Web Components 上手指南
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2021-02-27 23:23
Element（Vue） Ant Design（React）
这些组件库的出现，让我们可以直接使用已经封装好的组件，而且在开源社区的帮助下，出现了很多的模板项目（ vue-element-admin、Ant Design Pro ），能让我们快速的开始一个项目。
虽然 React、Vue 为我们的组件开发提供了便利，但是这两者在组件的开发思路上，一个是自创的 JSX 语法，一个是特有的单文件模板的语法，两者的目标都是想提供一种组件的封装方法。毕竟都有其原创的东西在里面，和我们刚开始接触的 Web 基础的 HTML、CSS、JS 的方式还是有些出入的。今天介绍的就是，通过 HTML、CSS、JS 的方式来实现自定义的组件，也是目前浏览器原生提供的方案：Web Components。
什么是 Web Components？
Web Components 本身不是一个单独的规范，而是由一组DOM API 和 HTML 规范所组成，用于创建可复用的自定义名字的 HTML 标签，并且可以直接在你的 Web 应用中使用。
代码的复用一直都是我们追求的目标，在 JS 中可复用的代码我们可以封装成一个函数，但是对于复杂的HTML（包括相关的样式及交互逻辑），我们一直都没有比较好的办法来进行复用。要么借助后端的模板引擎，要么借助已有框架对 DOM API 的二次封装，而 Web Components 的出现就是为了补足浏览器在这方面的能力。
如何使用 Web Components？
Web Components 中包含的几个规范，都已在 W3C 和 HTML 标准中进行了规范化，主要由三部分组成：
Custom elements（自定义元素）：一组 JavaScript API，用来创建自定义的 HTML标签，并允许标签创建或销毁时进行一些操作； Shadow DOM（影子DOM）：一组 JavaScript API，用于将创建的 DOM Tree 插入到现有的元素中，且 DOM Tree 不能被外部修改，不用担心元素被其他地方影响； HTML templates（HTML模板）：通过 <template>、<slot>直接在 HTML 文件中编写模板，然后通过 DOM API 获取。
Custom elements（自定义元素）
浏览器提供了一个方法：customElements.define() ， 来进行自定义标签的定义。该方法接受三个参数：
自定义元素的名称，一个 DOMString 标准的字符串，为了防止自定义元素的冲突，必须是一个带短横线连接的名称（ e.g. custom-tag）。定义自定义元素的一些行为，类似于 React、Vue 中的生命周期。 扩展参数（可选），该参数类型为一个对象，且需要包含 extends属性，用于指定创建的元素继承自哪一个内置元素（e.g. { extends: 'p' }）。
下面通过一些例子，演示其用法，完整代码放到了 JS Bin 上。
创建一个新的 HTML 标签
先看看如何创建一个全新的自定义元素。
class HelloUser extends HTMLElement {
constructor() {
// 必须调用 super 方法
super();
// 创建一个 div 标签
const $box = document.createElement("p");
let userName = "User Name";
if (this.hasAttribute("name")) {
// 如果存在 name 属性，读取 name 属性的值
userName = this.getAttribute("name");
}
// 设置 div 标签的文本内容
$box.innerText = `Hello ${userName}`;
// 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
const shadow = this.attachShadow({ mode: "open" });
shadow.appendChild($box);
}
}
// 定义一个名为 <hello-user /> 的元素
customElements.define("hello-user", HelloUser);
<hello-user name="Shenfq"></hello-user>
这时候页面上就会生成一个 <p> 标签，其文本内容为：Hello Shenfq。这种形式的自定义元素被称为：Autonomous custom elements，是一个独立的元素，可以在 HTML 中直接使用。
扩展已有的 HTML 标签
我们除了可以定义一个全新的 HTML 标签，还可以对已有的 HTML 标签进行扩展，例如，我们需要封装一个与 <ul> 标签能力类似的组件，就可以使用如下方式：
class SkillList extends HTMLUListElement {
constructor() {
// 必须调用 super 方法
super();
if (
this.hasAttribute("skills") &&
this.getAttribute("skills").includes(',')
) {
// 读取 skills 属性的值
const skills = this.getAttribute("skills").split(',');
skills.forEach(skill => {
const item = document.createElement("li");
item.innerText = skill;
this.appendChild(item);
})
}
}
}
// 对 <ul> 标签进行扩展
customElements.define("skill-list", SkillList, { extends: "ul" });
<ul is="skill-list" skills="js,css,html"></ul>
对已有的标签进行扩展，需要用到 customElements.define 方法的第三个参数，且第二参数的类，也需要继承需要扩展标签的对应的类。使用的时候，只需要在标签加上 is 属性，属性值为第一个参数定义的名称。
生命周期
自定义元素的生命周期比较简单，一共只提供了四个回调方法：
connectedCallback：当自定义元素被插入到页面的 DOM 文档时调用。disconnectedCallback：当自定义元素从 DOM 文档中被删除时调用。adoptedCallback：当自定义元素被移动时调用。attributeChangedCallback: 当自定义元素增加、删除、修改自身属性时调用。
下面演示一下使用方法：
class HelloUser extends HTMLElement {
constructor() {
// 必须调用 super 方法
super();
// 创建一个 div 标签
const $box = document.createElement("p");
let userName = "User Name";
if (this.hasAttribute("name")) {
// 如果存在 name 属性，读取 name 属性的值
userName = this.getAttribute("name");
}
// 设置 div 标签的文本内容
$box.innerText = `Hello ${userName}`;
// 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
const shadow = this.attachShadow({ mode: "open" });
shadow.appendChild($box);
}
connectedCallback() {
console.log('创建元素')
// 5s 后移动元素到 iframe
setTimeout(() => {
const iframe = document.getElementsByTagName("iframe")[0]
iframe.contentWindow.document.adoptNode(this)
}, 5e3)
}
disconnectedCallback() {
console.log('删除元素')
}
adoptedCallback() {
console.log('移动元素')
}
}
<!-- 页面插入一个 iframe，将自定义元素移入其中 -->
<iframe width="0" height="0"></iframe>
<hello-user name="Shenfq"></hello-user>
在元素被创建后，等待 5s，然后将自定义元素移动到 iframe 文档中，这时候能看到控制台会同时出现 删除元素、移动元素 的 log。
Shadow DOM（影子DOM）
在前面介绍自定义元素的时候，已经用到了 Shadow DOM。Shadow DOM 的作用是让内部的元素与外部隔离，让自定义元素的结构、样式、行为不受到外部的影响。
我们可以看到前面定义的 <hello-user> 标签，在控制台的 Elements 内，会显示一个 shadow-root ，表明内部是一个 Shadow DOM。
其实 Web Components 没有提出之前，浏览器内部就有使用 Shadow DOM 进行一些内部元素的封装，例如 <video> 标签。我们需要现在控制台的配置中，打开 Show user agent ashdow DOM 开关。
然后在控制台的 Elements 内，就能看到 <video> 标签内其实也有一个 shadow-root。
创建 Shadow DOM
我们可以在任意一个节点内部创建一个 Shadow DOM，在获取元素实例后，调用 Element.attachShadow() 方法，就能将一个新的 shadow-root 附加到该元素上。
该方法接受一个对象，且只有一个 mode 属性，值为 open 或 closed，表示 Shadow DOM 内的节点是否能被外部获取。
<div id="root"></div>
<script>
// 获取页面的
const $root = document.getElementById('root');
const $p = document.createElement('p');
$p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
const shadow = $root.attachShadow({mode: 'open'});
shadow.appendChild($p);
</script>
mode 的差异
前面提到了 mode 值为 open 或 closed，主要差异就是是否可以使用 Element.shadowRoot 获取到 shadow-root 进行一些操作。
<div id="root"></div>
<script>
// 获取页面的
const $root = document.getElementById('root');
const $p = document.createElement('p');
$p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
const shadow = $root.attachShadow({mode: 'open'});
shadow.appendChild($p);
console.log('is open', $div.shadowRoot);
</script>
<div id="root"></div>
<script>
// 获取页面的
const $root = document.getElementById('root');
const $p = document.createElement('p');
$p.innerText = '创建一个 shadow 节点';
const shadow = $root.attachShadow({mode: 'closed'});
shadow.appendChild($p);
console.log('is closed', $div.shadowRoot);
</script>
HTML templates（HTML模板）
前面的案例中，有个很明显的缺陷，那就是操作 DOM 还是得使用 DOM API，相比起 Vue 得模板和 React 的 JSX 效率明显更低，为了解决这个问题，在 HTML 规范中引入了 <tempate> 和 <slot> 标签。
使用模板
模板简单来说就是一个普通的 HTML 标签，可以理解成一个 div，只是这个元素内的所以内容不会展示到界面上。
<template id="helloUserTpl">
<p class="name">Name</p>
<a target="blank" class="blog">##</a>
</template>
在 JS 中，我们可以直接通过 DOM API 获取到该模板的实例，获取到实例后，一般不能直接对模板内的元素进行修改，要调用 tpl.content.cloneNode 进行一次拷贝，因为页面上的模板并不是一次性的，可能其他的组件也要引用。
// 通过 ID 获取标签
const tplElem = document.getElementById('helloUserTpl');
const content = tplElem.content.cloneNode(true);
我们在获取到拷贝的模板后，就能对模板进行一些操作，然后再插入到 Shadow DOM 中。
<hello-user name="Shenfq" blog="http://blog.shenfq.com" />
<script>
class HelloUser extends HTMLElement {
constructor() {
// 必须调用 super 方法
super();
// 通过 ID 获取标签
const tplElem = document.getElementById('helloUserTpl');
const content = tplElem.content.cloneNode(true);
if (this.hasAttribute('name')) {
const $name = content.querySelector('.name');
$name.innerText = this.getAttribute('name');
}
if (this.hasAttribute('blog')) {
const $blog = content.querySelector('.blog');
$blog.innerText = this.getAttribute('blog');
$blog.setAttribute('href', this.getAttribute('blog'));
}
// 创建一个 shadow 节点，创建的其他元素应附着在该节点上
const shadow = this.attachShadow({ mode: "closed" });
shadow.appendChild(content);
}
}
// 定义一个名为 <hello-user /> 的元素
customElements.define("hello-user", HelloUser);
</script>
添加样式
<template> 标签中可以直接插入 <style> 标签在，模板内部定义样式。
<template id="helloUserTpl">
<style>
:host {
display: flex;
flex-direction: column;
width: 200px;
padding: 20px;
background-color: #D4D4D4;
border-radius: 3px;
}
.name {
font-size: 20px;
font-weight: 600;
line-height: 1;
margin: 0;
margin-bottom: 5px;
}
.email {
font-size: 12px;
line-height: 1;
margin: 0;
margin-bottom: 15px;
}
</style>
<p class="name">User Name</p>
<a target="blank" class="blog">##</a>
</template>
其中 :host 伪类用来定义 shadow-root的样式，也就是包裹这个模板的标签的样式。
占位元素
占位元素就是在模板中的某个位置先占据一个位置，然后在元素插入到界面上的时候，在指定这个位置应该显示什么。
<template id="helloUserTpl">
<p class="name">User Name</p>
<a target="blank" class="blog">##</a>
<!--占位符-->
<slot name="desc"></slot>
</template>
<hello-user name="Shenfq" blog="http://blog.shenfq.com">
<p slot="desc">欢迎关注公众号：更了不起的前端</p>
</hello-user>
这里用的用法与 Vue 的 slot 用法一致，不做过多的介绍。
总结
到这里 Web Components 的基本用法就介绍得差不多了，相比于其他的支持组件化方案的框架，使用 Web Components 有如下的优点：
浏览器原生支持，不需要引入额外的第三方库； 真正的内部私有化的 CSS，不会产生样式的冲突； 无需经过编译操作，即可实现的组件化方案，且与外部 DOM 隔离；
Web Components 的主要缺点就是标准可能还不太稳定，例如文章中没有提到的模板的模块化方案，就已经被废除，现在还没有正式的方案引入模板文件。而且原生的 API 虽然能用，但是就是不好用，要不然也不会出现 jQuery 这样的库来操作 DOM。好在现在也有很多基于 Web Components 实现的框架，后面还会开篇文章专门讲一讲使用 Web Components 的框架 lit-html、lit-element。
好啦，今天的文章就到这里了，希望大家能有所收获。