关于前端:一文了解-history-和-reactrouter-的实现原理

咱们是袋鼠云数栈 UED 团队，致力于打造优良的一站式数据中台产品。咱们始终保持工匠精力，摸索前端路线，为社区积攒并流传教训价值。

本文作者：霜序

在前一篇文章中，咱们具体的说了 react-router@3.x 降级到 @6.x 须要留神的问题以及变更的应用形式。

react-router 版本更新十分快，然而它的底层实现原理确是万变不离其中，在本文中会从前端路由登程到 react-router 原理总结与分享。

在 Web 前端单页面利用 SPA(Single Page Application)中，路由是形容 URL 和 UI 之间的映射关系，这种映射是单向的，即 URL 的扭转会引起 UI 更新，无需刷新页面

实现前端路由，须要解决两个外围问题

如何扭转 URL 却不引起页面刷新？
如何监测 URL 变动？

在前端路由的实现模式有两种模式，hash 和 history 模式，别离答复上述两个问题

hash 是 url 中 hash(#) 及前面的局部，罕用锚点在页面内做导航，扭转 url 中的 hash 局部不会引起页面的刷新
通过 hashchange 事件监听 URL 的扭转。扭转 URL 的形式只有以下几种：通过浏览器导航栏的后退后退、通过 <a> 标签、通过 window.location，这几种形式都会触发hashchange 事件

history 提供了 pushState 和 replaceState 两个办法，这两个办法扭转 URL 的 path 局部不会引起页面刷新
通过 popchange 事件监听 URL 的扭转。须要留神只在通过浏览器导航栏的后退后退扭转 URL 时会触发 popstate 事件，通过 <a> 标签和 pushState/replaceState 不会触发 popstate 办法。但咱们能够拦挡 <a> 标签的点击事件和 pushState/replaceState 的调用来检测 URL 变动，也是能够达到监听 URL 的变动，绝对 hashchange 显得稍微简单

因为三种扭转 hash 的形式都会触发 hashchange 办法，所以只须要监听 hashchange 办法。须要在 DOMContentLoaded后，解决一下默认的 hash 值

// 页面加载完不会触发 hashchange，这里被动触发一次 hashchange 事件，解决默认 hash
window.addEventListener('DOMContentLoaded', onLoad);
// 监听路由变动
window.addEventListener('hashchange', onHashChange);
// 路由变动时，依据路由渲染对应 UI
function onHashChange() {switch (location.hash) {
    case '#/home':
      routerView.innerHTML = 'This is Home';
      return;
    case '#/about':
      routerView.innerHTML = 'This is About';
      return;
    case '#/list':
      routerView.innerHTML = 'This is List';
      return;
    default:
      routerView.innerHTML = 'Not Found';
      return;
  }
}

hash 实现 demo

因为 history 模式下，<a>标签和 pushState/replaceState 不会触发 popstate 办法，咱们须要对 <a> 的跳转和 pushState/replaceState 做非凡解决。

对 <a> 作点击事件，禁用默认行为，调用 pushState 办法并手动触发 popstate 的监听事件
对 pushState/replaceState 能够重写 history 的办法并通过派发事件可能监听对应事件

var _wr = function (type) {var orig = history[type];
  return function () {var e = new Event(type);
    e.arguments = arguments;
    var rv = orig.apply(this, arguments);
    window.dispatchEvent(e);
    return rv;
  };
};
// 重写 pushstate 事件
history.pushState = _wr('pushstate');

function onLoad() {routerView = document.querySelector('#routeView');
  onPopState();
  // 拦挡 <a> 标签点击事件默认行为
  // 点击时应用 pushState 批改 URL 并更新手动 UI，从而实现点击链接更新 URL 和 UI 的成果。var linkList = document.querySelectorAll('a[href]');
  linkList.forEach((el) =>
    el.addEventListener('click', function (e) {e.preventDefault();
      history.pushState(null, '', el.getAttribute('href'));
      onPopState();}),
  );
}
// 监听 pushstate 办法
window.addEventListener('pushstate', onPopState());
// 页面加载完不会触发 hashchange，这里被动触发一次 popstate 事件，解决默认 pathname
window.addEventListener('DOMContentLoaded', onLoad);
// 监听路由变动
window.addEventListener('popstate', onPopState);
// 路由变动时，依据路由渲染对应 UI
function onPopState() {switch (location.pathname) {
    case '/home':
      routerView.innerHTML = 'This is Home';
      return;
    case '/about':
      routerView.innerHTML = 'This is About';
      return;
    case '/list':
      routerView.innerHTML = 'This is List';
      return;
    default:
      routerView.innerHTML = 'Not Found';
      return;
  }
}

history 实现 demo

history 库给 browser、hash 两种 history 提供了对立的 API，给到 react-router-dom 应用
react-router 实现了路由的最外围能力。提供了 <Router>、<Route> 等组件，以及配套 hook
react-router-dom 是对 react-router 更上一层封装。把 history 传入 <Router> 并初始化成 <BrowserRouter>、<HashRouter>，补充了<Link> 这样给浏览器间接用的组件。同时把 react-router 间接导出，缩小依赖

在上文中说到，BrowserRouter应用 history 库提供的 createBrowserHistory 创立的 history 对象扭转路由状态和监听路由变动。

❓ 那么 history 对象须要提供哪些性能讷？

监听路由变动的 listen 办法以及对应的清理监听 unlisten 办法
扭转路由的 push 办法

// 创立和治理 listeners 的办法
export const EventEmitter = () => {const events = [];
  return {subscribe(fn) {events.push(fn);
      return function () {events = events.filter((handler) => handler !== fn);
      };
    },
    emit(arg) {events.forEach((fn) => fn && fn(arg));
    },
  };
};

const createBrowserHistory = () => {const EventBus = EventEmitter();
  // 初始化 location
  let location = {pathname: '/',};
  // 路由变动时的回调
  const handlePop = function () {
    const currentLocation = {pathname: window.location.pathname,};
    EventBus.emit(currentLocation); // 路由变动时执行回调
  };
  // 定义 history.push 办法
  const push = (path) => {
    const history = window.history;
    // 为了放弃 state 栈的一致性
    history.pushState(null, '', path);
    // 因为 push 并不触发 popstate，咱们须要手动调用回调函数
    location = {pathname: path};
    EventBus.emit(location);
  };

  const listen = (listener) => EventBus.subscribe(listener);

  // 解决浏览器的后退后退
  window.addEventListener('popstate', handlePop);

  // 返回 history
  const history = {
    location,
    listen,
    push,
  };
  return history;
};

对于 BrowserHistory 来说，咱们的解决须要减少一项，当咱们触发 push 的时候，须要手动告诉所有的监听者，因为 pushState 无奈触发 popState 事件，因而须要手动触发

const createHashHistory = () => {const EventBus = EventEmitter();
  let location = {pathname: '/',};
  // 路由变动时的回调
  const handlePop = function () {
    const currentLocation = {pathname: window.location.hash.slice(1),
    };
    EventBus.emit(currentLocation); // 路由变动时执行回调
  };
  // 不必手动执行回调，因为 hash 扭转会触发 hashchange 事件
  const push = (path) => (window.location.hash = path);
  const listen = (listener: Function) => EventBus.subscribe(listener);
  // 监听 hashchange 事件
  window.addEventListener('hashchange', handlePop);
  // 返回的 history 上有个 listen 办法
  const history = {
    location,
    listen,
    push,
  };
  return history;
};

在实现 hashHistory 的时候，咱们只是对 hashchange 进行了监听，当该事件产生时，咱们获取到最新的 location 对象，在告诉所有的监听者 listener 执行回调函数

绿色为 history 中的办法
紫色为 react-router-dom 中的办法
橙色为 react-router 中的办法

🎗️ 基于 Context 的全局状态下发。Router 是一个“Provider-Consumer”模型

Router 做的事件很简略，接管navigator 和location，应用 context 将数据传递上来，可能让子组件获取到相干的数据

function Router(props: IProps) {const { navigator, children, location} = props;

  const navigationContext = React.useMemo(() => ({ navigator}), [navigator]);

  const {pathname} = location;

  const locationContext = React.useMemo(() => ({location: { pathname} }),
    [pathname],
  );

  return (<NavigationContext.Provider value={navigationContext}>
      <LocationContext.Provider value={locationContext} children={children} />
    </NavigationContext.Provider>
  );
}

基于不同的 history 调用 Router 组件。并且在 history 产生扭转的时候，监听 history，可能在 location 产生扭转的时候，执行回调扭转 location。

在上面的代码中，可能发现监听者为 setState 函数，在上述 hashHistory 中，如果咱们的 location 产生了扭转，会告诉到所有的监听者执行回调，也就是咱们这里的 setState 函数，即咱们可能拿到最新的 location 信息通过 LocationContext 传递给子组件，再去做对应的路由匹配

function HashRouter({children}) {let historyRef = React.useRef();
  if (historyRef.current == null) {historyRef.current = createHashHistory();
  }
  let history = historyRef.current;
  let [state, setState] = React.useState({location: history.location,});

  React.useEffect(() => {const unListen = history.listen(setState);
    return unListen;
  }, [history]);

  return (<Router children={children} location={state.location} navigator={history} />
  );
}

咱们可能发现在 v6.0 的版本 Route 组件只是一个工具人，并没有做任何事件。

function Route(_props: RouteProps): React.ReactElement | null {
  invariant(
    false,
    `A <Route> is only ever to be used as the child of <Routes> element, ` +
      `never rendered directly. Please wrap your <Route> in a <Routes>.`,
  );
}

实际上解决所有逻辑的组件是 Routes，它外部实现了依据路由的变动，匹配出一个正确的组件。

const Routes = ({children}) => {return useRoutes(createRoutesFromChildren(children));
};

useRoutes 为整个 v6 版本的外围，分为路由上下文解析、路由匹配、路由渲染三个步骤

<Routes>
  <Route path="/home" element={<Home />}>
    <Route path="1" element={<Home1 />}>
      <Route path="2" element={<Home2 />}></Route>
    </Route>
  </Route>
  <Route path="/about" element={<About />}></Route>
  <Route path="/list" element={<List />}></Route>
  <Route path="/notFound" element={<NotFound />} />
  <Route path="/navigate" element={<Navigate to="/notFound" />} />
</Routes>

上述 Routes 代码中，通过 createRoutesFromChildren 函数将 Route 组件结构化。能够把 <Route> 类型的 react element 对象，变成了一般的 route 对象构造，如下图

useRoutes 才是真正解决渲染关系的，其代码如下：

// 第一步：获取相干的 pathname
let location = useLocation();
let {matches: parentMatches} = React.useContext(RouteContext);
// 第二步：找到匹配的路由分支，将 pathname 和 Route 的 path 做匹配
const matches = matchRoutes(routes, location);
// 第三步：渲染真正的路由组件
const renderedMatches = _renderMatches(matches, parentMatches);

return renderedMatches;

matchRoutes 中通过 pathname 和路由的 path 进行匹配

因为咱们在 Route 中定义的 path 都是相对路径，所以咱们在 matchRoutes 办法中，须要对 routes 对象遍历，对于 children 外面的 path 须要变成残缺的门路，并且须要将 routes 扁平化，不在应用嵌套构造

const flattenRoutes = (
  routes,
  branches = [],
  parentsMeta = [],
  parentPath = '',
) => {const flattenRoute = (route) => {
    const meta = {
      relativePath: route.path || '',
      route,
    };
    const path = joinPaths([parentPath, meta.relativePath]);

    const routesMeta = parentsMeta.concat(meta);
    if (route.children?.length > 0) {flattenRoutes(route.children, branches, routesMeta, path);
    }
    if (route.path == null) {return;}
    branches.push({path, routesMeta});
  };
  routes.forEach((route) => {flattenRoute(route);
  });
  return branches;
};

当咱们拜访 /#/home/1/2 的时候，取得的 matches 如下

咱们失去的 match 程序是从 Home → Home1 → Home2

\_renderMatches

\_renderMatches 才会渲染所有的 matches 对象

const _renderMatches = (matches, parentMatches = []) => {
  let renderedMatches = matches;
  return renderedMatches.reduceRight((outlet, match, index) => {let matches = parentMatches.concat(renderedMatches.slice(0, index + 1));
    const getChildren = () => {
      let children;
      if (match.route.Component) {children = <match.route.Component />;} else if (match.route.element) {children = match.route.element;} else {children = outlet;}
      return (
        <RouteContext.Provider
          value={{
            outlet,
            matches,
          }}
        >
          {children}
        </RouteContext.Provider>
      );
    };
    return getChildren();}, null);
};

\_renderMatches 这段代码咱们可能明确 outlet 作为子路由是如何传递给父路由渲染的。matches 采纳从右往左的遍历程序，将上一项的返回值作为后一项的 outlet，那么子路由就作为 outlet 传递给了父路由

实际上就是外部渲染 RouteContext 的 outlet 属性

function Outlet(props) {return useOutlet(props.context);
}

function useOutlet(context?: unknown) {let outlet = useContext(RouteContext).outlet; // 获取上一级 RouteContext 下面的 outlet
  if (outlet) {
    return (<OutletContext.Provider value={context}>{outlet}</OutletContext.Provider>
    );
  }
  return outlet;
}

在 Link 中，咱们应用 <a> 标签来做跳转，然而 a 标签会使页面从新刷新，所以须要阻止 a 标签的默认行为，调用 useNavigate 办法进行跳转

function Link({to, children, onClick}) {const navigate = useNavigate();

  const handleClick = onClick
    ? onClick
    : (event) => {event.preventDefault();
        navigate(to);
      };

  return (<a href={to} onClick={handleClick}>
      {children}
    </a>
  );
}

function useLocation() {return useContext(LocationContext).location;
}

function useNavigate() {const { navigator} = useContext(NavigationContext);

  const navigate = useCallback((to: string) => {navigator.push(to);
    },
    [navigator],
  );
  return navigate;
}

本文所有的代码链接可点击查看

参考链接

react router v6 应用详解以及局部源码解析（新老版本比照）– 掘金
「React 进阶」react-router v6 通关指南 – 掘金
一文读懂 react-router 原理

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关于前端:一文了解-history-和-reactrouter-的实现原理

前言

前端路由

如何实现前端路由

hash 模式

history 模式

JS 实现前端路由

基于 hash 实现

基于 history 实现

React-Router 的架构

History 实现

history

BrowserHistory

HashHistory

React-Router@6 丐版实现

Router

HashRouter

Routes/Route

useRoutes

matchRoutes

\_renderMatches

Outlet

Link

Hooks

最初

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关于前端:一文了解-history-和-reactrouter-的实现原理

前言

前端路由

如何实现前端路由

hash 模式

history 模式

JS 实现前端路由

基于 hash 实现

基于 history 实现

React-Router 的架构

History 实现

history

BrowserHistory

HashHistory

React-Router@6 丐版实现

Router

HashRouter

Routes/Route

useRoutes

matchRoutes

\_renderMatches

Outlet

Link

Hooks

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