Web 框架的替代方案

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共 11483字,需浏览 23分钟

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2022-04-14 16:18


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作者 | Noam Rosenthal
译者 | Sambodhi
策划 | 闫园园
在本系列第二部分中,Noam 提出了一些模式,说明如何直接用 Web 平台作为框架提供的一些解决方案的替代方案。

上周,我们从框架试图解决哪些核心问题的角度出发,考察了使用框架的不同好处和代价,重点放在声明性编程、数据绑定、反应性、列表和条件。今天,我们来看看能否在 Web 平台上找到替代方案。

推出自己的框架?

在探索没有框架的生活中,一个看似不可避免的结果是,推出自己的框架,以进行反应性数据绑定。因为之前已经试过了,也见识到了这种做法的代价有多大,所以我决定在这次探索中,遵循一条原则:不要推出自己的框架,而要看看能否直接利用 Web 平台,这样就能降低对框架的需求。如果你打算推出自己的框架,那么需要考虑的是,本文没有涉及一系列的成本。

普通的选择

Web 平台已经提供了一个开箱即用的声明性编程机制:HTML 和 CSS。这种机制是成熟的、经过良好测试的、流行的、广泛使用的,并且有文档记录。然而,它并没有提供明确的数据绑定、条件渲染和列表同步的内置概念,并且反应性是一个细微的细节,散布于多个平台的特性之中。

在浏览常见框架的文档后,我就直接找到了第一部分中提及的特性。我在阅读诸如 MDN 之类的 Web 平台的文档时,会发现很多工作方式都是杂乱无章的,没有数据绑定,没有列表同步,也没有反应性的结论性表述。我会试图为在 Web 平台上解决这些问题提供指导,而不是用框架(也就是说,走普通路线)。

具有稳定的 Dom 树和级联的反应性

让我们回到错误标签的示例上。在 ReactJS 和 SolidJS 中,我们会创建声明性代码,并将其转化为命令性代码,向 DOM 中加入标签或者删除标签。在 Svelte 中,生成这些代码。

但是,如果我们根本没有这些代码,而是用 CSS 来隐藏和显示错误标签呢?

<style>    label.error { display: none; }    .app.has-error label.error {display: block; }style><label class="error">Messagelabel>
<script> app.classList.toggle('has-error', true);script>

在这种情况下,反应性是在浏览器中处理的:应用的类变化会传播到它的后代,直到浏览器的内部机制决定是否渲染标签。

这种技术有几个具有以下优点:

  • 包大小为零。

  • 无构建步骤。

  • 变化传播经过优化和良好的测试,在本地浏览器代码中,避免了不必要的昂贵的 DOM 操作,如追加和删除。

  • 选择器是稳定的。在这种情况下,你可以指望标签元素的存在。你可以对它应用动画,而不必依赖复杂的结构,如“过渡组”。你可以在 JavaScript 中保持对它的引用。

  • 如果标签被显示或隐藏,你可以在开发工具的样式面板中看到原因,它显示了整个级联,即最终导致标签可见(或隐藏)的规则链。

即便你阅读了本文,并且选择继续使用框架工作,但是要让 DOM 保持稳定,使用 CSS 的方式发生改变,这个想法还是很强大的。想想看,这对你来说有什么用处。

面向表单的“数据绑定”

在大量使用 JavaScript 的单页应用(single-page application,SPA)时代到来之前,表单是创建包含用户输入的 Web 应用的主要方式。传统上,用户填写表格并点击“提交”按钮,服务器端的代码就会处理响应。表单是数据绑定和互动性的多页面应用版本。难怪具有 input 和 output 基本名称的 HTML 元素是表单元素。

表单 API 应用范围广,历史悠久,因此它具有一些潜在优势,可以帮助人们解决在传统上认为不能通过表单来处理的问题。

表单和表单元素作为稳定的选择器

表单可以通过名称访问(使用 document.forms),每个表单元素可以通过其名称访问(使用 form.elements)。此外,与一个元素相关的表单也可以被访问(使用 form 属性)。这不仅包括 input 元素,还包括其他表单元素,如 output、textarea 和 fieldset,这允许在一个树中对元素进行嵌套访问。

在上一节的错误标签示例中,我们展示了如何反应性地显示和隐藏错误信息。这就是我们在 React 中更新错误信息文本的方法(在 SolidJS 中也类似):

const [errorMessage, setErrorMessage] = useState(null);return <label className="error">{errorMessage}label>

当我们有一个稳定的 DOM 和稳定的树形表单和表单元素时,我们可以做以下事情:

<form name="contactForm">  <fieldset name="email">     <output name="error">output>  fieldset>form>
<script> function setErrorMessage(message) { document.forms.contactForm.elements.email.elements.error.value = message; }script>

这个原始格式看起来相当冗长,但是它也非常稳定、直接和高效。

用于输入的表单

通常,当我们建立一个 SPA 时,我们有某种类似 JSON 的 API,我们用它来更新我们的服务器,或我们使用的任何模型。

这将是一个熟悉的示例(为了可读性,用 Typescript 编写):

interface Contact {  id: string;  name: string;  email: string;  subscriber: boolean;}
function updateContact(contact: Contact{ … }

在框架代码中,通过选择输入元素并逐段构建对象来生成这个联系对象是很常见的。通过对表单的正确使用,有一个简洁的替代方案。

<form name="contactForm">  <input name="id" type="hidden" value="136" />  <input name="email" type="email"/>  <input name="name" type="string" />  <input name="subscriber" type="checkbox" />form>
<script> updateContact(Object.fromEntries( new FormData(document.forms.contactForm));script>

通过使用隐藏的输入和有用的 FormData 类,我们可以在 DOM 输入和 JavaScript 函数之间无缝转换数值。

结合表单和反应性

通过结合表单的高性能选择器稳定性和 CSS 反应性,我们可以实现更复杂的 UI 逻辑:

<form name="contactForm">  <input name="showErrors" type="checkbox" hidden />  <fieldset name="names">     <input name="name" />     <output name="error">output>  fieldset>  <fieldset name="emails">     <input name="email" />     <output name="error">output>  fieldset>form>
<script> function setErrorMessage(section, message) { document.forms.contactForm.elements[section].elements.error.value = message; } function setShowErrors(show) { document.forms.contactForm.elements.showErrors.checked = show; }script>
<style> input[name="showErrors"]:not(:checked) ~ * output[name="error"] { display: none; }style>

请注意,在这个示例中并没有使用类:我们从表单的数据中开发 DOM 的行为和风格,而不是通过手动更改元素的类。

我不喜欢过度使用 CSS 类作为 JavaScript 选择器。我认为它们应该被用来将风格相似的元素组合在一起,而不是作为改变组件风格的一种万能机制。

表单的优点
  • 与级联一样,表单是内置于 Web 平台的,其大部分特性是稳定的。这意味着更少的 JavaScript,更少的框架版本不匹配,而且没有“构建”。

  • 默认情况下,表单是可访问的。如果你的应用程序正确地使用表单,就不需要 ARIA 属性、“辅助插件”和最后一分钟的审核。表单适合于键盘导航、屏幕阅读器和其他辅助技术。

  • 表单带有内置的输入验证特性:通过 regex 模式进行验证,对 CSS 中无效和有效表单进行反应性验证,处理必需表单和可选表单,等等。为了享受这些特性,你不需要看起来像表单的东西。

  • 表单的 submit 事件是非常有用的。例如,它允许在没有提交按钮的情况下捕获“Enter”键,并允许通过 submitter 属性来区分多个提交按钮(正如我们将在后面的 TODO 示例中看到的)。

  • 默认情况下,元素与它们所包含的表单相关联,但也可以使用 form 属性与文档中的任何其他表单相关联。这使我们能够在不对 DOM 树产生依赖的情况下进行表单关联。

  • 使用稳定的选择器有助于实现 UI 测试自动化。我们可以使用嵌套的 API 作为一种稳定的方式来钩住 DOM,而不管它的布局和层次结构如何。form > (fieldsets) > element 的层次结构可以作为你的文档的互动骨架。

CHACHA 和 HTML 模板

框架提供了它们自己表达可观察列表的方式。现在很多开发者也依赖提供这种功能的非框架库,如 MobX。

通用的可观察列表的主要问题在于它们是通用的。这以性能为代价增加了便利性,而且还需要特殊的开发者工具来调试那些库在后台做的复杂动作。

使用这些库并理解它们的作用是可以的,无论选择什么样的 UI 框架,它们都是有用的,但使用替代方案可能不会更复杂,而且可以避免一些在你试图推出自己的模型时产生的陷阱。

变化通道(或 CHACHA)

CHACHA——也被称为变化通道(Changes Channel)——是一个双向流,其目的是通知意图方向和观察方向的变化。

  • 在意图方向上,UI 将用户意图的变化通知给模型。

  • 在观察方向上,模型将对模型所做的改变通知给 UI,而这些改变需要显示给用户。

这也许是一个有趣的名字,但它不是一个复杂或新颖的模式。双向流在 Web 和软件中随处可见(例如,MessagePort)。在这种情况下,我们正在创建一个双向流,它有一个特殊的目的:向 UI 报告实际的模型变化,并向模型报告意图。

CHACHA 的接口通常可以从应用的规范中导出,而不需要任何 UI 代码。

例如,一个允许你添加和删除联系人并从服务器加载初始列表的应用程序(带有刷新选项)可以有一个 CHACHA,它看起来像这样:

interface Contact {  id: string;  name: string;  email: string;}// "Observe" Directioninterface ContactListModelObserver {  onAdd(contact: Contact);  onRemove(contact: Contact);  onUpdate(contact: Contact);}// "Intent" Directioninterface ContactListModel {  add(contact: Contact);  remove(contact: Contact);  reloadFromServer();  }

请注意,这两个接口中的所有函数都是无效的,只接收普通对象。这是故意的。CHACHA 被构建成一个通道,有两个端口来发送消息,这使得它可以在 EventSource、HTML MessageChannel、服务工作者或任何其他协议中工作。

CHACHA 的好处是,它们很容易测试。你发送动作并期待对观察者的特定调用作为回报。

列表项的 HTML 模板元素

HTML 模板是存在于 DOM 中的特殊元素,但不会被显示。它们的目的是生成动态元素。

当我们使用 template 元素时,我们可以避免在 JavaScript 中创建元素和填充它们的所有模板代码。

下面将使用 template 为列表添加名称:

<ul id="names">  <template>   <li><label class="name" />li>  template>ul><script>  function addName(name) {    const list = document.querySelector('#names');    const item = list.querySelector('template').content.cloneNode(true).firstElementChild;    item.querySelector('label').innerText = name;    list.appendChild(item);  }script>

通过使用列表项的 template 元素,我们可以在原始 HTML 中看到列表项——它不是用 JSX 或其他语言“渲染”的。你的 HTML 文件现在包含了应用程序的所有 HTML——静态部分是渲染的 DOM 的一部分,而动态部分在模板中表达,准备在时机成熟时被克隆并追加到文档中。

集大成者:TodoMVC

TodoMVC 是一个 TODO 列表的应用规范,用于展示不同的框架。TodoMVC 模板带有现成的 HTML 和 CSS,帮助你专注于框架。

你可以在 GitHub 资源库中使用这个结果,并且可以获得完整的源代码。

从规范派生的 CHACHA 开始

我们将从规范开始,并使用它来构建 CHACHA 接口:

interface Task {   title: string;   completed: boolean;}
interface TaskModelObserver { onAdd(key: number, value: Task); onUpdate(key: number, value: Task); onRemove(key: number); onCountChange(count: {active: number, completed: number});}
interface TaskModel { constructor(observer: TaskModelObserver); createTask(task: Task): void; updateTask(key: number, task: Task): void; deleteTask(key: number): void; clearCompleted(): void; markAll(completed: boolean): void;}

任务模型中的函数直接来自规范和用户可以做的事情(清除已完成的任务,将所有任务标记为已完成或正在进行,获得正在进行和已完成的计数)。

请注意,它遵循 CHACHA 的准则。

  • 有两个界面,一个是动作的,一个是观察的。

  • 所有的参数类型都是基元或普通对象(很容易翻译成 JSON)。

  • 所有的函数都返回 void。

TodoMVC 的实现使用 localStorage 作为后端。

该模型非常简单,与关于 UI 框架的讨论没有多大关系。它在需要的时候保存到 localStorage,并在某些情况发生变化时向观察者触发回调,这些变化可能是用户操作的结果,也可能是模型第一次从 localStorage 加载的时候。

精简的、面向表单的 HTML

接下来,我将采用 TodoMVC 模板,并将其修改为面向表单的模板:表单的层次结构,输入和输出元素代表可以用 JavaScript 改变的数据。

我怎么知道某个东西是否需要成为表单元素?作为一个经验法则,如果它与模型中的数据绑定,那么它就应该是一个表单元素。

完整的 HTML 文件是可用的,但这里是其主要部分:

<section class="todoapp">   <header class="header">       <h1>todosh1>       <form name="newTask">           <input name="title" type="text" placeholder="What needs to be done?" autofocus>       form>   header>
<main> <form id="main">form> <input type="hidden" name="filter" form="main" /> <input type="hidden" name="completedCount" form="main" /> <input type="hidden" name="totalCount" form="main" /> <input name="toggleAll" type="checkbox" form="main" />
<ul class="todo-list"> <template> <form class="task"> <li> <input name="completed" type="checkbox" checked> <input name="title" readonly /> <input type="submit" hidden name="save" /> <button name="destroy">Xbutton> li> form> template> ul> main>
<footer> <output form="main" name="activeCount">0output> <nav> <a name="/" href="#/">Alla> <a name="/active" href="#/active">Activea> <a name="/completed" href="#/completed">Completeda> nav> <input form="main" type="button" name="clearCompleted" value="Clear completed" /> footer>section>

此 HTML 包括以下内容:

  • 我们有一个 main 表单,其中有所有的全局输入和按钮,还有一个新的表单用于创建一个新任务。请注意,我们使用 form 属性将元素与表单联系起来,以避免表单中的元素嵌套。

  • template 元素代表一个列表项,它的根元素是另一个表单,代表与特定任务相关的互动数据。当任务被添加时,这个表单将通过克隆模板的内容而被重复。

  • 隐藏的输入表示不直接显示的数据,但用于样式设计和选择。

注意这个 DOM 是如何简洁的。它没有在其元素中散布类。它包括应用程序所需的所有元素,以合理的层次结构排列。多亏了隐藏的输入元素,你已经可以很好地感觉到以后文档中可能会有什么变化。

这个 HTML 不知道它将如何被样式化,也不知道它到底与什么数据绑定。让 CSS 和 JavaScript 为你的 HTML 工作,而不是让你的 HTML 为某个特定的造型机制工作。这将使你在改变设计时变得更加容易。

最小控制器 JavaScrip

现在我们在 CSS 中已经有了大部分的反应性,在模型中也有了列表处理,剩下的就是控制器的代码了,也就是把所有的东西固定在一起的“胶带”。在这个小程序中,控制器的 JavaScript 大约是 40 行。

下面是一个版本,每个部分都有解释:

import TaskListModel from './model.js';
const model = new TaskListModel(new class {

上面,我们创建了一个新模型。

onAdd(key, value) {   const newItem = document.querySelector('.todo-list template').content.cloneNode(true).firstElementChild;   newItem.name = `task-${key}`;   const save = () => model.updateTask(key,  Object.fromEntries(new FormData(newItem)));   newItem.elements.completed.addEventListener('change', save);   newItem.addEventListener('submit', save);   newItem.elements.title.addEventListener('dblclick', ({target}) => target.removeAttribute('readonly'));   newItem.elements.title.addEventListener('blur', ({target}) => target.setAttribute('readonly', ''));   newItem.elements.destroy.addEventListener('click', () => model.deleteTask(key));   this.onUpdate(key, value, newItem);   document.querySelector('.todo-list').appendChild(newItem);}

当一个项目被添加到模型中,我们在用 UI 中创建其相应的列表项。

在上面的代码段中,我们克隆了项目 template 的内容,为一个特定的项目分配了事件监听器,并将新的项目添加到列表中。

注意,这个函数,以及 onUpdate、onRemove 和 onCountChange,都是要从模型中调用的回调。

onUpdate(key, {title, completed}, form = document.forms[`task-${key}`]) {   form.elements.completed.checked = !!completed;   form.elements.title.value = title;   form.elements.title.blur();}

当一个项目被更新时,我们设置它的 completed 和 title 值,然后 blur(退出编辑模式)。

onRemove(key) { document.forms[`task-${key}`].remove(); }

当从模型中移除一个项时,我们将从视图中移除其对应的列表项。

onCountChange({active, completed}) {   document.forms.main.elements.completedCount.value = completed;   document.forms.main.elements.toggleAll.checked = active === 0;   document.forms.main.elements.totalCount.value = active + completed;   document.forms.main.elements.activeCount.innerHTML = `${active} item${active === 1 ? '' : 's'} left`;}

在上面的代码中,当完成的或活动的项目数量发生变化时,我们设置适当的输入来触发 CSS 反应,并格式化显示计数的输出。

const updateFilter = () => filter.value = location.hash.substr(2);window.addEventListener('hashchange', updateFilter);window.addEventListener('load', updateFilter);

而我们从 hash 片段中更新过滤器(以及在启动时)。我们在上面所做的只是设置一个表单元素的值:CSS 处理其余部分。

document.querySelector('.todoapp').addEventListener('submit'e => e.preventDefault(), {capture: true});

在这里,我们确保当表单被提交时我们不会重新加载页面。这一行代码把这个应用程序变成了一个 SPA。

document.forms.newTask.addEventListener('submit', ({target: {elements: {title}}}) =>       model.createTask({title: title.value}));document.forms.main.elements.toggleAll.addEventListener('change', ({target: {checked}})=>    model.markAll(checked));document.forms.main.elements.clearCompleted.addEventListener('click', () =>    model.clearCompleted());

而这就处理了主要的操作(创建、标记所有、清除完成)。

与 CSS 的反应性

完整的 CSS 文件可以供你查看。

CSS 处理了规范中的很多要求(做了一些有利于无障碍的修正)。我们来看看一些示例。

根据规范,“X”(destroy)按钮只在悬停时显示。我还添加了一个辅助位,使它在任务被聚焦时可见。

.task:not(:hover:focus-within) button[name="destroy"] { opacity0 }

当 filter 链接是当前链接时,它会得到一个红色边框:

.todoapp input[name="filter"][value=""] ~ footer a[href$="#/"] 。nav a:target {   border-color: #CE4646;}

注意,我们可以使用链接元素的 href 作为部分属性选择器 -- 不需要 JavaScript 来检查当前的过滤器,并在适当的元素上设置一个 selected 类。

我们还使用了 :target 选择器,这让我们不必担心是否要添加过滤器。

title 输入的视图和编辑样式根据其只读模式而改变:

.task input[name="title"]:read-only {}
.task input[name="title"]:not(:read-only) {}

过滤(即只显示活动的和已完成的任务)是用选择器完成的:

input[name="filter"][value="active"] ~ * .task      :is(input[name="completed"]:checked, input[name="completed"]:checked ~ *),input[name="filter"][value="completed"] ~ * .task     :is(input[name="completed"]:not(:checked), input[name="completed"]:not(:checked) ~ *) {   display: none;}

上面的代码可能看起来有点冗长,用 Sass 这样的 CSS 预处理程序可能更容易阅读。但它所做的事情很简单:如果过滤器处于 active 状态,而 completed 的复选框被选中,或者相反,那么我们就会隐藏复选框及其同级。

我选择在 CSS 中实现这个简单的过滤器,以显示它能走多远,但如果它开始变得棘手,那么把它移到模型中是完全有意义的。

总结及要点

我相信,框架为实现复杂的任务提供了方便的方法,而且它们有超越技术的好处,比如使一组开发人员向特定的风格和模式看齐。Web 平台提供了许多选择,而采用一个框架可以让每个人至少部分地在这些选择上达成一致,这是有价值的。另外,声明式编程的优雅性也是值得称道的,而且组件化的大特点也不是我在这篇文章中所处理的。

但请记住,替代模式是存在的,通常成本较低,而且不一定需要较少的开发者经验。允许自己对这些模式感到好奇,即使你决定在使用框架时从它们中挑选。

模式概述
  • 保持 DOM 树的稳定。它启动了一个连锁反应,使事情变得简单。

  • 如果可以的话,依靠 CSS 的反应性而不是 JavaScript。

  • 使用表单元素作为表示互动数据的主要方式。

  • 使用 HTML template 元素而不是 JavaScript 生成的模板。

  • 使用双向的变化流作为模型的接口。

作者简介:

Noam Rosenthal,Web 平台顾问,WebKit 和 Chromium 的贡献者,标准编辑,也是经验丰富的 Web 开发者。他的工作主要是在 Web 开发和浏览器 / 标准开发之间架起桥梁。

原文链接:

https://www.smashingmagazine.com/2022/02/web-frameworks-guide-part2/


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