深度剖析：前端路由原理

前言

前端三大框架 Angular、React、Vue ，它们的路由解决方案 angular/router、react-router、vue-router 都是基于前端路由原理进行封装实现的，因此将前端路由原理进行了解和掌握是很有必要的，因为我们再使用的过程中也难免会遇到一些坑，一旦我们掌握了它的实现原理，那么就能在开发中对路由的使用更加游刃有余。

一、什么是路由？

路由的概念起源于服务端，在以前前后端不分离的时候，由后端来控制路由，当接收到客户端发来的 HTTP 请求，就会根据所请求的相应 URL，来找到相应的映射函数，然后执行该函数，并将函数的返回值发送给客户端。对于最简单的静态资源服务器，可以认为，所有 URL 的映射函数就是一个文件读取操作。对于动态资源，映射函数可能是一个数据库读取操作，也可能是进行一些数据的处理等等。然后根据这些读取的数据，在服务器端就使用相应的模板来对页面进行渲染后，再返回渲染完毕的页面。它的好处与缺点非常明显：

好处：安全性好，SEO 好；
缺点：加大服务器的压力，不利于用户体验，代码冗合不好维护；

也正是由于后端路由还存在着自己的不足，前端路由才有了自己的发展空间。对于前端路由来说，路由的映射函数通常是进行一些 DOM 的显示和隐藏操作。这样，当访问不同的路径的时候，会显示不同的页面组件。前端路由主要有以下两种实现方案：

Hash
History

当然，前端路由也存在缺陷：使用浏览器的前进，后退键时会重新发送请求，来获取数据，没有合理地利用缓存。但总的来说，现在前端路由已经是实现路由的主要方式了，前端三大框架 Angular、React、Vue ，它们的路由解决方案 angular/router、react-router、vue-router 都是基于前端路由进行开发的，因此将前端路由进行了解和掌握是很有必要的，下面我们分别对两种常见的前端路由模式 Hash 和 History 进行讲解。

二、前端路由的两种实现

2.1、Hash 模式

2.1.1、原理

早期的前端路由的实现就是基于 location.hash 来实现的。其实现原理也很简单，location.hash 的值就是 URL 中 # 后面的内容。比如下面这个网站，它的 location.hash 的值为 '#search'：

https://www.word.com#search

此外，hash 也存在下面几个特性：

URL 中 hash 值只是客户端的一种状态，也就是说当向服务器端发出请求时，hash 部分不会被发送。
hash 值的改变，都会在浏览器的访问历史中增加一个记录。因此我们能通过浏览器的回退、前进按钮控制hash 的切换。
我们可以使用 hashchange 事件来监听 hash 的变化。

我们可以通过两种方式触发 hash 变化，一种是通过 a 标签，并设置 href 属性，当用户点击这个标签后，URL 就会发生改变，也就会触发 hashchange 事件了：

<a href="#search">search</a>

还有一种方式就是直接使用 JavaScript来对 loaction.hash 进行赋值，从而改变 URL，触发 hashchange 事件：

location.hash="#search"

以下实现我们采用第2种方式来实现。

2.1.2、实现

我们先定义一个父类 BaseRouter，用于实现 Hash 路由和 History 路由的一些共有方法；

export class BaseRouter {
  // list 表示路由表
  constructor(list) {
    this.list = list;
  }
  // 页面渲染函数
  render(state) {
    let ele = this.list.find(ele => ele.path === state);
    ele = ele ? ele : this.list.find(ele => ele.path === '*');
    ELEMENT.innerText = ele.component;
  }
}

我们简单实现了 push 压入功能、go 前进/后退功能，相关代码的注释都已经标上，简单易懂，就不在一一介绍，参见如下：

export class HashRouter extends BaseRouter {
  constructor(list) {
    super(list);
    this.handler();
    // 监听 hashchange 事件
    window.addEventListener('hashchange', e => {
      this.handler();
    });
  }
  // hash 改变时，重新渲染页面
  handler() {
    this.render(this.getState());
  }
  // 获取 hash 值
  getState() {
    const hash = window.location.hash;
    return hash ? hash.slice(1) : '/';
  }
  // push 新的页面
  push(path) {
    window.location.hash = path;
  }
  // 获取 默认页 url
  getUrl(path) {
    const href = window.location.href;
    const i = href.indexOf('#');
    const base = i >= 0 ? href.slice(0, i) : href;
    return base +'#'+ path;
  }
  // 替换页面
  replace(path) {
    window.location.replace(this.getUrl(path));
  }
  // 前进 or 后退浏览历史
  go(n) {
    window.history.go(n);
  }
}

2.1.3、效果图

Hash 模式的路由实现例子的效果图如下所示：

2.2、History 模式

2.2.1、原理

前面的 hash 虽然也很不错，但使用时都需要加上 #，并不是很美观。因此到了 HTML5，又提供了 History API 来实现 URL 的变化。其中做最主要的 API 有以下两个：history.pushState() 和 history.repalceState()。这两个 API可以在不进行刷新的情况下，操作浏览器的历史纪录。唯一不同的是，前者是新增一个历史记录，后者是直接替换当前的历史记录，如下所示：

window.history.pushState(null, null, path);
window.history.replaceState(null, null, path);

此外，history 存在下面几个特性：

pushState 和 repalceState 的标题（title）：一般浏览器会忽略，最好传入 null ；
我们可以使用 popstate 事件来监听 url 的变化；
history.pushState() 或 history.replaceState() 不会触发 popstate 事件，这时我们需要手动触发页面渲染；

2.2.2、实现

我们同样简单实现了 push 压入功能、go 前进/后退功能，相关代码的注释都已经标上，简单易懂，就不在一一介绍，参见如下：

export class HistoryRouter extends BaseRouter {
  constructor(list) {
    super(list);
    this.handler();
    // 监听 popstate 事件
    window.addEventListener('popstate', e => {
      console.log('触发 popstate。。。');
      this.handler();
    });
  }
  // 渲染页面
  handler() {
    this.render(this.getState());
  }
  // 获取 url 
  getState() {
    const path = window.location.pathname;
    return path ? path : '/';
  }
  // push 页面
  push(path) {
    history.pushState(null, null, path);
    this.handler();
  }
  // replace 页面
  replace(path) {
    history.replaceState(null, null, path);
    this.handler();
  }
   // 前进 or 后退浏览历史
  go(n) {
    window.history.go(n);
  }
}

2.2.3、效果图

History 模式的路由实现例子的效果图如下所示：

2.3、两种路由模式的对比

对比点	Hash 模式	History 模式
美观性	带着 # 字符，较丑	简洁美观
兼容性	>= ie 8，其它主流浏览器	>= ie 10，其它主流浏览器
实用性	不需要对服务端做改动	需要服务端对路由进行相应配合设置

三、总结

本文我们大致介绍了什么路由、前端路由的源起、以及分析了两种前端路由：Hash 模式和 History 模式的原理以及简单功能实现，文中例子的代码实现已经放到 github 上面：github.com/fengshi123/… 。通过本文对前端路由原理的掌握，这时你就可以基础原理基础去阅读 vue-router 和 react-router 的源码实现了。

github地址为：github.com/fengshi123/… ，上面汇总了作者所有的博客文章，如果喜欢或者有所启发，请帮忙给个 star ~，对作者也是一种鼓励。

参考文献

1、浅谈前端路由：www.jianshu.com/p/d2aa8fb95…

2、前端路由：segmentfault.com/a/119000001…