Web Components实践：如何搭建一个框架无关的AI组件库

一、让人又爱又恨的Web Components

Web Components是一种用于构建可重用的Web元素的技术。它允许开发者创建自定义的HTML元素，这些元素可以在不同的Web应用程序中重复使用，并且具有自己的样式、行为和功能。

Web Components并非一项新技术，而是一组持续演进的、由W3C标准化的组件化API。最早可以追溯到2011年左右，大约在2016年左右各个浏览器才实现了Custom Element V1版本。然而，在同一时期，诸如Vue和React等组件化框架已经开始主导前端开发生态。

尽管近几年Web Components标准和技术都趋于成熟，但早期面临的兼容性问题以及后来Vue和React等MVVM框架的崛起，导致Web Components领域一直处于低调状态。接下来，我们将从Web Components的发展历程、优势以及开发中面临的挑战三个方面更深入地了解Web Components。

1、Web Components发展历程

•2011年：Google发布了Chrome浏览器，并提出了“Shadow DOM”概念，这是Web Components的一个重要组成部分。

•2013年：谷歌工程师Alex Komoroske在Google I/O大会上首次提出了Web Components的概念，并推动了相关标准的制定。

•2014年：W3C发布了Web Components的规范草案，其中包括四个主要技术：Custom Elements、Shadow DOM、HTML Templates和HTML Imports。

•2015年：Web Components的规范逐渐得到浏览器厂商的支持，Chrome、Firefox、Safari等主流浏览器开始逐步实现相关功能。

•2018年：Web Components逐渐成为前端开发的主流技术之一，越来越多的开发者开始使用Web Components来构建可重用的组件。

•至今：Web Components技术不断发展和完善，越来越多的框架和库开始支持Web Components，使其在前端开发中发挥更大的作用。

2、Web Components有哪些优势

•封装性： Web Components 具有良好的封装性，可以将页面中的功能和样式封装在一个自定义元素内部，避免全局作用域的污染，提高了代码的可维护性和可重用性。

•跨框架兼容：Web Components 是基于 Web 标准的技术，可以在任何支持 Custom Elements 和 Shadow DOM 的现代浏览器中使用，与各种前端框架和库兼容性良好。

•标准化：Web Components 的规范由 W3C 组织制定，具有较高的标准化程度，有利于统一前端开发的规范和实践，提高了代码的可维护性和可移植性。

•性能优势：通过使用 Shadow DOM 技术，Web Components 可以实现更好的性能优化，避免不必要的重绘和重排，提高页面的渲染效率和用户体验。

目前，前端开发中有许多流行的框架可供选择，如React、Vue、Angular、Solid、Svelte、Preact等。框架的选择是一个复杂的决策过程。当框架版本升级时，项目可能需要面临重构的问题。例如，从Vue2升级到Vue3可能需要付出较大的改造成本。如果不进行升级，就无法使用最新特性，甚至可能面临框架旧版本不再维护的尴尬局面。在这种情况下，Web Components 的框架无关性可以在一定程度上改善这种局面。

就性能而言，以将 React 组件转换为 Web Components 为例，可以优化执行过程，减少阻塞，提高页面性能。在普通的 React 组件中，初次执行时需要一次性完成所有必须的节点逻辑，这些逻辑的执行会同步占用在 JavaScript 的主线程上。当页面变得足够复杂时，一些非核心逻辑可能会阻塞后面核心逻辑的执行。而通过使用 Web Components 优化 React 组件，执行过程会变得更简洁。例如，注册一个复杂的逻辑组件时，在 React 执行时只需执行一个 createElement 语句，创建组件只需要 1-2 微秒即可完成。真正的逻辑不会立即执行，而是等到“核心任务”执行完毕后再执行，甚至可以在合适的时机再执行，从而降低 Diff 成本。





3、使用Web Components开发的痛点

虽然Web Components具有许多令人喜欢的优点，但在实际开发中也存在一些棘手的问题。以下是几个典型问题：

•原生开发难题：Web Components是一项原生技术，因此在组件编写过程中需要回归到原生开发。事件处理、状态管理等方面都需要自行处理。尽管大多数框架都提供了对Web Components的封装方案，但使用这些方案又需要引入相应框架的运行时，这导致脱离了框架无关性这一最大优势。

•Form表单问题：在Shadow DOM中，包含<input>、<textarea>或<select>等标签的value不会自动与表单关联，因此在表单提交时无法获取相应的value，需要手动处理，另外 ElementInternals提案 也在致力于解决这个问题。

•样式隔离问题：虽然样式隔离有助于避免全局样式污染的问题，但在某些场景下，如主题颜色等，仍需要将样式同步到Web Components组件内部。目前可以通过CSS变量实现主题切换。此外，需要注意的是，slot插槽中的DOM元素样式并未得到隔离。

针对这些问题，开发人员可能需要考虑采取一些额外的措施来解决挑战，以确保Web Components在实际应用中能够更加顺畅地运行。

二、目前主流的Web Components组件方案

1、头部案例

Twitter

Twitter 2016 年开始将自己的嵌入式推文从 iframe 切换成 ShadowDOM，减少了内存消耗、加快了渲染速度，并批量渲染的时候保持丝滑。Upcoming Change to Embedded Tweet Display on Web

Youtube

Youtube 作为 google 系的产品，很早就在全站用上了 Web Components，并且开源了自己播放器组件 GitHub - GoogleWebComponents/google-youtube: YouTube video playback web component此外 google 开源的 Web Components 还是很多的，Google Web Components · GitHub ，包括地图、drive、日历等等。

Github

Github 对 Web Components 的使用很早，具体可以看： How we use Web Components at GitHub | The GitHub Blog，2017 年 Custom Elements v1 版本在 chrome 和 safari 上相继实现之后，Github 开始大范围使。要知道 Github 2018 年才刚刚完全移除 jQuery：Removing jQuery from GitHub.com frontend | The GitHub Blog 这既得益于 Github 自身项目组件化的架构，也得益于 Web Components 本身与框架无关的特性非常识合作老项目升级。

Adobe Spectrum

Adobe Spectrum 是由 Adobe 创建的设计系统，该站点是一个基于 Web Components 的 UI 框架产品。

2、方案对比

目前主流的 Web Components 组件方案有三种：

方案一：

•特点：以React和Vue为代表，通过将React或Vue组件包装为Web Components组件的方式实现。

•优点：利用了本身框架的特性如生命周期、状态管理等，易于开发者使用。

•缺点：需要引入本身框架的运行时，导致组件体积增加，同时丧失了框架无关性这一优势。

方案二：

•特点：以Stencil和LitElement为代表，提供了专门的编译器、工具链和语法糖来构建 Web Components。

•优点：相比第一种方案，引入本身框架的运行时可能更小，减少了体积。

•缺点：需要学习新的语法和工具，可能增加开发者的心智负担。

方案三：

特点：以Svelte和Solid为代表，直接将组件编译成原生 Web Components

优点：放弃了虚拟DOM，利用编译或转译能力直接生成操作DOM的更新函数，性能优秀，接近原生DOM。另外Vue3中的Vapor模式，正是借鉴了这种模式，目前正在试验阶段。

三、与SolidJS结合的“化学反应”

1、SolidJS有何不同

SolidJS 是一个快速、灵活、可扩展的 JavaScript 库，用于构建用户界面。与其他前端框架相比，SolidJS 有一些独特的特点和优势：

•Reactivity System: SolidJS 使用基于数据变化的响应式系统，可以精确追踪状态的变化，并只更新发生变化的部分，从而提高性能。

•Fine-grained Reactivity: SolidJS 提供了细粒度的响应式更新，可以在组件级别、元素级别甚至属性级别进行更新，避免不必要的重新渲染。

•No Virtual DOM: 与其他框架不同，SolidJS 不使用虚拟 DOM，而是直接编译生成操作真实 DOM的函数，减少了 diff 算法的开销，提高了性能。

•Hooks-based API: SolidJS 使用类似 React Hooks 的 API，使得组件逻辑更易于复用和组合

2、可以解决哪些问题

•直接在编译阶段生成原生Web Components，核心库非常小巧，没有额外的依赖，可以帮助减少项目的体积。

•提供响应式状态管理、事件管理、生命周期等，解决原生开发的痛点。

•类React语法，上手容易，降低开发者心智负担，转换成Web Components十分流畅。

四、从0到1搭建 Aura Design Web Components组件库

1、工程目录设计

该项目采用了 Monorepo 设计，旨在统一管理各个子项目，避免开发阶段频繁发布/安装 npm 包来同步代码。具体内容包括：

•packages/eslint-config-aurai： 用于管理ESLint配置，集成了TypeScript和Prettier（用于JavaScript/TypeScript格式化）。

•packages/stylelint-config-aurai： 用于管理StyleLint配置，集成了stylelint-order（用于样式属性排序）和Prettier（用于样式格式化）。

•packages/aura-design： 基于eslint-config-aurai和stylelint-config-aurai规范，使用Solid和Solid Element构建的Web Components元组件库，包括按钮、图标、卡片、布局等基础组件。

•packages/aura-design-pro： 与aura-design类似，但封装了一些复杂组件，通常是依赖第三方库的组件，例如支持Markdown渲染的富文本组件、视频播放组件等。

•apps/aura-design-docs： 基于Storybook的组件文档库，支持查看代码、组件预览，并可实时预览修改组件属性。

•apps/react-starter、apps/vue-starter： 计划用于验证Web Components在React和Vue组件中的兼容性等问题。





2、部分细节展示

2.1、组件样式编写

Web Components组件中的样式是内联到每一个组件的Shadow DOM中，因此不能用常规的CSS Modules等方案。本项目中使用了大约4种不同的内联样式方案，以对应不同的应用场景：

•原子化CSS方案：UnoCSS致力于将所有样式属性细分为最小单元的CSS，以便实现最大程度的自由组合和复用。此外，UnoCSS还具有自动分析文件中使用的样式的功能，只将实际使用的样式打包，从而减小文件大小。





•CSS inline模式：利用Vite的功能，将外部样式作为内联模式引入，当需要自定义复杂样式或语义化场景时，可能会使用此模式。

import styles from './Button.css?inline';

•CSS Template：CSS模板字符串类似于CSS-in-JS方案，通常用于根据prop变量动态控制样式。尽管这种方法会增加一定的运行时处理逻辑，但可以有效减少CSS重复和文件大小。

const styles = css`
  :host {
      display: inline-block;
  }
  .box {
      height: ${props.size + 2}px;
      line-height: ${props.size + 2}px;
      position: relative;
      overflow: hidden;
  }
  .nums-chip {
      transition: transform 1.5s;
      transform: translate(0, -50%);
      overflow: hidden;
  }
  .number {
      font-size: ${props.size}px;
      line-height: ${props.size + 2}px;
  }
`;

•CSS Link：使用link标签引入外部样式表，当组件样式比较多、体积较大时，如果直接内嵌到组件内部，当有N个组件时，体积就会增大N倍（暂不考虑浏览器内置优化逻辑），而使用link标签减少体积同时也可以利用上浏览器缓存的特性。

...
return (
  <>
    <link href={`https://cdn.bootcdn.net/ajax/libs/highlight.js/11.8.0/styles/atom-one-${props.theme}.min.css`} rel="stylesheet"></link>
    <style>{styles}</style>
    <div innerHTML={md.render(props.text)}></div>
  </>
 );
...

2.2、Svg图标集成

Icon组件引入和注册

import {
 defineCustomElements,
 registerIcon,
 Icon,
} from '@aura-group/aura-design';
registerIcon('/iconfont.svg'); // 自定义svg图标注册，使用主项目根目录的svg图标文件，如果不注册则使用默认图标
defineCustomElements({ Icon }); // 注册Web Components图标组件

组件使用

<ar-icon name="download" size="20px" color="#4213de"></ar-icon>

2.3、组件打包

支持ES（按需加载）和UMD两种范式，自动生成Typescript声明文件：

package.json

{
 "name": "@aura-group/aura-design",
 "version": "0.3.9",
 "description": "",
 "main": "dist/aura-design.umd.js",
 "module": "dist/aura-design.es.js",
 "typings": "dist/types/components/index.d.ts",
 "files": [
 "dist"
  ],
 "type": "module",
...
}

Vite相关配置

...
build: {    
  lib: {
    entry: 'src/components/index.ts',
    name: 'aura-design',
    fileName: (format) => `aura-design.${format}.js`,
  },
},
...

3、基于Storybook的组件文档

Storybook 是一个开源工具，用于开发和展示 React、Vue、Angular 等前端组件的交互式 UI 组件库。通过 Storybook，开发人员可以在一个独立的环境中编写、展示和测试组件，而不必依赖于整个应用程序。这样可以更快地开发和调试组件，同时也方便团队成员之间的协作。

Storybook 提供了一个交互式的界面，开发人员可以在其中创建不同的“故事”（stories），每个故事对应一个组件的不同状态或交互方式。通过 Storybook，开发人员可以轻松地查看和测试组件在不同状态下的表现，从而更好地理解和调试组件的行为。

Aura Design 组件库文档





4、未来规划

目前，我们的组件库中包含了16个基础组件和一些与AI Chat相关的组件。在 A-M 网站中，95% 的组件都源自 Aura Design 组件库。未来，除了继续封装一些基础组件外，我们将优先开发常规组件库中缺失的比如AI应用的相关组件。随着组件库的逐步丰富和条件的成熟，我们会考虑将其开源。如果您有任何相关组件的封装需求或希望成为项目的成员，请随时与我联系。

参考文献

•ChatGPT

•Web Components从技术解析到生态应用个人心得指北

•2022 Web Components 趋势解读和展望

•你不知道的 Web Components - 过去和未来

•浅析Web components的痛点