由浅入深地教你开发自己的 React Router v4

作者：Tyler <br/>
编译：胡子大哈

翻译原文：http://huziketang.com/blog/posts/detail?postId=58d36df87413fc2e82408555 <br/>
英文原文：Build your own React Router v4)

转载请注明出处，保留原文链接以及作者信息

我还记得我第一次学习开发客户端应用路由时的感觉，那时候我还是一个涉足在“单页面应用”的未出世的小伙子，那会儿，要是说它没把我的脑子弄的跟屎似的，那我是在撒谎。一开始的时候，我的感觉是我的应用程序代码和路由代码是两个独立且不同的体系，就像是两个同父异母的兄弟，互相不喜欢但是又不得不在一起。

经过了一些年的努力，我终于有幸能够教其他开发者关于路由的一些问题了。我发现，好像很多人对于这个问题的思考方式都和我当时很类似。我觉得有几个原因。首先，路由问题确实很复杂，对于那些路由库的开发者而言，找到一个合适的路由抽象概念来解释这个问题就更加复杂。第二，正是由于路由的复杂性，这些路由库的使用者倾向于只使用库就好了，而不去弄懂到底背后是什么原理。

本文中，我们会深入地来阐述这两个问题。我们会通过创建一个简单版本的 React Router v4 来解决第二个问题，而通过这个过程来阐释第一个问题。也就是说通过我们自己构建 RRv4 来解释 RRv4 是否是一个合适的路由抽象。

下面是将要用来测试我们所构建的 React Router 的代码。最终的代码实例你可以在这里得到。


const Home = () => (
  <h2>Home</h2>
)
const About = () => (
  <h2>About</h2>
)
const Topic = ({ topicId }) => (
  <h3>{topicId}</h3>
)
const Topics = ({ match }) => {
  const items = [
    { name: 'Rendering with React', slug: 'rendering' },
    { name: 'Components', slug: 'components' },
    { name: 'Props v. State', slug: 'props-v-state' },
  ]
  return (
    <div>
      <h2>Topics</h2>
      <ul>
        {items.map(({ name, slug }) => (
          <li key={name}>
            <Link to={`${match.url}/${slug}`}>{name}</Link>
          </li>
        ))}
      </ul>
      {items.map(({ name, slug }) => (
        <Route 
          key={name} 
          path={`${match.path}/${slug}`} 
          render={() => (
            <Topic topicId={name} />
        )} />
      ))}
      <Route exact path={match.url} render={() => (
        <h3>Please select a topic.</h3>
      )}/>
    </div>
  )
}
const App = () => (
  <div>
    <ul>
      <li><Link to="/">Home</Link></li>
      <li><Link to="/about">About</Link></li>
      <li><Link to="/topics">Topics</Link></li>
    </ul>
    <hr/>
    <Route exact path="/" component={Home}/>
    <Route path="/about" component={About}/>
    <Route path="/topics" component={Topics} />
  </div>
)

如果你还不熟悉 React Router v4，就先了解几个基本问题。Route 用来渲染 UI，当一个 URL 匹配上了你所指定的路由路径，就进行渲染。Link 提供了一个可以浏览访问你 app 的方法。换句话讲，Link 组件允许你更新你的 URL，而 Route 组件根据你所提供的新 URL 来改变 UI。

本文并不会手把手的教你 RRV4 的基础，所以如果上面的代码你看起来很费劲的话，可以先来这里看一下官方文档。把玩一下里面的例子，当你觉得顺手了的时候，欢迎回来继续阅读。

如上段所说，路由给我们提供了两个组件可以用于你的 app：Link 和 Route。我喜欢 React Router v4 的原因是它的 API “只是组件”而已，可以理解成没有引入其他概念。这就是说如果你对 React 很熟悉的话，那么你对组件以及怎么组合组件一定有自己的理解，而这对于你写路由代码依然适用。这就很方便了，因为已经熟悉了如何创造组件，那么创建你自己的 React Router 就只是做你已经熟悉的事情——创建组件。

现在就来一起创建我们的 Route 组件。在上面的例子中，可以注意到 <Route> 使用了三个属性：exact、path 和 component。他们的属性类型（propTypes）对于 Route 组件来是这样的：


static propTypes = {
  exact: PropTypes.bool,
  path: PropTypes.string,
  component: PropTypes.func,
}

这里有些小细节。首先，path 并不需要，因为如果路由中没有给 path 那么将会自动渲染。第二，component 也不需要，是因为如果路径匹配上了，有很多不同的方法来告诉 React Router 要渲染什么 UI。其中一个上面没有提到的方法就是使用 render 来通知 React Router，具体代码像这样：

<Route path='/settings' render={({ match }) => {
  return <Settings authed={isAuthed} match={match} />
}} />

render 允许你创建一个直接返回 UI 的内联函数而不用创建额外的组件，所以我们也可以把它添加到 proTypes 中：


static propTypes = {
  exact: PropTypes.bool,
  path: PropTypes.string,
  component: PropTypes.func,
  render: PropTypes.func,
}

现在我们知道了 Route 接收的属性，我们来了解一下它们的具体功能。还记得上面说的：“当 URL 匹配上了你所指定的路由 path 以后，Route 渲染其对应的 UI”。基于这样的定义，可以知道，<Route> 需要一些功能性函数，来判断当前的 URL 是否匹配上了组件的 path 属性。如果匹配上了，那么返回渲染的 UI；如果没有那么什么都不做并且返回 null。

一起来看一下这个匹配函数应该怎么写，暂且把它叫做 matchPath 吧。


class Route extends Component {
  static propTypes = {
    exact: PropTypes.bool,
    path: PropTypes.string,
    component: PropTypes.func,
    render: PropTypes.func,
  }
  render () {
    const {
      path,
      exact,
      component,
      render,
    } = this.props
    const match = matchPath(
      location.pathname, // 全局 DOM 变量
      { path, exact }
    )
    if (!match) {
      // 什么都不做，因为没有匹配上 path 属性
      return null
    }
    if (component) {
      // 如果当前地址匹配上了 path 属性
      // 以 component 创建新元素并且通过 match 传递
      return React.createElement(component, { match })
    }
    if (render) {
      // 如果匹配上了且 component 没有定义
      // 则调用 render 并以 match 作为参数
      return render({ match })
    }
    return null
  }
}

上面的代码即实现了：如果匹配上了 path 属性，就返回 UI，否则什么也不做。

我们再来谈一下路由的问题。在客户端应用这边，一般来讲只有两种方式更新 URL。一种是用户点击 a 标签，一种是点击后退/前进按钮。基本上我们的路由只要关心 URL 的变化并且返回相应的 UI 即可。假设我们知道更新 URL 的方式只有上面两种，那么就可以针对这两种情况做特殊处理了。稍后在构建 <Link> 组件的时候再详细介绍 a 标签的情况，这里先讨论后退/前进按钮。 React Router 使用了 History工程里的 .listen 方法来监听当前 URL 的变化，为了避免再引入其他的库，我们使用 HTML5 的 popstate 事件来实现这一功能。当用户点击了后退/前进按钮，popstate 就被触发，我们需要的就是这个功能。因为 Route 渲染 UI 是根据当前 URL来做的，因此给 Route 配上监听能力也是合理的，在 popstate 触发的地方重新渲染 UI。就是说在触发 popstate 时检查是否匹配上了新的 URL，如果是则渲染 UI，如果不是，什么也不做，下面看一下代码。


class Route extends Component {
  static propTypes: {
    path: PropTypes.string,
    exact: PropTypes.bool,
    component: PropTypes.func,
    render: PropTypes.func,
  }
  componentWillMount() {
    addEventListener("popstate", this.handlePop)
  }
  componentWillUnmount() {
    removeEventListener("popstate", this.handlePop)
  }
  handlePop = () => {
    this.forceUpdate()
  }
  render() {
    const {
      path,
      exact,
      component,
      render,
    } = this.props
    const match = matchPath(location.pathname, { path, exact })
    if (!match)
      return null
    if (component)
      return React.createElement(component, { match })
    if (render)
      return render({ match })
    return null
  }
}

这里要注意的是我们只是加了一个 popstate 监听，当 popstate 触发的时候，调用 forceUpdate 来强制做重新渲染的判断。

这样就实现了所有的 <Route> 都会监听，根据后退/前进按钮来“重匹配”、“重判断”和“重渲染”。

到现在，我们一直还没有实现的是 matchPath 函数。这个函数在我们的 router 中是特别关键的，因为它是判断当前 URL 是否匹配上了 <Route> 组件的关键点。matchPath 值得注意的一点是一定要把 <Route> 的 exact 考虑清楚。如果你对 exact 还不了解，看下下面这句话，给出了规范文档中的解释：

只有当所给路径精确匹配上 location.pathname 时才返回 true。

接下来就来具体实现 matchPath 函数。如果你回头看一下上面 Route 组件的代码，你可以看到 matchPath 函数是这样的：

const match = matchPath(location.pathname, { path, exact })

这里的 match 要么是对象，要么是 null，这得取决于是否匹配上 path。根据这个声明，我们来写 matchPath 代码：

const matchPatch = (pathname, options) => {
  const { exact = false, path } = options
}

这里使用 ES6 语法。上面的意思是，创建一个叫做 exact 的变量，使其等于 options.exact，并且如果非 null 的话则设置其为 false。同样创建一个叫做 path 的变量，使其等于 options.path。

接下来就添加判断是否匹配。React Router 使用 pathToRegex 来实现，只需要写简单的正则匹配就可以了。


const matchPatch = (pathname, options) => {
  const { exact = false, path } = options
  if (!path) {
    return {
      path: null,
      url: pathname,
      isExact: true,
    }
  }
  const match = new RegExp(`^${path}`).exec(pathname)
}

如果匹配上了，那么返回一个包含有所有匹配串的数组，否则返回 null。

下面是我们示例 app 的路由 '/topics/components' 的一些匹配项。

注意：每个 <Route> 都在自己的渲染方法里调用 matchPath，所以要为每个 <Route> 配一个 match。

现在我们要做的是添加判断是否有匹配的代码：


const matchPatch = (pathname, options) => {
  const { exact = false, path } = options
  if (!path) {
    return {
      path: null,
      url: pathname,
      isExact: true,
    }
  }
  const match = new RegExp(`^${path}`).exec(pathname)
  if (!match) {
    // 没有匹配上
    return null
  }
  const url = match[0]
  const isExact = pathname === url
  if (exact && !isExact) {
    // 匹配上了，但是不是精确匹配
    return null
  }
  return {
    path,
    url,
    isExact,
  }
}

提示一下之前有讲过的，对于用户来讲，有两种方式更新 URL：通过后退/前进按钮和通过点击 a 标签。对于后退/前进点击来说，使用 popstate 事件给 Route 添加监听就可以，现在来看一下如何通过 Link 解决 a 标签问题。

Link 的 API 如下：

<Link to='/some-path' replace={false} />

这里 to 是一个 string 类型，指的是要链接到的地址。replace 是一个布尔值，如果是 true，那么点击链接将替换当前的实体到历史堆栈，而不是添加一个新的进去。

添加这些 propTypes 到 Link 组件就得到：

class Link extends Component {
  static propTypes = {
    to: PropTypes.string.isRequired,
    replace: PropTypes.bool,
  }
}

我们知道在 Link 组件中的渲染函数需要返回一个 a 标签，但是我们不想每次变路由都进行一次全页面刷新，所以通过增加一个 onClick 处理程序来劫持 a 标签。


class Link extends Component {
  static propTypes = {
    to: PropTypes.string.isRequired,
    replace: PropTypes.bool,
  }
  handleClick = (event) => {
    const { replace, to } = this.props
    event.preventDefault()
    // 这里是路由
  }
  render() {
    const { to, children} = this.props
    return (
      <a href={to} onClick={this.handleClick}>
        {children}
      </a>
    )
  }
}

ok，代码写到现在，就差更改当前 URL 了。在 React Router 是使用 History 工程里面的 push 和 replace 方法。为了避免增加新依赖，这里我使用 HTML5 的 pushState 和 replaceState。

本文中我们为了防止引入额外的依赖，一直也没采用 History 库。但是它对真实的 React Router 却是至关重要的，因为它对不同的 session 管理和不同的浏览器环境进行了规范化处理。

pushState 和 replaceState 都接收三个参数。第一个参数是一个与历史实体相关联的对象，我们不需要，所以设置成一个空对象。第二个参数是标题，我们也不需要，所以也设置成空。第三个是我们需要使用的，指的是：相关 URL。


const historyPush = (path) => {
  history.pushState({}, null, path)
}
const historyReplace = (path) => {
  history.replaceState({}, null, path)
}

在 Link 组件内部，会调用 historyPush 或者 historyReplace，依赖于前面提到的 replace 属性。


class Link extends Component {
  static propTypes = {
    to: PropTypes.string.isRequired,
    replace: PropTypes.bool,
  }
  handleClick = (event) => {
    const { replace, to } = this.props
    event.preventDefault()
    replace ? historyReplace(to) : historyPush(to)
  }
  render() {
    const { to, children} = this.props
    return (
      <a href={to} onClick={this.handleClick}>
        {children}
      </a>
    )
  }
}

现在就只剩下最后一件很关键的问题了，如果你想把上面的例子用在自己的路由代码里面，你需要注意这个问题。当你浏览时，URL 会发生改变，但是 UI 却没有刷新，这是为什么呢？这是因为，尽管你通过 historyReplace 或者 historyPush 改变了地址，但是 <Route> 并没有意识到已经改变了，也不知道应该重匹配和重渲染。为了解决这个问题，需要跟踪每一条 <Route> 并且当路由发生改变的时候调用 forceUpdate。

React Router 通过设置状态、上下文和历史信息的组合来解决这个问题。监听路由组件的内部代码。

为了使路由简单，我们通过把所有路由对象放到一个数组里的方式来实现 <Route> 跟踪。每当发生地址改变的时候，就遍历一遍数组，调用相应对象的 forceUpdate 函数。


let instances = []
const register = (comp) => instances.push(comp)
const unregister = (comp) => instances.splice(instances.indexOf(comp), 1)

注意这里创建了两个函数。当 <Route> “装配”上，就调用 register；当“解装配”，就调用 unregister。然后只要调用 historyPush 或者 historyReplace（实际上用户每次点击 <Link> 都会调用），就遍历对象数组，并调用 forceUpdate。

首先更新 <Route> 组件：


class Route extends Component {
  static propTypes: {
    path: PropTypes.string,
    exact: PropTypes.bool,
    component: PropTypes.func,
    render: PropTypes.func,
  }
  componentWillMount() {
    addEventListener("popstate", this.handlePop)
    register(this)
  }
  componentWillUnmount() {
    unregister(this)
    removeEventListener("popstate", this.handlePop)
  }
...
}

再更新 historyPush 和 historyReplace：


const historyPush = (path) => {
  history.pushState({}, null, path)
  instances.forEach(instance => instance.forceUpdate())
}
const historyReplace = (path) => {
  history.replaceState({}, null, path)
  instances.forEach(instance => instance.forceUpdate())
}

这时只要 <Link> 被点击并且地址发生变化，每个 <Route> 都会接收到消息，并且进行重匹配和重渲染。

这就完成了所有的路由代码了，并且实例 app 用这些代码可以完美运行！


import React, { PropTypes, Component } from 'react'
let instances = []
const register = (comp) => instances.push(comp)
const unregister = (comp) =>      instances.splice(instances.indexOf(comp), 1)
const historyPush = (path) => {
  history.pushState({}, null, path)
  instances.forEach(instance => instance.forceUpdate())
}
const historyReplace = (path) => {
  history.replaceState({}, null, path)
  instances.forEach(instance => instance.forceUpdate())
}
const matchPath = (pathname, options) => {
  const { exact = false, path } = options
  if (!path) {
    return {
      path: null,
      url: pathname,
      isExact: true
    }
  }
  const match = new RegExp(`^${path}`).exec(pathname)
  if (!match)
    return null
  const url = match[0]
  const isExact = pathname === url
  if (exact && !isExact)
    return null
  return {
    path,
    url,
    isExact,
  }
}
class Route extends Component {
  static propTypes: {
    path: PropTypes.string,
    exact: PropTypes.bool,
    component: PropTypes.func,
    render: PropTypes.func,
  }
  componentWillMount() {
    addEventListener("popstate", this.handlePop)
    register(this)
  }
  componentWillUnmount() {
    unregister(this)
    removeEventListener("popstate", this.handlePop)
  }
  handlePop = () => {
    this.forceUpdate()
  }
  render() {
    const {
      path,
      exact,
      component,
      render,
    } = this.props
    const match = matchPath(location.pathname, { path, exact })
    if (!match)
      return null
    if (component)
      return React.createElement(component, { match })
    if (render)
      return render({ match })
    return null
  }
}
class Link extends Component {
  static propTypes = {
    to: PropTypes.string.isRequired,
    replace: PropTypes.bool,
  }
  handleClick = (event) => {
    const { replace, to } = this.props
    event.preventDefault()
    replace ? historyReplace(to) : historyPush(to)
  }
  render() {
    const { to, children} = this.props
    return (
      <a href={to} onClick={this.handleClick}>
        {children}
      </a>
    )
  }
}

另外：React Router API 还自然派生出了 <Redirect> 组件。使用上面我们写的代码，这个组件可以直接写成：


class Redirect extends Component {
  static defaultProps = {
    push: false
  }
  static propTypes = {
    to: PropTypes.string.isRequired,
    push: PropTypes.bool.isRequired,
  }
  componentDidMount() {
    const { to, push } = this.props
    push ? historyPush(to) : historyReplace(to)
  }
  render() {
    return null
  }
}

注意这个组件并不渲染任何 UI，它只用来做路由定向使用。

我希望这篇文章对你在认识 React Router 上有所启发。我总跟我的朋友们讲，React 会使你成为一个好的 JavaScript 程序员，而 React Router 会使你成为一个好的 React 程序员。因为一切皆为组件，你懂 React，你就懂 React Router。

我最近正在写一本《React.js 小书》，对 React.js 感兴趣的童鞋，欢迎指点。

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