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都2024年了，做WEB開發(fā)的還不知道 Web Components 呢！

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admin

2024年3月27日 16:37 本文熱度 1235

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，帶來了層出不窮的新概念和框架，尤其是在前端開發(fā)領(lǐng)域，新技術(shù)的出現(xiàn)如同浪潮般一波接一波，例如 Vue3 和 Vite 的組合。而在這種技術(shù)快速更新的環(huán)境中，Web Components 作為一項(xiàng)已經(jīng)存在一段時(shí)間的技術(shù)，為什么仍然值得我們深入學(xué)習(xí)和探討呢？

---- 文章的篇幅可能較長(zhǎng)，借助目錄效果更好。

Web Components 是由 W3C 推動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，它得到了包括 Chrome、Firefox、Safari 和 Edge 在內(nèi)的主流瀏覽器的廣泛支持。不僅 Vue3 的更新就包括了對(duì) Web Components 的原生支持，現(xiàn)在面試也問 Web Components 話題，尤其是頻頻出現(xiàn) Shadow DOM。

這項(xiàng)技術(shù)的魅力在于，它允許開發(fā)者創(chuàng)建自定義、可重用的元素，這些元素可以在任何符合標(biāo)準(zhǔn)的 Web 應(yīng)用中無縫使用，而不受限于特定的框架（React、Vue）。如果你還對(duì) Web Components 比較陌生，那么現(xiàn)在是時(shí)候開始了解這項(xiàng)技術(shù)了。

Web Components 核心概念

Web Components 是一種瀏覽器原生支持的 Web 組件化技術(shù)，它允許開發(fā)者創(chuàng)建可重用的自定義元素，并且可以在任何支持 Web Components 的瀏覽器中使用。

Web Components 包括以下幾個(gè)核心概念：

Custom Elements（自定義元素）：允許開發(fā)者創(chuàng)建新的 HTML 元素，并且可以定義它的行為和樣式。
Shadow DOM（影子 DOM）：允許開發(fā)者封裝組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和樣式，避免全局命名空間的污染。
Templates（模板）：允許開發(fā)者定義一個(gè)可以在多個(gè)組件中重用的 HTML 結(jié)構(gòu)。
Slots（插槽）：允許開發(fā)者創(chuàng)建一個(gè)可插入內(nèi)容的占位符，以便在不同的組件中使用。

今天將圍繞這 4 個(gè)核心概念以及相關(guān)拓展，通過例子演示重點(diǎn)說一下 Web Components 是如何創(chuàng)建可重用的自定義元素的。

Custom Elements（自定義元素）

Web Components 最大的特性之一就是能將 HTML 封裝成 Custom Elements（自定義元素）。下面我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單的按鈕例子，看下它是怎么實(shí)現(xiàn)的。

創(chuàng)建自定義元素

首先，我們需要定義一個(gè)自定義元素。這可以通過使用 customElements.define() 方法來實(shí)現(xiàn)。在這個(gè)例子中，我們將創(chuàng)建一個(gè)名為 my-button 的自定義元素。

// main.js
class MyButton extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        button {
          background-color: #4CAF50;
          border: none;
          color: white;
          text-align: center;
          text-decoration: none;
          display: inline-block;
          font-size: 16px;
          margin: 4px 2px;
          cursor: pointer;
          padding: 10px 24px;
          border-radius: 4px;
        }
      </style>
      <button>Click Me!</button>
    `;
  }
}
customElements.define('my-button', MyButton);

現(xiàn)在我們已經(jīng)定義了一個(gè)名為 my-button 的自定義元素，我們可以在 HTML 文件中直接使用它。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Web Components Example</title>
</head>
<body>
  <my-button></my-button>

  <script src="./main.js"></script>
</body>
</html>

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè)名為 my-button 的自定義元素，并在 HTML 文件中直接使用它。這個(gè)自定義元素將渲染為一個(gè)綠色的按鈕，上面寫著“Click Me!”。

不止如此，CustomElements 還支持自定義元素行為（如添加點(diǎn)擊事件），也就是說既能封裝 UI 樣式，也是封裝 UI 交互。

const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
shadowRoot.querySelector('button').addEventListener('click', () => {
    alert('按鈕被點(diǎn)擊了！');
});

到這里為止，便實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單的 Web Components，詳細(xì)代碼見CustomElements^[1]。

生命周期回調(diào)方法

Custom Elements 也有一組生命周期回調(diào)方法（到這里是不是感覺 Web Component 就像 Vue、React似得，怎么還有生命周期？），這些方法在元素的不同生命周期階段被調(diào)用。這些生命周期方法允許你在元素的創(chuàng)建、插入文檔、更新和刪除等時(shí)刻執(zhí)行操作。

以下是自定義元素的一些主要生命周期回調(diào)方法：

constructor(): 構(gòu)造函數(shù)，在創(chuàng)建元素實(shí)例時(shí)調(diào)用。適用于執(zhí)行初始化操作，例如設(shè)置初始屬性、添加事件監(jiān)聽器或創(chuàng)建 Shadow DOM。
connectedCallback(): 當(dāng)自定義元素被插入到上下文時(shí)調(diào)用。適用于元素被插入到 DOM 時(shí)執(zhí)行的操作，例如獲取數(shù)據(jù)、渲染內(nèi)容或啟動(dòng)定時(shí)器。
disconnectedCallback(): 當(dāng)自定義元素從文檔中移除時(shí)調(diào)用。適用于元素從 DOM 中移除時(shí)執(zhí)行的操作，例如移除事件監(jiān)聽器或停止定時(shí)器。
attributeChangedCallback(attributeName, oldValue, newValue): 當(dāng)自定義元素的屬性被添加、移除或更改時(shí)調(diào)用。要使用這個(gè)回調(diào)，你需要在類中定義一個(gè)靜態(tài)的 observedAttributes 屬性，列出你想要監(jiān)聽的屬性。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子，展示了如何在自定義元素中使用這些生命周期方法：

class MyCustomElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    // 初始化操作，例如創(chuàng)建 Shadow DOM
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = '<p>這是一個(gè)自定義元素</p>';
  }
  connectedCallback() {
    // 元素被插入到 DOM 時(shí)執(zhí)行的操作
    console.log('Custom element connected to the DOM');
  }
  disconnectedCallback() {
    // 元素從 DOM 中移除時(shí)執(zhí)行的操作
    console.log('Custom element disconnected from the DOM');
  }
  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) {
    // 監(jiān)聽的屬性發(fā)生變化時(shí)執(zhí)行的操作
    console.log(`Attribute ${name} changed from ${oldValue} to ${newValue}`);
  }
  staticget observedAttributes() {
    // 返回一個(gè)數(shù)組，包含需要監(jiān)聽的屬性
    return ['my-attribute'];
  }
}
customElements.define('my-custom-element', MyCustomElement);

在 HTML 中使用這個(gè)自定義元素：

<my-custom-element my-attribute="value"></my-custom-element>

當(dāng) my-custom-element 被插入到 DOM 中時(shí)，connectedCallback 會(huì)被調(diào)用。如果元素被從 DOM 中移除，disconnectedCallback 會(huì)被調(diào)用。如果元素的 my-attribute 屬性發(fā)生變化，attributeChangedCallback 會(huì)被調(diào)用。

注意：監(jiān)聽的同時(shí)，也記得停止監(jiān)聽。比如說你可能需要在元素連接到 DOM 時(shí)開始監(jiān)聽事件，但是在元素?cái)嚅_連接時(shí)停止監(jiān)聽，避免內(nèi)存泄漏。

Shadow DOM（影子 DOM）

下面我們將繼續(xù)探討 Shadow DOM，它是 Web Components 的核心特性之一。

Shadow DOM

Shadow DOM 允許開發(fā)者創(chuàng)建一個(gè)封閉的 DOM 子樹，這個(gè)子樹與主文檔的 DOM 分離，這意味著 Shadow DOM 內(nèi)部的樣式和結(jié)構(gòu)不會(huì)受到外部的影響，也不會(huì)影響到外部。

在“Custom Elements（自定義元素）”的例子中，我們已經(jīng)簡(jiǎn)單使用了 Shadow DOM。

1、使用 innerHTML

通過設(shè)置 Shadow DOM 的 innerHTML 屬性，可以直接添加一個(gè)或多個(gè)元素。這種方式適用于從字符串模板快速填充 Shadow DOM。

class MyElementInnerHTML extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        p { color: black; }
      </style>
      <p>使用 innerHTML</p>
    `;
  }
}
customElements.define('my-element-inner', MyElementInnerHTML);

2、使用 createElement 和 appendChild

也可以使用 document.createElement 方法創(chuàng)建一個(gè)新元素，然后使用 appendChild 方法將其添加到 Shadow DOM 中。

const wrapper = document.createElement('p');
wrapper.textContent = '使用 createElement 和 appendChild';

var style = document.createElement('style');
style.textContent = `
p { color: gray; }
`;
// 引入外部樣式同樣可以使用 appendChild
// const linkElement = document.createElement('link');
// linkElement.setAttribute('rel', 'stylesheet');
// linkElement.setAttribute('href', 'style.css');
class MyElementAppend extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });

    shadowRoot.appendChild(wrapper);
    shadowRoot.appendChild(style);
    // shadowRoot.appendChild(linkElement);
  }
}
customElements.define('my-element-append', MyElementAppend);

3、template 方式

除上面兩種方式外，還可以使用模板元素 (<template>)添加，具體見下方 “Templates（模版）”。

Shadow Mode

其中在自定義元素的構(gòu)造函數(shù)中，我們調(diào)用了 attachShadow() 方法，并傳入了一個(gè)對(duì)象 { mode: 'open' }。這里的 mode 屬性決定了 Shadow DOM 的封裝模式，它有兩個(gè)可能的值：

open：允許外部訪問 Shadow DOM 的 API。
closed：不允許外部訪問 Shadow DOM 的 API。

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè) Shadow DOM，并向其中添加了一行文字和相關(guān)的樣式。由于 Shadow DOM 的封裝性，這些樣式只會(huì)在 my-element 元素內(nèi)部生效，不會(huì)影響到頁面上的其他元素（樣式隔離）。

下面我們更詳細(xì)地探討 Shadow DOM 是否允許外部訪問,的兩種封裝模式：open 和 closed。

1、Shadow Mode：open 模式

當(dāng)使用 open 模式創(chuàng)建 Shadow DOM 時(shí)，外部腳本可以通過 Element.shadowRoot 屬性訪問 Shadow DOM 的根節(jié)點(diǎn)。

這意味著你可以從外部查詢、修改 Shadow DOM 內(nèi)部的元素和樣式。下面是一個(gè)使用 open 模式的例子：

class OpenMyElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    // 創(chuàng)建一個(gè) open 模式的 Shadow DOM
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        p { color: red; }
      </style>
      <p>這是一個(gè) open 模式的 Shadow DOM</p>
    `;
  }
}
customElements.define('open-my-element', OpenMyElement);

// 在外部訪問 Shadow DOM
const element = document.querySelector('open-my-element');
console.log(element.shadowRoot); // 輸出 ShadowRoot 對(duì)象

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè)自定義元素 open-my-element，它有一個(gè) open 模式的 Shadow DOM。由于模式是 open，我們可以在外部通過 element.shadowRoot 訪問 Shadow DOM 的根節(jié)點(diǎn)，并進(jìn)行進(jìn)一步的操作，比如添加或刪除子元素，修改樣式等。

2、Shadow Mode：closed 模式

當(dāng)使用 closed 模式創(chuàng)建 Shadow DOM 時(shí)，外部腳本無法通過 Element.shadowRoot 屬性訪問 Shadow DOM 的根節(jié)點(diǎn)。

這意味著 Shadow DOM 內(nèi)部的元素和樣式對(duì)外部是完全隱藏的，無法從外部直接訪問或修改。下面是一個(gè)使用 closed 模式的例子：

class ClosedMyElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    // 創(chuàng)建一個(gè) closed 模式的 Shadow DOM
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'closed' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        p { color: blue; }
      </style>
      <p>這是一個(gè) closed 模式的 Shadow DOM</p>
    `;
  }
}
customElements.define('closed-my-element', ClosedMyElement);

// 在外部嘗試訪問 Shadow DOM
const element = document.querySelector('closed-my-element');
console.log(element.shadowRoot); // 輸出 null

在這個(gè)例子中，我們創(chuàng)建了一個(gè)自定義元素 closed-mode-element，它有一個(gè) closed 模式的 Shadow DOM。由于模式是 closed，當(dāng)我們嘗試在外部通過 element.shadowRoot 訪問 Shadow DOM 的根節(jié)點(diǎn)時(shí)，將得到 null。

open 和 closed 模式?jīng)Q定了 Shadow DOM 的封裝程度：

open 模式允許外部訪問 Shadow DOM 的 API，這意味著你可以從外部查詢和修改 Shadow DOM 內(nèi)部的元素和樣式。
closed 模式不允許外部訪問 Shadow DOM 的 API，這意味著 Shadow DOM 內(nèi)部的元素和樣式對(duì)外部是完全隱藏的，無法從外部直接訪問或修改。

選擇哪種模式取決于你的具體需求。如果你希望組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和樣式完全對(duì)外部隱藏，使用 closed 模式是更好的選擇。如果你需要從外部訪問和修改組件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和樣式，使用 open 模式會(huì)更合適。

完整代碼，詳見ShadowDOM^[2]。

其外，Shadow DOM 還支持更高級(jí)的用法，比如可以將 Shadow DOM 分割成多個(gè) Shadow Trees，使用 slots（插槽）來插入內(nèi)容，以及使用 template（模板）來定義可重用的 HTML 結(jié)構(gòu)。

Slots（插槽）

Slots 是一種特殊類型的元素，它允許你將內(nèi)容從組件的一個(gè)部分傳遞到另一個(gè)部分，增加了組件的靈活性。它使得 Web Components 自定義元素，更加的靈活。

基礎(chǔ)使用

例如，我們可以修改 my-button 組件，使其允許用戶自定義按鈕文本：

class MyButton extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        /* ...樣式代碼保持不變... */
      </style>
      <button>
          <slot>Click Me!</slot>
      </button>
    `;
  }
}
customElements.define('my-button', MyButton);

現(xiàn)在，當(dāng)我們?cè)?HTML 中使用 my-button 時(shí)，我們可以向其中插入任何內(nèi)容，它會(huì)替換掉 <slot> 標(biāo)簽：

<my-button>Slots Custom Text</my-button>

命名插槽

在開發(fā)中，我們更多的還會(huì)遇到不同情況下，選擇插入的內(nèi)容，這里就用到了命名插槽，使用起來非常方便。

class MyButtonName extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    shadowRoot.innerHTML = `
      <style>
        /* ...樣式代碼保持不變... */
      </style>
      <button>
        <slot name="element-name"></slot>
        <slot name="element-age"></slot>
        <slot name="element-email"></slot>
      </button>
    `;
  }
}
customElements.define('my-button-name', MyButtonName);

<my-button-name>
    <span slot="element-name">element-name</span>
</my-button-name>
<my-button-name>
    <span slot="element-age">element-age</span>
</my-button-name>
<my-button-name>
    <span slot="element-email">element-email</span>
</my-button-name>

是不是很方便，很靈活！！具體代碼詳見Web Components Slots^[3]。

Templates（模板）

Templates 允許你定義一個(gè)可以在多個(gè)組件中重用的 HTML 結(jié)構(gòu)。你可以將模板放在 HTML 文件中的任何位置，并通過 JavaScript 動(dòng)態(tài)地實(shí)例化它們：

<my-button></my-button>

<template id="my-button-template">
  <style>
    /* ...樣式代碼保持不變... */
  </style>
  <button>
      <slot>Click Me!</slot>
  </button>
</template>

在 JavaScript 中，你可以這樣使用模板：

class MyButton extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadowRoot = this.attachShadow({ mode: 'open' });
    const template = document.getElementById('my-button-template');
    // 使用`cloneNode()` 方法添加了拷貝到 Shadow root 根節(jié)點(diǎn)上。
    shadowRoot.appendChild(template.content.cloneNode(true));
  }
}
customElements.define('my-button', MyButton);

這樣，你就可以在不同的組件中重用同一個(gè)模板，從而提高代碼的可維護(hù)性和重用性。具體代碼下詳見Web Components Templates^[4]。

相關(guān)拓展

Web Components 兼容性

Web Components 是一組用于構(gòu)建可復(fù)用組件的技術(shù)，包括 Custom Elements, Shadow DOM, HTML Templates 等。這些技術(shù)的出現(xiàn)，使得開發(fā)者能夠更好地組織，去開發(fā)復(fù)雜的網(wǎng)頁應(yīng)用。然而，由于這些技術(shù)相對(duì)較新，不同瀏覽器的支持情況不盡相同，因此兼容性問題也是我們需要重點(diǎn)關(guān)注的方向。

Custom Elements

Shadow DOM

HTML Templates

從上面可以看出，現(xiàn)階段市場(chǎng)上大部分的瀏覽器已經(jīng)都原生支持了 Web Components 的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。但是如果說出現(xiàn)了兼容性問題，我們應(yīng)該怎么處理？

Polyfills

對(duì)于舊版瀏覽器不支持的兼容性情況，可以考慮使用 polyfill 來實(shí)現(xiàn)兼容性。Polyfills 是一種代碼注入技術(shù)，使得瀏覽器可以支持新的標(biāo)準(zhǔn) API。對(duì)于不支持 Web Components 的瀏覽器，我們可以用 Polyfills 讓這些瀏覽器可以支持 Web Components。

這里我們可以用到 webcomponents.js^[5] 庫，它可以實(shí)現(xiàn)兼容 Custom Elements、Shadow DOM 和 HTML Templates 標(biāo)準(zhǔn)，讓我們?cè)陂_發(fā)時(shí)不必考慮兼容性問題。

npm install @webcomponents/webcomponentsjs

<!-- load webcomponents bundle, which includes all the necessary polyfills -->
<script src="node_modules/@webcomponents/webcomponentsjs/webcomponents-bundle.js"></script>

<!-- load the element -->
<script type="module" src="my-element.js"></script>

<!-- use the element -->
<my-element></my-element>

具體配置詳情，見polyfills webcomponents^[6]。

React 與 Vue

相信大家也比較關(guān)心 Web Components 與現(xiàn)有框架（如 React、Vue）相比有哪些優(yōu)勢(shì)？以及各自適用場(chǎng)景？

首先，Web Components 是一組 Web 平臺(tái) API，允許開發(fā)者創(chuàng)建可重用的自定義元素，而無需依賴于任何特定的框架。與現(xiàn)有的前端框架，Web Components 有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

標(biāo)準(zhǔn)化：Web Components 是基于 Web 標(biāo)準(zhǔn)（如 Custom Elements、Shadow DOM 和 HTML Templates）構(gòu)建的，這意味著它們得到了瀏覽器廠商的直接支持，而不依賴于任何特定的庫或框架。
輕量級(jí)：Web Components 不需要額外的庫或框架即可工作，這可以減少應(yīng)用程序的依賴性和大小，特別是在不需要框架其他功能的情況下。
封裝性：通過 Shadow DOM，Web Components 可以將標(biāo)記結(jié)構(gòu)、樣式和腳本封裝在一起，避免全局樣式和腳本的沖突，保證了組件的獨(dú)立性和重用性。
易于集成：Web Components 可以與現(xiàn)有的框架（如 React 和 Vue）集成，開發(fā)者可以在這些框架中使用 Web Components，或者將現(xiàn)有的框架組件封裝成 Web Components 以供其他項(xiàng)目使用。

然而，Web Components 也有其局限性，例如：

生態(tài)系統(tǒng)：與 React 和 Vue 等成熟框架相比，Web Components 的生態(tài)系統(tǒng)較小，社區(qū)支持和資源可能不如這些框架豐富。
功能限制：Web Components 本身不提供狀態(tài)管理、路由等高級(jí)功能，這些通常需要額外的庫或框架來實(shí)現(xiàn)。
性能：對(duì)于復(fù)雜的應(yīng)用程序，一些框架（如 React）通過虛擬 DOM 等技術(shù)提供了更高的性能優(yōu)化，而 Web Components 需要開發(fā)者手動(dòng)優(yōu)化。

總的來說，Web Components 提供了一種標(biāo)準(zhǔn)化且框架無關(guān)的方式來構(gòu)建組件，適合組件庫的開發(fā)。而框架如 React、Vue 則在生態(tài)系統(tǒng)支持、開發(fā)體驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理方面有明顯優(yōu)勢(shì)，適合快速開發(fā)復(fù)雜的應(yīng)用程序。

實(shí)際應(yīng)用案例

Vue3: Vue3 引入了對(duì) Web Components 的原生支持，通過所謂的 “Vue Components”，它允許將 Vue 組件轉(zhuǎn)換為 Web Components。
MicroApp^[7]：基于 Web Components 的一款簡(jiǎn)約、高效、功能強(qiáng)大的微前端框架。
Twitter^[8]：Twitter 2016 年開始將自己的嵌入式推文從 iframe 切換成 ShadowDOM，減少了內(nèi)存消耗、加快了渲染速度，并批量渲染的時(shí)候保持絲滑。
svelte + vite 開發(fā) Web Components^[9]：通過 svelte + vite 快速搭建 web components 的項(xiàng)目。
使用 Polymer 構(gòu)建 Web Components^[10]：用于構(gòu)建 Web Component，它提供了一套工具和 API，能夠更容易地創(chuàng)建自定義元素。

參考資料

**MDN Web Docs - Web Components 入門**^[11]
你不知道的 Web Components - 現(xiàn)狀^[12]
自定義元素 v1 - 可重復(fù)使用的網(wǎng)絡(luò)組件^[13]
Web Components Tutorial for Beginners \[2019\]^[14]

總結(jié)

Web Components 是 W3C 推動(dòng)的標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)，它通過自定義元素的方式，允許開發(fā)者在瀏覽器中直接使用。這種技術(shù)通過 Shadow DOM 實(shí)現(xiàn)了組件化 DOM 隔離和樣式隔離，確保了組件的獨(dú)立性和可重用性，這些特性被現(xiàn)有很多借鑒和使用。

該文章在 2024/3/27 16:37:49 編輯過

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