前端模板的原理與實現
時下流行什么react, avalon, angular, vue什么，其核心都離不開前端模板。理解前端模板，是我們了解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，然后加上動態交互。但是我們有許多數據是來自后端，如何將數據加入靜態頁面呢?于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文件，它們是后端模板引擎的處理對象!
其實模板是不局限于后端還是前端的， 模板的本質是用于從數據(變量)到實際的視覺表現(HTML代碼)這項工作的一種實現手段。由于后端近水樓臺先得月(取數據比較方便)，因此先在后端發展出這種技術。這些后端模板文件是活動于服務器的，然后經過復雜的處理，最后由瀏覽器渲染出來。這時的渲染是將服務器拼接好的靜態文本變成一個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。靜態文件產出是不變，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，這時就不能使用后端模板引擎，需要引入前端模板引擎。由于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...
基于JavaScript的Logic-less(無邏輯或輕邏輯)模板。
上面的優化版，推ter出品
https://github.com/wycats/han...
完全兼容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編程經驗的人來說，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，性能其差。
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數據。對于模板來說，最簡單而言，就是將某個可變數據放到適當的地方(填空)，而其次，可以控制這個區域輸出不輸入(if指令)，或讓其個區域循環輸入多次(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，里面有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拓展功能。每一個模板 if, for指令的語法都不一樣的，并且你想在循環做一些處理，比如過濾一些數據，或突然在某處中斷，這又得引用一些新的語句。隨著模板要求前后共用，就有了傳輸成本，直接寫JS語句在模板里面肯定比不過語法糖。因此基于這種種原因，mustache風格的模板就成為主流。
現在三種模板風格：
PHP/ASP/JSP風格：
<% if ( list.length ) { %>
<ol>
<% for ( n=0; n<list.length; ++n ) { %>
<li>
<%= list[n] %>
</li>
<% } %>
</ol>
<% } %>
mustcache風格，高級語法有限，通常難自定義拓展：
{{#if list.length}}
<ol>
{{#each list item}}
<li>
{{ item }}
</li>
{{/each}}
</ol>
{{/if}}
屬性綁定風格：
<ol ms-if="list.length">
<li ms-for="item in list">
{{item}}
</li>
</ol>
前兩者只能出現于script, textarea等容器元素內部。因此<分隔符與標簽的<容器造成沖突，并且也不利于IDE的格式化處理。屬性綁定風格則是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數(渲染函數)的字符串。渲染函數放進一個充滿數據的對象后，還原為一個全新的字符串。因此重點是如何構建一個渲染函數。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數據的方法。
function format(str, object) {
var array = Array.prototype.slice.call(arguments, 1);
return str.replace(/\\?\#{([^{}]+)\}/gm, function(match, name) {
if (match.charAt(0) == '\\')
return match.slice(1);
var index = Number(name)
if (index >= 0)
return array[index];
if (object && object[name] !== void 0)
return object[name];
return '';
});
}
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，}為后界符，這個#{}其實是ruby風格的定界符。通常的定界符是<%與%>，{{與}} 。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數
var tpl = '你好,我的名字啊<%name%>, 今年已經 <%info.age%>歲了'
var data = {
name: "司徒正美",
age: 20
}
大抵是這樣
var body = '你好,我的名字叫'+ data.name+ ', 今年已經 '+data.info.age+ '歲了'
var render = new Function('data', 'return '+ body)
或者聰明一點，使用數組來join:
var array = ['return ']
array.push('你好,我的名字叫'）
array.push(data.name)
array.push(', 今年已經')
array.push(data.info.age)
array.push( '歲了')
var render = new Function('data', array.join('+'))
這就得區分靜態內容與為變量前加data.前綴。這一步可以用正則來做，也可以用純字符串。我們試一下純字符串方式。假令前定界符為openTag，后定界符為closeTag，通過indexOf 與slice方法，就可以將它切成一塊塊。
function tokenize(str) {
var openTag = '<%'
var closeTag = '%>'
var ret = []
do {
var index = str.indexOf(openTag)
index = index === -1 ? str.length : index
var value = str.slice(0, index)
//抽取{{前面的靜態內容
ret.push({
expr: value,
type: 'text'
})
//改變str字符串自身
str = str.slice(index + openTag.length)
if (str) {
index = str.indexOf(closeTag)
var value = str.slice(0, index)
//抽取{{與}}的動態內容
ret.push({
expr: value.trim(),//JS邏輯兩旁的空白可以省去
type: 'js'
})
//改變str字符串自身
str = str.slice(index + closeTag.length)
}
} while (str.length)
return ret
}
console.log(tokenize(tpl))
然后通過render方法將它們拼接起來。
function render(str) {
var tokens = tokenize(str)
var ret = []
for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) {
if (token.type === 'text') {
ret.push('"' + token.expr + '"')
} else {
ret.push(token.expr)
}
}
console.log("return "+ ret.join('+'))
}
打印出來如下
return "你好,我的名字叫"+name+", 今年已經 "+info.age+"歲了"
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，萬一里面還有雙引號怎么辦。因此我們需要引入第二章介紹的quote方法，當類型為文本時，ret.push(+quote(token.expr)+)。其次需要對動態部分的變量加上.data。怎么知道它是一個變量呢。我們回想一下變量的定義，就是以_,$或字母開頭的字符組合。為了簡潔起見，我們暫時不用里會中文的情況。不過，info.age這個字符串里面，其實有兩個符合變量的子串，而我只需要在info前面加data.。這時，我們需要設法在匹配變量前，將對象的子級屬性替換掉，替換成不符合變量的字符，然后再替換為去。為此，我搞了一個dig與fill方法，將子級屬性變成??12這樣的字符串:
return "你好,我的名字叫"+name+", 今年已經 "+info.age+"歲了"
輸出為
return "你好,我的名字叫"+data.name+", 今年已經 "+data.info.age+"歲了"
最后，我們修改一下后面兩行，得到我們夢魅以求的渲染函數，它的實現過程比format方法復雜多了，但卻是所有擴展性極強的前端模板的一般實現過程。
function render(str){
//略。。。
return new Function("data", "return " + ret.join('+'))
}
var fn = render(tpl)
console.log(fn+"")
console.log(fn(data))
我們再看一下如何引入循環語句，比如將上面的模板與數據改成這樣
var tpl = '你好,我的名字叫<%name%>, 今年已經 <%info.age%>歲了,喜歡<% for(var i = 0, el; el = list[i++];){%><% el %> <% } %>'
var data = {
name: "司徒正美",
info: {
age: 20
},
list: ["蘋果","香蕉","雪梨"]
}
這時我們就添加一種新的類型，不輸出到頁面的動態內容。這在token方法中做一些修改
value = value.trim()
if (/^(if|for|})/.test(value)) {
ret.push({
expr: value,
type: 'logic'
})
} else {
ret.push({
expr: value,
type: 'js'
})
}
但render方法怎么修改好呢，顯示這時繼續用+已經不行了，否則下場是這樣
return "你好,我的名字叫"+data.name+", 今年已經 "+data.info.age+"歲了,喜歡"+for(var i = 0, el; el = list[i++];){+""+data.el+" "+}
這時， 我們需要借用數組，將要輸入的數據(text, js類型 )放進去，logic類型不放進去。
function addPrefix(str) {
// 先去掉對象的子級屬性,減少干擾因素
var js = str.replace(rproperty, dig)
js = js.replace(rident, function (a) {
return 'data.' + a
})
return js.replace(rfill, fill)
}
function addView(s) {
return '__data__.push(' + s + ')'
}
function render(str) {
stringPool = {}
var tokens = tokenize(str)
var ret = ['var __data__ = []']
tokens.forEach(function(token){
if (token.type === 'text') {
ret.push(addView(quote(token.expr)))
} else if (token.type === 'logic') {
//邏輯部分都經過addPrefix方法處理
ret.push(addPrefix(token.expr))
} else {
ret.push(addView(addPrefix(token.expr)))
}
})
ret.push("return __data__.join('')")
console.log( ret.join('\n'))
}
var fn = render(tpl)
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。
var __data__ = []
__data__.push("你好,我的名字叫")
__data__.push(data.name)
__data__.push(", 今年已經 ")
__data__.push(data.info.age)
__data__.push("歲了,喜歡")
data.for(data.var data.i = 0, data.el; data.el = data.list[data.i++]){
__data__.push("")
__data__.push(data.el)
__data__.push(" ")
}
return __data__.join('')
但即使我們處理掉關鍵字與保留字，對于中間生成i, el怎么區分呢?是區分不了。于是目前有兩種方法，一是使用with， 這時我們就不需要加data.前綴。第二種引入新的語法。比如，前面是@就替換為data.。
先看第一種：
function render(str) {
stringPool = {}
var tokens = tokenize(str)
var ret = ['var __data__ = [];', 'with(data){']
for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) {
if (token.type === 'text') {
ret.push(addView(quote(token.expr)))
} else if (token.type === 'logic') {
ret.push(token.expr)
} else {
ret.push(addView(token.expr))
}
}
ret.push('}')
ret.push('return __data__.join("")')
return new Function("data", ret.join('\n'))
}
var fn = render(tpl)
console.log(fn + "")
console.log(fn(data))
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就是這么玩。這樣addPrefix方法可以減少許多代碼。相對應，模板也要改動一下
var tpl = '你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已經 <%@info.age%>歲了,喜歡<% for(var i = 0, el; el = @list[i++];){%><% el %> <% } %>'
var rguide = /(^|[^\w\u00c0-\uFFFF_])(@|##)(?=[$\w])/g
function addPrefix(str) {
return str.replace(rguide, '$1data.')
}
function render(str) {
stringPool = {}
var tokens = tokenize(str)
var ret = ['var __data__ = [];']
for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) {
if (token.type === 'text') {
ret.push(addView(quote(token.expr)))
} else if (token.type === 'logic') {
//邏輯部分都經過addPrefix方法處理
ret.push(addPrefix(token.expr))
} else {
ret.push(addView(addPrefix(token.expr)))
}
}
ret.push('return __data__.join("")')
return new Function("data", ret.join('\n'))
}
var fn = render(tpl)
console.log(fn + "")
console.log(fn(data))
第二種比第一種的優勢在于，性能更高，并且避開es5嚴格模式的限制。
我們再認真思考一下，其實循環語句與條件語句，不單是for, if兩個，還有while, do while, else什么。因此這需要優化。這也有兩種方法，添加更多語法符合，比如上面所說的=就是輸出，沒有則不輸出。這是ASP/JSP/PHP等模板采用的手段：
//tokenize方法
if (value.charAt(0) === '=') {
ret.push({
expr: value,
type: 'js'
})
} else {
ret.push({
expr: value,
type: 'logic'
})
}
另一種，使用語法糖，如#each (el, index) in @list , '#eachEnd', '#if ','#ifEnd'。還是改動tokenize方法
if (value.charAt(0) === '#') {
if (value === '#eachEnd' || value === '#ifEnd') {
ret.push({
expr: '}',
type: 'logic'
})
} else if (value.slice(0, 4) === '#if ') {
ret.push({
expr: 'if(' + value.slice(4) + '){',
type: 'logic'
})
} else if (value.slice(0, 6) === '#each ') {
var arr = value.slice(6).split(' in ')
var arrayName = arr[1]
var args = arr[0].match(/[$\w_]+/g)
var itemName = args.pop()
var indexName = args.pop() || '$index'
value = ['for(var ', ' = 0;', '<' + arrayName + '.length;', '++){'].join(indexName) +
'\nvar ' + itemName + ' = ' + arrayName + '[' + indexName + '];'
ret.push({
expr: value,
type: 'logic'
})
}
} else{
//...
}
對應的模板改成
var tpl = '你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已經 <%@info.age%>歲了,喜歡<%#each el in @list %><% el %> <% #eachEnd %>'
var fn = render(tpl)
console.log(fn + "")
console.log(fn(data))
可能有人覺#for, #forEnd這樣的語法糖比較丑，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么實現的，有的還支持過濾器，也就是在js 類型的語句再進行處理，將|后面的字符器再切割出來。
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，加入這些炫酷功能后就達到1W6K行。返回一個字符串與返回一個類似DOM樹的對象樹結構是不一樣。
來自：http://developer.51cto.com/art/201609/518210.htm