前端模板的原理与实现
时下流行什么react, avalon, angular, vue什么，其核心都离不开前端模板。理解前端模板，是我们了解MV* 的关键。
前端框架最重要的目的是将页面渲染出来。“渲染”（render）这个词最初不是前端的东西的。前端之前叫做切图，将设计师做的PSD变成一个静态页面，然后加上动态交互。但是我们有许多数据是来自后端，如何将数据加入静态页面呢？于是又多了一套工序叫“套页面”。套页面的过程实际就是将静态页面变成切割成一块块，每一块都是一个php，jsp或vm文件，它们是后端模板引擎的处理对象！
其实模板是不局限于后端还是前端的， 模板的本质是用于从数据（变量）到实际的视觉表现（HTML代码）这项工作的一种实现手段。由于后端近水楼台先得月（取数据比较方便），因此先在后端发展出这种技术。这些后端模板文件是活动于服务器的，然后经过复杂的处理，最后由浏览器渲染出来。这时的渲染是将服务器拼接好的静态文本变成一个DOM树的过程。
如果要实现前端实现MVC或MVP，那些工序必须发生改变。静态文件产出是不变，尤其是大公司，分工够细，有专门的切图组（大多数是妹子）将它们做出来。接着是套页面，这时就不能使用后端模板引擎，需要引入前端模板引擎。由于实现一个前端模板引擎太简单了，经过多年的发展，已经有众多好用的轮子：
https://github.com/janl/musta...
基于JavaScript的Logic-less（无逻辑或轻逻辑）模板。
https://github.com/twitter/ho...
上面的优化版，twitter出品
https://github.com/wycats/han...
完全兼容mustcache的语法
https://github.com/paularmstr...
拥有更强悍的模板继承与block 重写功能
https://github.com/mozilla/nu...
跟django的模板系统相似，可以说swig的升级版，是gitbook的御用前端模板
其它推荐的还有ejs， 易学易用，对有过ASP/PHP/JSP编程经验的人来说，非常亲切自然，缺点就是功能有点简单。
其他doT, xtempalate， Underscore Templates。
最不推荐是jade， 有点华而不实，过度设计，导致套页面工作量大，性能其差。
虚拟DOM时代流行的jsx就是无逻辑模板。之所以流行无逻辑或轻逻辑模板，其主要原因是改动成本比较少，像jade这样自造语法糖太多，从美工手中拿来的html需要大动干戈，进行摧心折骨般的改造才能套数据。对于模板来说，最简单而言，就是将某个可变数据放到适当的地方（填空），而其次，可以控制这个区域输出不输入（if指令)，或让其个区域循环输入多次（for指令)，更强制，实现模板互相套嵌（layout与block）。为了实现if与for有两种方法，一种是单纯的区域，插入一个js 语句，里面有if语句与for语句，另一种是使用语法糖，比如说 ms-for, ms-repeat, ng-if, ng-repeat。语法糖的用法比直接使用JS语句简单，但是带来学习成本与拓展功能。每一个模板 if, for指令的语法都不一样的，并且你想在循环做一些处理，比如过滤一些数据，或突然在某处中断，这又得引用一些新的语句。随着模板要求前后共用，就有了传输成本，直接写JS语句在模板里面肯定比不过语法糖。因此基于这种种原因，mustache风格的模板就成为主流。
现在三种模板风格：
PHP/ASP/JSP风格：
<% if ( list.length ) { %> <ol> <% for ( n=0; n<list.length; ++n ) { %> <li> <%= list[n] %> </li> <% } %> </ol> <% } %>
mustcache风格，高级语法有限，通常难自定义拓展：
{{#if list.length}}
<ol>
{{#each list item}}
<li>
{{ item }}
</li>
{{/each}}
</ol>
{{/if}}
属性绑定风格：
<ol ms-if="list.length"> <li ms-for="item in list"> {{item}} </li> </ol>
前两者只能出现于script, textarea等容器元素内部。因此<分隔符与标签的<容器造成冲突，并且也不利于IDE的格式化处理。属性绑定风格则是MVVM时期最流行的模板定义风格，某页面某个区域就是一个模板，不需要进行入append等操作。
我们再来看如何实现前端模板。前端模板的本质就是一个可以转换函数（渲染函数）的字符串。渲染函数放进一个充满数据的对象后，还原为一个全新的字符串。因此重点是如何构建一个渲染函数。最简单的方式是正则，还记得第二章的format方法吗，这就是一个轻型的填充数据的方法。
function format(str, object) { var array = Array.prototype.slice.call(arguments, 1); return str.replace(/\\?\#{([^{}]+)\}/gm, function(match, name) { if (match.charAt(0) == '\\') return match.slice(1); var index = Number(name) if (index >= 0) return array[index]; if (object && object[name] !== void 0) return object[name]; return ''; }); }
format方法是通过#{ }来划分静态内容与动态内容的，一般来说它们称之为定界符（delimiter）。#{为前定界符，}为后界符，这个#{}其实是ruby风格的定界符。通常的定界符是<%与%>，{{与}} 。通常在前定界符中还有一些修饰符号，比如=号，表示这个会输出到页面，-号，表示会去掉两旁的空白。
将下例，要编译成一个渲染函数
var tpl = '你好,我的名字啊<%name%>, 今年已经 <%info.age%>岁了' var data = { name: "司徒正美", age: 20 }
大抵是这样
var body = '你好,我的名字叫'+ data.name+ ', 今年已经 '+data.info.age+ '岁了' var render = new Function('data', 'return '+ body)
或者聪明一点，使用数组来join:
var array = ['return '] array.push('你好,我的名字叫'） array.push(data.name) array.push(', 今年已经') array.push(data.info.age) array.push( '岁了') var render = new Function('data', array.join('+'))
这就得区分静态内容与为变量前加data.前缀。这一步可以用正则来做，也可以用纯字符串。我们试一下纯字符串方式。假令前定界符为openTag，后定界符为closeTag，通过indexOf 与slice方法，就可以将它切成一块块。
function tokenize(str) { var openTag = '<%' var closeTag = '%>' var ret = [] do { var index = str.indexOf(openTag) index = index === -1 ? str.length : index var value = str.slice(0, index) //抽取{{前面的静态内容 ret.push({ expr: value, type: 'text' }) //改变str字符串自身 str = str.slice(index + openTag.length) if (str) { index = str.indexOf(closeTag) var value = str.slice(0, index) //抽取{{与}}的动态内容 ret.push({ expr: value.trim(),//JS逻辑两旁的空白可以省去 type: 'js' }) //改变str字符串自身 str = str.slice(index + closeTag.length) } } while (str.length) return ret } console.log(tokenize(tpl))
然后通过render方法将它们拼接起来。
function render(str) { var tokens = tokenize(str) var ret = [] for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) { if (token.type === 'text') { ret.push('"' + token.expr + '"') } else { ret.push(token.expr) } } console.log("return "+ ret.join('+')) }
打印出来如下
return "你好,我的名字叫"+name+", 今年已经 "+info.age+"岁了"
这个方法还不完整。首先光是在两旁加上双引号是不可靠的，万一里面还有双引号怎么办。因此我们需要引入第二章介绍的quote方法，当类型为文本时，ret.push(+quote(token.expr)+）。其次需要对动态部分的变量加上.data。怎么知道它是一个变量呢。我们回想一下变量的定义，就是以_,$或字母开头的字符组合。为了简洁起见，我们暂时不用里会中文的情况。不过，info.age这个字符串里面，其实有两个符合变量的子串，而我只需要在info前面加data.。这时，我们需要设法在匹配变量前，将对象的子级属性替换掉，替换成不符合变量的字符，然后再替换为去。为此，我搞了一个dig与fill方法，将子级属性变成??12这样的字符串:
var quote = JSON.stringify//自己到第二章找完整函数 var rident = /[$a-zA-Z_][$a-zA-Z0-9_]*/g var rproperty = /\.\s*[\w\.\$]+/g var number = 1 var rfill = /\?\?\d+/g var stringPool = {} function dig(a) { var key = '??' + number++ stringPool[key] = a return key } function fill(a) { return stringPool[a] } function render(str) { stringPool = {} var tokens = tokenize(str) var ret = [] for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) { if (token.type === 'text') { ret.push(quote(token.expr)) } else { // 先去掉对象的子级属性,减少干扰因素 var js = token.expr.replace(rproperty, dig) js = js.replace(rident, function (a) { return 'data.' + a }) js = js.replace(rfill, fill) ret.push(js) } } console.log("return " + ret.join('+')) } render(tpl)
输出为
return "你好,我的名字叫"+data.name+", 今年已经 "+data.info.age+"岁了"
最后，我们修改一下后面两行，得到我们梦魅以求的渲染函数，它的实现过程比format方法复杂多了，但却是所有扩展性极强的前端模板的一般实现过程。
function render(str){ //略。。。 return new Function("data", "return " + ret.join('+')) } var fn = render(tpl) console.log(fn+"") console.log(fn(data))
我们再看一下如何引入循环语句，比如将上面的模板与数据改成这样
var tpl = '你好,我的名字叫<%name%>, 今年已经 <%info.age%>岁了,喜欢<% for(var i = 0, el; el = list[i++];){%><% el %> <% } %>' var data = { name: "司徒正美", info: { age: 20 }, list: ["苹果","香蕉","雪梨"] }
这时我们就添加一种新的类型，不输出到页面的动态内容。这在token方法中做一些修改
value = value.trim() if (/^(if|for|})/.test(value)) { ret.push({ expr: value, type: 'logic' }) } else { ret.push({ expr: value, type: 'js' }) }
但render方法怎么修改好呢，显示这时继续用＋已经不行了，否则下场是这样
return "你好,我的名字叫"+data.name+", 今年已经 "+data.info.age+"岁了,喜欢"+for(var i = 0, el; el = list[i++];){+""+data.el+" "+}
这时， 我们需要借用数组，将要输入的数据（text, js类型 ）放进去，logic类型不放进去。
function addPrefix(str) { // 先去掉对象的子级属性,减少干扰因素 var js = str.replace(rproperty, dig) js = js.replace(rident, function (a) { return 'data.' + a }) return js.replace(rfill, fill) } function addView(s) { return '__data__.push(' + s + ')' } function render(str) { stringPool = {} var tokens = tokenize(str) var ret = ['var __data__ = []'] tokens.forEach(function(token){ if (token.type === 'text') { ret.push(addView(quote(token.expr))) } else if (token.type === 'logic') { //逻辑部分都经过addPrefix方法处理 ret.push(addPrefix(token.expr)) } else { ret.push(addView(addPrefix(token.expr))) } }) ret.push("return __data__.join('')") console.log( ret.join('\n')) } var fn = render(tpl)
得到的内部结构是这样的，显然addPrefix方法出问题，我们应该过滤掉if, for等关键字与保留字。
var __data__ = [] __data__.push("你好,我的名字叫") __data__.push(data.name) __data__.push(", 今年已经 ") __data__.push(data.info.age) __data__.push("岁了,喜欢") data.for(data.var data.i = 0, data.el; data.el = data.list[data.i++]){ __data__.push("") __data__.push(data.el) __data__.push(" ") } return __data__.join('')
但即使我们处理掉关键字与保留字，对于中间生成i, el怎么区分呢？是区分不了。于是目前有两种方法，一是使用with， 这时我们就不需要加data.前缀。第二种引入新的语法。比如，前面是@就替换为data.。
先看第一种：
function render(str) { stringPool = {} var tokens = tokenize(str) var ret = ['var __data__ = [];', 'with(data){'] for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) { if (token.type === 'text') { ret.push(addView(quote(token.expr))) } else if (token.type === 'logic') { ret.push(token.expr) } else { ret.push(addView(token.expr)) } } ret.push('}') ret.push('return __data__.join("")') return new Function("data", ret.join('\n')) } var fn = render(tpl) console.log(fn + "") console.log(fn(data))
许多迷你模板都是用with减少替换工作。
第二种方法，使用引导符@, avalon2就是这么玩。这样addPrefix方法可以减少许多代码。相对应，模板也要改动一下
var tpl = '你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已经 <%@info.age%>岁了,喜欢<% for(var i = 0, el; el = @list[i++];){%><% el %> <% } %>' var rguide = /(^|[^\w\u00c0-\uFFFF_])(@|##)(?=[$\w])/g function addPrefix(str) { return str.replace(rguide, '$1data.') } function render(str) { stringPool = {} var tokens = tokenize(str) var ret = ['var __data__ = [];'] for (var i = 0, token; token = tokens[i++]; ) { if (token.type === 'text') { ret.push(addView(quote(token.expr))) } else if (token.type === 'logic') { //逻辑部分都经过addPrefix方法处理 ret.push(addPrefix(token.expr)) } else { ret.push(addView(addPrefix(token.expr))) } } ret.push('return __data__.join("")') return new Function("data", ret.join('\n')) } var fn = render(tpl) console.log(fn + "") console.log(fn(data))
第二种比第一种的优势在于，性能更高，并且避开es5严格模式的限制。
我们再认真思考一下，其实循环语句与条件语句，不单是for, if两个，还有while, do while, else什么。因此这需要优化。这也有两种方法，添加更多语法符合，比如上面所说的=就是输出，没有则不输出。这是ASP/JSP/PHP等模板采用的手段：
//tokenize方法 if (value.charAt(0) === '=') { ret.push({ expr: value, type: 'js' }) } else { ret.push({ expr: value, type: 'logic' }) }
另一种，使用语法糖，如#each (el, index) in @list , '#eachEnd', '#if ','#ifEnd'。还是改动tokenize方法
if (value.charAt(0) === '#') { if (value === '#eachEnd' || value === '#ifEnd') { ret.push({ expr: '}', type: 'logic' }) } else if (value.slice(0, 4) === '#if ') { ret.push({ expr: 'if(' + value.slice(4) + '){', type: 'logic' }) } else if (value.slice(0, 6) === '#each ') { var arr = value.slice(6).split(' in ') var arrayName = arr[1] var args = arr[0].match(/[$\w_]+/g) var itemName = args.pop() var indexName = args.pop() || '$index' value = ['for(var ', ' = 0;', '<' + arrayName + '.length;', '++){'].join(indexName) + '\nvar ' + itemName + ' = ' + arrayName + '[' + indexName + '];' ret.push({ expr: value, type: 'logic' }) } } else{ //... }
对应的模板改成
var tpl = '你好,我的名字叫<%@name%>, 今年已经 <%@info.age%>岁了,喜欢<%#each el in @list %><% el %> <% #eachEnd %>' var fn = render(tpl) console.log(fn + "") console.log(fn(data))
可能有人觉#for, #forEnd这样的语法糖比较丑，无问题，这个可以改，主要我们的tokenize方法足够强大，就能实现mustache这样的模板引擎。但所有模板引擎也基本上是这么实现的，有的还支持过滤器，也就是在js 类型的语句再进行处理，将｜后面的字符器再切割出来。
如果虚拟DOM呢？那就需要一个html parser，这个工程巨大，比如reactive这个库，早期不使用html parser与虚拟DOM，只有3，4千行，加入这些炫酷功能后就达到1W6K行。返回一个字符串与返回一个类似DOM树的对象树结构是不一样。
原文链接：https://segmentfault.com/a/1190000006990480
原文作者：司徒正美
