也就是說，頁面上資料發生變化，Js中的資料如何跟著也變化；相反，Js中資料變化了，頁面如何自動跟著變化？
舉個例子來進一步闡明這個問題，下面的效果如何實現？
頁面資料發生變化如何通知到JS
通過給頁面元素新增 onchange 或者 oninput 事件，在事件中獲取表單的值，然後賦值給Js對應的物件上即可。
比如：示例中的輸入框就可以新增oninput事件
<input type="text" oninput="evtInput" />
複製程式碼然後在js中定義這個函式執行相關賦值操作就可以：
function evtInput(){
vue.name = this.value;
}
複製程式碼JS資料變化如何通知到頁面
JavaScript原生有個方法 Object.defineProperty() ，這個方法可以重新設定一個js物件中某個元素的一些屬性，同時提供了 get 和 set 方法，允許使用者對元素進行重新賦值和取值操作。
簡單分析一下程式碼：
正式由於我們可以通過攔截一個屬性的 set 方法。所以，我們就可以在 set 方法中講獲取到的新值賦值給頁面元素就可以了。
Object.defineProperty(data,'name',{
set : function(v){
document.getElementById('input').value = v;
}
});
複製程式碼2.5 Webpack 打包原理
前端為什麼要打包？
那麼前端為什麼要進行打包呢？前端程式碼不是直接就能執行到瀏覽器麼，還打包乾嘛？
要搞清楚這個問題，那麼我們就以java為例可能比較恰當，比如：java的工程目錄中有一個原始碼目錄：src
它是用來存放java原始碼的，但是java實際編譯後肯定就沒有src這個目錄了對吧？
那麼 src 原始碼的作用是什麼呢？就是用來更好的歸類整理我們的原始碼，它有可能是跟我們實際執行的程式碼結構完全不一樣，因為實際執行的是機器能讀懂的，而原始碼是給人看的。
所以前端也一樣，由於當前階段，前端的業務邏輯也變的非常複雜，再不是傳統意義上的一個 html、一個js、一個css就能搞定的。所以我們要分模組，分目錄存放原始碼，最終通過打包再組裝成瀏覽器可以讀懂的程式碼和目錄結構。
比如：我們通過vue的腳手架建立一個vue的webpack專案，看看它的預設的原始碼目錄（src）的樹結構：
src
├── App.vue
├── assets
│ └── logo.png
├── components
│ └── HelloWorld.vue
├── main.js
└── router
└── index.js
複製程式碼src中除了有3個子目錄 assets components router ，還有2個 .vue 結尾的檔案。所以，這種目錄結構和檔案在瀏覽器中肯定是無法執行的，如果我們要執行，就必須對它進行編譯，翻譯成瀏覽器能讀懂的html/js/css檔案才行。
當我們打包以後，看到專案的dist目錄下就有了編譯以後的，瀏覽器可執行的程式碼結構：
dist
├── index.html
└── static
├── css
│ ├── app.30790115300ab27614ce176899523b62.css
│ └── app.30790115300ab27614ce176899523b62.css.map
└── js
├── app.b22ce679862c47a75225.js
├── app.b22ce679862c47a75225.js.map
├── manifest.2ae2e69a05c33dfc65f8.js
├── manifest.2ae2e69a05c33dfc65f8.js.map
├── vendor.7fed9fa7b7ba482410b7.js
└── vendor.7fed9fa7b7ba482410b7.js.map
複製程式碼所以，當前前端程式碼邏輯複雜，各種框架橫行的年代，原始碼都是不能直接在瀏覽器訪問的，都需要藉助打包工具，如：gulp、webpack這些工具進行打包翻譯，才能得到真正的可執行的檔案。
Webpack 打包原理
一句話概括Webpack的本質：
webpack 是一個打包模組化js的工具，可以通過Loader轉換檔案，通過Plugin擴充套件功能。
Webpack打包的簡易示意圖：
2.6 Sass CSS編譯原理
什麼是Sass？就是一種能提高CSS開發效率的工具。
其編譯原理是：
實際在專案中怎麼用Sass呢？
前面在說Webpack的時候說過了，現在前端技術離開打包工具是不能直接執行 ，類似於這種Sass檔案也一樣。所以，我們只需要在Webpack中增加Sass檔案的Loader，這樣在程式碼編譯環境，就能自動把Sass檔案轉換為Css檔案，最後引入到Html中的是Css檔案，這樣頁面就能正常渲染了。
Sass有什麼好處？
test.scss檔案：
$color-red: #00ff00;
$color-white: #ffffff;
#main p {
color: $color-red;
width: 97%;
.redbox {
background-color: $color-red;
color: $color-white;
}
}
複製程式碼如果用傳統的css寫：
#main p {
color: #00ff00;
width: 97%;
}
#main p .redbox {
background-color: #00ff00;
color: #ffffff;
}
複製程式碼三、一些新技術探索
本節知識點：
- TypeScript
- PWA
- GraphQL
- Flutter
3.1 TypeScript
什麼是TypeScript？
TypeScript 是微軟開源釋出的JavaScript型別的超集，它可以編譯成純JavaScript。
它是一個Js框架，可以用來開發前端系統。
之所以說TypeScript是JavaScript的超集，就意味著TypeScript在JavaScript的語法基礎上，又擴充套件了更多語法，使得開發更加方便。
接下來我們看看TypeScript的相比JavaScript額外增加的部分：
學Java的同學不要驚慌，個人看來TypeScript就是把Java用JavaScript重新實現了一遍！
1、強資料型別
//Boolean型別
let isDone: boolean = false;
//數字型別
let decLiteral: number = 6;
//字串
let name: string = "bob";
//陣列
let list: Array<number> = [1, 2, 3];
//函式定義
function add(x: number, y: number): number {
return x + y;
}
複製程式碼2、介面
interface LabelledValue {
label: string;
}
function printLabel(labelledObj: LabelledValue) {
console.log(labelledObj.label);
}
let myObj = {size: 10, label: "Size 10 Object"};
printLabel(myObj);
複製程式碼這裡的介面與Java中的介面不一樣，TypeScript中的介面僅僅是對引數的一種契約約定，即：引數必須是介面定義的結構和引數名等。
3、類
//定義類
class Greeter {
greeting: string;
constructor(message: string) {
this.greeting = message;
}
greet() {
return "Hello, " + this.greeting;
}
}
let greeter = new Greeter("world");
//類的繼承
class Animal {
move(distanceInMeters: number = 0) {
console.log(`Animal moved ${distanceInMeters}m.`);
}
}
class Dog extends Animal {
bark() {
console.log('Woof! Woof!');
}
}
//共有、私有變數、方法
class Animal {
private id: number; //僅類內部訪問，例項無法訪問
public name: string;//類內部和例項都可以訪問
protected pid: number;//僅類內部和子類可以訪問
public constructor(theName: string) { this.name = theName; }
public move(distanceInMeters: number) {
console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
}
}
複製程式碼4、泛型
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
複製程式碼5、列舉
enum Direction {
Up = 1,
Down,
Left,
Right
}
複製程式碼3.2 PWA
什麼是PWA？
Progressive Web App, 簡稱 PWA，是漸進式提升 Web App 的體驗的一種新方法，能給使用者原生應用的體驗。
PWA 本質上是 Web App，就是執行在手機上的App不是純Native的，而是很多頁面都是網頁。
Web App ，我們都知道就是App中有網頁嘛！但是 Progressive 漸進式 又該怎麼理解？
個人理解，漸進式 的意思就是：循序漸進的發展或者改造。
PWA更直白的意思就是：
第一步：我們現在要開發一個App，但是開發純原生App的維護和擴充套件成本太高，所以我們需要增加一些網頁進去，畢竟網頁好維護嘛！（這部分其實就是混合類App，也叫：Hybrid App）
第二步：但是我們App中增加網頁不能太暴力，太暴力容易讓使用者覺得很不自然，所以需要使用循序漸進的方式進行，那麼如何循序漸進的進行才能讓使用者的體驗達到極致（也就是幾乎看不出來某一個頁面是一個網頁！）
第三步：我們就需要增加一些策略，先保證使用者體驗，比如：為了保證安全網頁全部使用HTTPS、使用離線快取來減少使用者開啟頁面的等待時間等等。
所以，PWA就是以循序漸進的方式，提升混合類APP的使用者體驗，而影響體驗最大的問題就是頁面載入，所以PWA最核心的技術就是：離線快取 ，離線快取大家普遍採用的方案就是：Service Worker
3.3 GraphQL
在瞭解什麼是GraphQL之前，我們先了解一下什麼是SQL？
什麼是SQL？
Structured Query Language，一種結構化的查詢語言，它是關係式資料庫管理系統的標準語言。
說白了，SQL是一種特定的語法，也可以稱之為是資料庫管理的API，運算元據庫必須通過這個語法進行。
什麼是GraphQL呢？
一種用於API的查詢語言
GraphQL 既是一種用於 API 的查詢語言也是一個滿足你資料查詢的執行時。 GraphQL 對你的 API 中的資料提供了一套易於理解的完整描述，使得客戶端能夠準確地獲得它需要的資料，而且沒有任何冗餘，也讓 API 更容易地隨著時間推移而演進，還能用於構建強大的開發者工具。
用一組圖來說明下：
那你又要說了？沒有GraphQL我現在客戶端和後臺之間不照樣可以互動嗎？
沒錯！你是這麼互動的：
所以，不是說離開GraphQL我們就不能活，而是它給我們提供了一種全新的API查詢互動方式，使得客戶端和後臺的介面通訊更加高效罷了。
那麼GraphQL相比傳統的介面請求，都有哪些優勢呢？
1、所見即所得
//查詢條件
{
user(uid:1) {
uid
name
}
}
//返回結果
{
"data": {
"user": {
"uid": "1",
"name": "xxx"
}
}
}
複製程式碼傳統的API是什麼樣子？
//查詢條件
{
uid : 1
}
//返回結果
{
"data": {
"user": {
"uid": "1",
"name": "xxx"
}
}
}
複製程式碼2、減少網路請求次數
只需要一次網路請求，就能獲得資源和子資源的資料（例如，上文中文章的評論資訊）。
//查詢條件
{
article(aid:1) {
title
content
author {
uid
name
}
},
comment {
content,
author {
uid
name
}
}
}
複製程式碼傳統的查詢，一般先查詢Article，再查詢Comment。當然你可以一次性去查，讓後臺一次性返回來，但是一般沒有後臺會給你設計這樣的一個API：getArticleAndComment，如何按照Restful的介面標準，你應該需要查詢2次。
3、引數型別強校驗
GraphQL規定了一套資料型別，這就保證介面查詢的時候，欄位型別就被明確定義，而傳統的介面一般很難保證查詢引數的型別。
比如，以下就是GraphQL的語法定義：
type Starship {
id: ID!
name: String!
length(unit: LengthUnit = METER): Float
}
複製程式碼3.4 Flutter
什麼是Flutter？
Flutter是谷歌的移動UI框架，可以快速在iOS和Android上構建高質量的原生使用者介面。
下圖就是使用Flutter開發一款App的樣子：
類似於 React Native 框架一樣，Flutter也是可以呼叫一些App系統級的命令，能讓你快速開發一款混合類App（Hybrid App）。
有興趣的可以去官網學習：Flutter中文網
四、兩個流行的概念解答
本節知識點：
- 什麼是大前端
- 什麼是前端工程化
4.1 什麼是大前端
本文的標題是 大前端的技術原理和演變史，現在給大家解答一下，什麼是：大前端。
大前端 就是相比 前端 而言變大了，那麼到底傳統意義的前端指什麼？變成大前端又有哪些東西變大了呢？
傳統的意義的前端指是什麼呢？
傳統的前端就是指直接面對客戶的應用或者系統，比如：網頁、手機App。
而開發網頁、搞iOS和Android開發的程式設計師都可以稱之為前端工程師。
只是傳統意義來說，前端工程師僅僅指網頁開發的人，而iOS和Android開發的一般指客戶端開發人員，或者歸結到軟體工程師崗位去了。
那麼大前端又指什麼呢？其實經過各種資料考證，並沒有這麼一個明確的定義，只是隨著技術的進步，大家有了一種預設的約定，大前端之所以稱之為大前端，主要體現在以下一些方面：
1、大前端 - 前後端分離
隨著前後端職責和技術框架的分離發展，產品對前端的要求越來越高，使用者對前端的期待越來越高，前端技術發展越來越快，導致前端這個崗位並沒有像JSP時代那種畫畫頁面就完事了。這部分體現的是前端的要求更高，責任越大了。
2、大前端 - Node全棧
前後端分離後，前端要獨立完成一個事情是不行的，因為缺少後臺的支援。但是隨著Node的出現，前端可以不用依賴後臺人員，也不用學習新的後臺語言，就可以輕鬆搞定後臺的這部分事情。這樣，面對一些小的系統，前端工程師就可以搞定整個系統。這部分體現了前端的全面性和全棧性。
3、大前端 - 應對各種端
傳統的前端工程師，一般指網頁開發工程師，網站一般指執行在PC瀏覽器，慢慢的也要執行在手機上。但是，隨著移動網際網路的發展，突然冒出來更多的移動裝置，比如：手機分為Android手機和蘋果手機、智慧手錶、VR/AR技術支撐的可穿戴裝置、眼睛、頭盔、車載系統、智慧電視系統等等。而這些裝置都需要前端的支撐，這時候對前端的技術要求、能力要求就更高。這部分體現了前端的涉獵範圍變大。
4、大前端 - 微應用
當微信小程式出來以後，大家第一感覺是前端又可以火一把啦，不需要後臺、不需要服務端，只需要在微信平臺上開發網頁就可以釋出上線了。
而近期又有國內多個手機廠家聯合推出 快應用 , 跟小程式差不多，只是通過簡單的前端開發釋出以後，使用者不需要安裝應用就可以直接在類似於小米、vivo、oppo等手機上開啟這樣的應用。
類似於這些微應用，免後臺、免安裝的形式出現，也促使了前端這個行業也將涉及到這樣的新型領域中，一起推動技術的進步。這部分體現了前端是時代發展的幸運兒。
綜上所述，我們可以得到一個大致的定義：
大前端指前端涉獵範圍越來越廣、涉及的端越來越多、技術要求越來越高、影響範圍越來越大的一種體現。
4.2 什麼是前端工程化
前端工程化的定義：
前端工程化是根據業務特點，將前端開發流程規範化，標準化，它包括了開發流程，技術選型，程式碼規範，構建釋出等，用於提升前端工程師的開發效率和程式碼質量，最終交付一個穩定性高、擴充套件性好、易於維護的系統的過程。
一般情況下，一個符合前端工程化要求的方案應該包含以下要素：
- 開發規範
- 模組化開發
- 元件化開發
- 元件倉庫
- 效能優化
- 部署
- 開發流程
- 開發工具
另外，我們再談到工程化，不能只想著前端工程化，而應該站在整個系統考慮如何進行工程化，也就是說對於一整個專案，我們談到工程化應該考慮哪些因素呢？
一個系統的工程化建設，應該包含以下因素：
- 目標，搞清楚目標群體，並持續為他們做好最優質的服務；
- 邊界，與別的系統劃清界限，同時做好介面，保證自身系統職責定位清晰的同時，管理好依賴系統，增加自身健壯性；
- 壁壘，自身平臺建設，其中就包含了前端工程化建設，以及後臺工程化建設，還有專案整體建設等諸多因素。
參考資料
- 前端開發的歷史和趨勢-阮一峰
- JavaScript語言的歷史-阮一峰
- 關於原生JS的AJAX
- JavaScript非同步程式設計
- YOU MIGHT NOT NEED JQUERY
- Going Async With ES6 Generators
- 統一資源標誌符-維基百科
- 統一資源定位符-維基百科
- 剖析Vue實現原理 - 如何實現雙向繫結mvvm
- Vue.js 伺服器端渲染指南
- Webpack:Output Management
- webpack原理與實戰-gwuhaolin/blog
- TypeScript Handbook（中文版）
- 什麼是 PWA
- GraphQL和RESTful的比較
- 當我們在談大前端的時候，我們談的是什麼
- 前端工程——基礎篇-張雲龍