react-router的实现原理

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目前，react的生态越来越丰富，像flux redux react-router已经被越来越多的使用，本文就react-router的内部实现进行分析。文章主要包含两大部分: 一是对react-router赖以依存的history进行研究；二是分析react-router是如何实现URL与UI同步的。

1. react-router依赖基础 - history

1.1 History整体介绍

history是一个独立的第三方js库，可以用来兼容在不同浏览器、不同环境下对历史记录的管理，拥有统一的API。具体来说里面的history分为三类:

• 老浏览器的history: 主要通过hash来实现，对应createHashHistory

• 高版本浏览器: 通过html5里面的history，对应createBrowserHistory

• node环境下: 主要存储在memeory里面，对应createMemoryHistory

上面针对不同的环境提供了三个API，但是三个API有一些共性的操作，将其抽象了一个公共的文件createHistory:

// 内部的抽象实现
function createHistory(options={}) {
  ...
  return {
    listenBefore, // 内部的hook机制，可以在location发生变化前执行某些行为，AOP的实现
    listen, // location发生改变时触发回调
    transitionTo, // 执行location的改变
    push, // 改变location
    replace,
    go,
    goBack,
    goForward,
    createKey, // 创建location的key，用于唯一标示该location，是随机生成的
    createPath,
    createHref,
    createLocation, // 创建location
  }
}

上述这些方式是history内部最基础的方法，createHashHistory、createBrowserHistory、createMemoryHistory只是覆盖其中的某些方法而已。其中需要注意的是，此时的location跟浏览器原生的location是不相同的，最大的区别就在于里面多了key字段，history内部通过key来进行location的操作。

function createLocation() {
  return {
    pathname, // url的基本路径
    search, // 查询字段
    hash, // url中的hash值
    state, // url对应的state字段
    action, // 分为 push、replace、pop三种
    key // 生成方法为: Math.random().toString(36).substr(2, length)
  }
}

1.2 内部解析

三个API的大致的技术实现如下:

• createBrowserHistory: 利用HTML5里面的history

• createHashHistory: 通过hash来存储在不同状态下的history信息

• createMemoryHistory: 在内存中进行历史记录的存储

1.2.1 执行URL前进

• createBrowserHistory: pushState、replaceState

• createHashHistory: location.hash=*** location.replace()

• createMemoryHistory: 在内存中进行历史记录的存储

伪代码实现如下:

// createBrowserHistory(HTML5)中的前进实现
function finishTransition(location) {
  ...
  const historyState = { key };
  ...
  if (location.action === 'PUSH') ) {
    window.history.pushState(historyState, null, path);
  } else {
    window.history.replaceState(historyState, null, path)
  }
}
// createHashHistory的内部实现
function finishTransition(location) {
  ...
  if (location.action === 'PUSH') ) {
    window.location.hash = path;
  } else {
    window.location.replace(
    window.location.pathname + window.location.search + '#' + path
  );
  }
}
// createMemoryHistory的内部实现
entries = [];
function finishTransition(location) {
  ...
  switch (location.action) {
    case 'PUSH':
      entries.push(location);
      break;
    case 'REPLACE':
      entries[current] = location;
      break;
  }
}

1.2.2 检测URL回退

• createBrowserHistory: popstate

• createHashHistory: hashchange

• createMemoryHistory: 因为是在内存中操作，跟浏览器没有关系，不涉及UI层面的事情，所以可以直接进行历史信息的回退

伪代码实现如下:

// createBrowserHistory(HTML5)中的后退检测
function startPopStateListener({ transitionTo }) {
  function popStateListener(event) {
    ...
    transitionTo( getCurrentLocation(event.state) );
  }
  addEventListener(window, 'popstate', popStateListener);
  ...
}

// createHashHistory的后退检测
function startPopStateListener({ transitionTo }) {
  function hashChangeListener(event) {
    ...
    transitionTo( getCurrentLocation(event.state) );
  }
  addEventListener(window, 'hashchange', hashChangeListener);
  ...
}
// createMemoryHistory的内部实现
function go(n) {
  if (n) {
    ...
    current += n;
  const currentLocation = getCurrentLocation();
  // change action to POP
  history.transitionTo({ ...currentLocation, action: POP });
  }
}

1.2.3 state的存储

为了维护state的状态，将其存储在sessionStorage里面:

// createBrowserHistory/createHashHistory中state的存储
function saveState(key, state) {
  ...
  window.sessionStorage.setItem(createKey(key), JSON.stringify(state));
}
function readState(key) {
  ...
  json = window.sessionStorage.getItem(createKey(key));
  return JSON.parse(json);
}
// createMemoryHistory仅仅在内存中，所以操作比较简单
const storage = createStateStorage(entries); // storage = {entry.key: entry.state}

function saveState(key, state) {
  storage[key] = state
}
function readState(key) {
  return storage[key]
}

2. react-router的基本原理

一句话：实现URL与UI界面的同步。其中在react-router中，URL对应Location对象，而UI是由react components来决定的，这样就转变成location与components之间的同步问题。

3. react-router具体实现

react-router在history库的基础上，实现了URL与UI的同步，分为两个层次来描述具体的实现。

3.1 组件层面描述实现过程

在react-router中最主要的component是Router RouterContext Link，history库起到了中间桥梁的作用。

3.2 API层面描述实现过程

为了简单说明，只描述使用browserHistory的实现，hashHistory的实现过程是类似的，就不在说明。

4. 结语

目前react-router在项目中已有大量实践，其优点可以总结如下:

• 风格: 与React融为一体,专为react量身打造，编码风格与react保持一致，例如路由的配置可以通过component来实现

• 简单: 不需要手工维护路由state，使代码变得简单

• 强大: 强大的路由管理机制，体现在如下方面

  • 路由配置: 可以通过组件、配置对象来进行路由的配置

  • 路由切换: 可以通过<Link> Redirect进行路由的切换

  • 路由加载: 可以同步记载，也可以异步加载，这样就可以实现按需加载

• 使用方式: 不仅可以在浏览器端的使用，而且可以在服务器端的使用

当然react-router的缺点就是API不太稳定，在升级版本的时候需要进行代码变动。