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在單頁應用如此流行的今天，曾經令人驚嘆的前端路由已經成為各大框架的基礎標配，每個框架都提供了強大的路由功能，導致路由實現變的復雜。想要搞懂路由內部實現還是有些困難的，但是如果只想了解路由實現基本原理還是比較簡單的。本文針對前端路由主流的實現方式 hash 和 history，提供了原生JS/React/Vue 共計六個版本供參考，每個版本的實現代碼約 25~40 行左右（含空行）。

什么是前端路由？

路由的概念來源于服務端，在服務端中路由描述的是 URL 與處理函數之間的映射關系。

在 Web 前端單頁應用 SPA(Single Page Application)中，路由描述的是 URL 與 UI 之間的映射關系，這種映射是單向的，即 URL 變化引起 UI 更新（無需刷新頁面）。

如何實現前端路由？

要實現前端路由，需要解決兩個核心問題：

如何改變 URL 卻不引起頁面刷新？如何檢測 URL 變化了？

下面分別使用 hash 和 history 兩種實現方式回答上面的兩個核心問題。

hash 實現

hash 是 URL 中 hash (#) 及后面的那部分，常用作錨點在頁面內進行導航，改變 URL 中的 hash 部分不會引起頁面刷新
通過 hashchange 事件監聽 URL 的變化，改變 URL 的方式只有這幾種：通過瀏覽器前進后退改變 URL、通過標簽改變 URL、通過window.location改變URL，這幾種情況改變 URL 都會觸發 hashchange 事件

history 實現

history 提供了 pushState 和 replaceState 兩個方法，這兩個方法改變 URL 的 path 部分不會引起頁面刷新
history 提供類似 hashchange 事件的 popstate 事件，但 popstate 事件有些不同：通過瀏覽器前進后退改變 URL 時會觸發 popstate 事件，通過pushState/replaceState或標簽改變 URL 不會觸發 popstate 事件。好在我們可以攔截 pushState/replaceState的調用和標簽的點擊事件來檢測 URL 變化，所以監聽 URL 變化可以實現，只是沒有 hashchange 那么方便。

原生JS版前端路由實現

基于上節討論的兩種實現方式，分別實現 hash 版本和 history 版本的路由，示例使用原生 HTML/JS 實現，不依賴任何框架。

基于 hash 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

HTML 部分：

<body>
  <ul>
ref="">    <!-- 定義路由 -->
    <li><a href="#/home" rel="external nofollow" >home</a></li>
    <li><a href="#/about" rel="external nofollow" >about</a></li>
 
ref="">    <!-- 渲染路由對應的 UI -->
    <div id="routeView"></div>
  </ul>
</body>

JavaScript 部分：

// 頁面加載完不會觸發 hashchange，這里主動觸發一次 hashchange 事件
window.addEventListener("DOMContentLoaded", onLoad)
// 監聽路由變化
window.addEventListener("hashchange", onHashChange)
 
// 路由視圖
var routerView = null
 
function onLoad () {
  routerView = document.querySelector("#routeView")
  onHashChange()
}
 
// 路由變化時，根據路由渲染對應 UI
function onHashChange () {
  switch (location.hash) {
    case "#/home":
      routerView.innerHTML = "Home"
      return
    case "#/about":
      routerView.innerHTML = "About"
      return
    default:
      return
  }
}

基于 history 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

HTML 部分：

<body>
  <ul>
    <li><a href="/home">home</a></li>
    <li><a href="/about">about</a></li>
 
    <div id="routeView"></div>
  </ul>
</body>

JavaScript 部分：

// 頁面加載完不會觸發 hashchange，這里主動觸發一次 hashchange 事件
window.addEventListener("DOMContentLoaded", onLoad)
// 監聽路由變化
window.addEventListener("popstate", onPopState)
 
// 路由視圖
var routerView = null
 
function onLoad () {
  routerView = document.querySelector("#routeView")
  onPopState()
 
 href="">  // 攔截 <a> 標簽點擊事件默認行為， 點擊時使用 pushState 修改 URL并更新手動 UI，從而實現點擊鏈接更新 URL 和 UI 的效果。
  var linkList = document.querySelectorAll("a[href]")
  linkList.forEach(el => el.addEventListener("click", function (e) {
    e.preventDefault()
    history.pushState(null, "", el.getAttribute("href"))
    onPopState()
  }))
}
 
// 路由變化時，根據路由渲染對應 UI
function onPopState () {
  switch (location.pathname) {
    case "/home":
      routerView.innerHTML = "Home"
      return
    case "/about":
      routerView.innerHTML = "About"
      return
    default:
      return
  }
}

React 版前端路由實現

基于 hash 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

使用方式和 react-router 類似：

  <BrowserRouter>
    <ul>
      <li>
        <Link to="/home">home</Link>
      </li>
      <li>
        <Link to="/about">about</Link>
      </li>
    </ul>
 
    <Route path="/home" render={() => <h2>Home</h2>} />
    <Route path="/about" render={() => <h2>About</h2>} />
  </BrowserRouter>

BrowserRouter 實現

export default class BrowserRouter extends React.Component {
  state = {
    currentPath: utils.extractHashPath(window.location.href)
  };
 
  onHashChange = e => {
    const currentPath = utils.extractHashPath(e.newURL);
    console.log("onHashChange:", currentPath);
    this.setState({ currentPath });
  };
 
  componentDidMount() {
    window.addEventListener("hashchange", this.onHashChange);
  }
 
  componentWillUnmount() {
    window.removeEventListener("hashchange", this.onHashChange);
  }
 
  render() {
    return (
      <RouteContext.Provider value={{currentPath: this.state.currentPath}}>
        {this.props.children}
      </RouteContext.Provider>
    );
  }
}

Route 實現

export default ({ path, render }) => (
  <RouteContext.Consumer>
    {({currentPath}) => currentPath === path && render()}
  </RouteContext.Consumer>
);

Link 實現

export default ({ to, ...props }) => <a {...props} href={"#" + to} />;

基于 history 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

使用方式和 react-router 類似：

  <HistoryRouter>
    <ul>
      <li>
        <Link to="/home">home</Link>
      </li>
      <li>
        <Link to="/about">about</Link>
      </li>
    </ul>
 
    <Route path="/home" render={() => <h2>Home</h2>} />
    <Route path="/about" render={() => <h2>About</h2>} />
  </HistoryRouter>

HistoryRouter 實現

export default class HistoryRouter extends React.Component {
  state = {
    currentPath: utils.extractUrlPath(window.location.href)
  };
 
  onPopState = e => {
    const currentPath = utils.extractUrlPath(window.location.href);
    console.log("onPopState:", currentPath);
    this.setState({ currentPath });
  };
 
  componentDidMount() {
    window.addEventListener("popstate", this.onPopState);
  }
 
  componentWillUnmount() {
    window.removeEventListener("popstate", this.onPopState);
  }
 
  render() {
    return (
      <RouteContext.Provider value={{currentPath: this.state.currentPath, onPopState: this.onPopState}}>
        {this.props.children}
      </RouteContext.Provider>
    );
  }
}

Route 實現

export default ({ path, render }) => (
  <RouteContext.Consumer>
    {({currentPath}) => currentPath === path && render()}
  </RouteContext.Consumer>
);

Link 實現

export default ({ to, ...props }) => (
  <RouteContext.Consumer>
    {({ onPopState }) => (
      <a
        href=""
        {...props}
        onClick={e => {
          e.preventDefault();
          window.history.pushState(null, "", to);
          onPopState();
        }}
      />
    )}
  </RouteContext.Consumer>
);

Vue 版本前端路由實現

基于 hash 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

使用方式和 vue-router 類似（vue-router 通過插件機制注入路由，但是這樣隱藏了實現細節，為了保持代碼直觀，這里沒有使用 Vue 插件封裝）：

    <div>
      <ul>
        <li><router-link to="/home">home</router-link></li>
        <li><router-link to="/about">about</router-link></li>
      </ul>
      <router-view></router-view>
    </div>
 
const routes = {
  "/home": {
    template: "<h2>Home</h2>"
  },
  "/about": {
    template: "<h2>About</h2>"
  }
}
 
const app = new Vue({
  el: ".vue.hash",
  components: {
    "router-view": RouterView,
    "router-link": RouterLink
  },
  beforeCreate () {
    this.$routes = routes
  }
})

router-view 實現:

<template>
  <component :is="routeView" />
</template>
 
<script>
import utils from "~/utils.js"
export default {
  data () {
    return {
      routeView: null
    }
  },
  created () {
    this.boundHashChange = this.onHashChange.bind(this)
  },
  beforeMount () {
    window.addEventListener("hashchange", this.boundHashChange)
  },
  mounted () {
    this.onHashChange()
  },
  beforeDestroy() {
    window.removeEventListener("hashchange", this.boundHashChange)
  },
  methods: {
    onHashChange () {
      const path = utils.extractHashPath(window.location.href)
      this.routeView = this.$root.$routes[path] || null
      console.log("vue:hashchange:", path)
    }
  }
}
</script>

router-link 實現:

<template>
  <a @click.prevent="onClick" href=""><slot></slot></a>
</template>
 
<script>
export default {
  props: {
    to: String
  },
  methods: {
    onClick () {
      window.location.hash = "#" + this.to
    }
  }
}
</script>

基于 history 實現

運行效果：

react實現瀏覽器自動刷新的示例代碼

使用方式和 vue-router 類似：

    <div>
      <ul>
        <li><router-link to="/home">home</router-link></li>
        <li><router-link to="/about">about</router-link></li>
      </ul>
      <router-view></router-view>
    </div>
 
const routes = {
  "/home": {
    template: "<h2>Home</h2>"
  },
  "/about": {
    template: "<h2>About</h2>"
  }
}
 
const app = new Vue({
  el: ".vue.history",
  components: {
    "router-view": RouterView,
    "router-link": RouterLink
  },
  created () {
    this.$routes = routes
    this.boundPopState = this.onPopState.bind(this)
  },
  beforeMount () {
    window.addEventListener("popstate", this.boundPopState) 
  },
  beforeDestroy () {
    window.removeEventListener("popstate", this.boundPopState) 
  },
  methods: {
    onPopState (...args) {
      this.$emit("popstate", ...args)
    }
  }
})

router-view 實現：

<template>
  <component :is="routeView" />
</template>
 
<script>
import utils from "~/utils.js"
export default {
  data () {
    return {
      routeView: null
    }
  },
  created () {
    this.boundPopState = this.onPopState.bind(this)
  },
  beforeMount () {
    this.$root.$on("popstate", this.boundPopState)
  },
  beforeDestroy() {
    this.$root.$off("popstate", this.boundPopState)
  },
  methods: {
    onPopState (e) {
      const path = utils.extractUrlPath(window.location.href)
      this.routeView = this.$root.$routes[path] || null
      console.log("[Vue] popstate:", path)
    }
  }
}
</script>

router-link 實現:

<template>
  <a @click.prevent="onClick" href=""><slot></slot></a>
</template>
 
<script>
export default {
  props: {
    to: String
  },
  methods: {
    onClick () {
      history.pushState(null, "", this.to)
      this.$root.$emit("popstate")
    }
  }
}
</script>

小結

前端路由的核心實現原理很簡單，但是結合具體框架后，框架增加了很多特性，如動態路由、路由參數、路由動畫等等，這些導致路由實現變的復雜。本文去粗取精只針對前端路由最核心部分的實現進行分析，并基于 hash 和 history 兩種模式，分別提供原生JS/React/Vue 三種實現，共計六個實現版本供參考，希望對你有所幫助。

所有的示例的代碼放在 Github 倉庫：https://github.com/whinc/web-router-principle