前言

本文将介绍如何在不使用vue-router提供的router-view的情况下，实现一个渲染路由对应组件的navigator控件，并逐步增加主副舞台区分、页面缓存、页面切换动画、左滑返回支持等功能。

本组件的源码位于我的github: https://github.com/lqt0223/navigator-demo/blob/master/src/components/Navigator.vue

本组件的demo: https://navigator-demo.herokuapp.com/#/view1 （建议在移动设备上打开（在iOS设备上使用Safari等浏览器打开时可能遇到左滑返回冲突的问题），或使用chrome dev tool，在手机模式下打开以支持触摸事件）

需求

笔者所在公司所开发的webapp为单页面应用，原来使用的框架为Backbone。
此app使用了现在流行的上部header，中部content，下部tabbar的布局形式。

这种布局一般需要header, content, tabbar具有以下的渲染逻辑

tabbar在app运行期间只实例化一次
header与content为一一对应关系，不同的视图对应不同的标题
点击tabbar的按钮后，所呈现的视图为app中的主视图
- 例如下图中tabbar上有五个按钮，那么app中就有5个主视图
- 主视图一般分配给app中最主要的、最先给用户展示的功能的呈现，例如“我的信息”、“商品列表”、“首页推荐”等
- 主视图在app运行期间只应该被实例化一次。例如用户第一次打开首页时，可以通过API调用来渲染首页上的动态内容；第二次打开首页时，则只渲染之间缓存的页面，此页面的created, mounted等生命周期函数都不应被调用
- 在app的主视图之间切换时，不需要动画效果
点击content或header中的按钮后，所呈现的视图为app中的副视图
- 副视图是除主视图以外，其他的功能页面所使用的视图
- 副视图一般分配给app中次要的、设计具体数据展示的、或者流程较长的功能的呈现，例如“某一商品的详情介绍”、“注册表单中的某一步”等。
- 涉及到副视图的页面切换，都需要动画效果
- 每次跳转到一个副视图时，根据情况，副视图需要是一个新的实例。
- 从副视图可以左滑返回到上一个视图
- （具体跳转规则请参照下面的小节）

在Backbone时代，一条路由规则仅仅是由路径的匹配模式和对应的处理函数组成的。当url中的hash部分发生变化，变化后的值符合某一条路由规则时，就调用此路由规则所指定的处理函数。在处理函数中，我们需要实现页面内容更新、渲染的全部逻辑。

在Vue时代，从页面的每个小的组成部分，到整个页面本身，都是一个Vue component。Vue中的一条路由规则是由路径的匹配模式和对应的component组成的。当url中的hash部分发生变化，变化后的值符合某一条路由规则时，Vue会将此规则对应的component实例化，并渲染到app中的router-view组件中。我们不需要自己实现页面内容更新、渲染的逻辑。

经过以上的对比我们可以发现，Backbone需要自己实现对应路由的渲染逻辑，因此我们可以自己实现以上的页面缓存、动画过渡等功能。但基于vue-router的router-view，则无法阻止一些框架的默认行为（例如每次路由切换时，对应的component都是新的实例）。

虽然通过定义component属性为空的路由规则，并利用vue-router的beforeEach钩子函数，也可以达到一定的hack目的。但在笔者着手实现此需求时，同事已经将带component属性的路由规则全部写好。为了减少代码的修改，以及通过自定义控件的实现达到一定的复用性，最终笔者还是决定抛开vue-router提供的router-view，写一个自己的路由视图组件。

最简单的router-view

上一小节提到，我们需要在不依赖vue-router官方提供的router-view组件的情况下，实现我们自己的navigator。分析router-view的功能和特点我们可以得出：

router-view作为一个组件，没有自己的固定模版。这意味着我们只能使用render函数来实现这个组件
这个组件的render方法中，需要返回当前路由所对应组件的vnode
这个组件的render方法，会在组件的data属性或组件被注入的对象状态发生变化时被调用，调用时状态的值已更新。

经过一段时间的摸索，可知：render函数被调用时，当前路由所对应的组件可以在render函数的作用域中，通过如下属性访问到：this.$route.matched[0].components.default

上面的代码的语义是：当前路由匹配到的第一条路由规则所指定的组件中的默认组件

又知：render函数的第一个参数（一般名为h），是vue内部一个用于创建vnode的函数。它既可以使用h(tag, attributes, children)的形式，返回任意属性和结构的vnode，也可以使用h(Component)的形式，返回指定组件的vnode。

因此，我们只需要如此实现render方法，就可以实现一个基本的router-view了：

render(h) {
  return h(this.$route.matched[0].components.default)
}

在render函数以外的组件的作用域中，无法访问到h函数的情况下，可以使用this.$createElement代替

举一反三

上面的最简单的router-view的例子说明了：路由变化时，我们的自定义组件的render方法就会被调用。我们只需要在render方法中返回希望呈现的vnode即可。

如果仅仅是返回对应组件的vnode，离我们需要的页面缓存以及视图栈功能还相差很远。navigator的render方法逻辑如下：

在组件内创建一个this.cache对象，在路由跳转（即render被调用）时，如果此页面还未被缓存过，则向其中添加vnode的缓存，代码近似于this.cache[routeName] = h(this.$route.matched[0].components.default)
在组件内创建一个this.history数组，在路由跳转（即render被调用）时，记录每次的当前路由
在render函数中，根据this.history中的路由历史记录，从this.cache中依次取出对应的缓存好的vnode，形成一个每个历史页面并排的vnode。只要保证当前路由对应页面的vnode位于这些并排vnode的最后，通过为每个页面设定适当的css样式，即可正确呈现页面。

这里以一个例子说明一下以上的逻辑：

app启动，首先需要呈现#home页的内容，此时：

this.cache = {
  home: 组件Home.vue的vnode实例
}

this.history = ['home']

// render函数所返回的vnode，最终会被渲染成如下DOM结构
<div class="navigator">
  <div class="navigator-page">
    <!-- home页的内容 -->
  </div>
</div>

app启动后，用户点击了注册按钮，需要呈现#register页的内容，此时：

this.cache = {
  home: 组件Home.vue的vnode实例,
  register: 组件Register.vue的vnode实例
}

this.history = ['home', 'register']

// render函数所返回的vnode，最终会被渲染成如下DOM结构
<div class="navigator">
  <div class="navigator-page">
    <!-- home页的内容 -->
  </div>
  <div class="navigator-page">
    <!-- register页的内容 -->
  </div>
</div>

注意这里在我们呈现所需要的vnode外部，包裹了类名为navigator和navigator-page的父node，这是为了向每个页面DOM指定相同的全屏渲染需要的样式，例如position: absolute等

跳转行为整理　

前一小节中提到了在不同的视图之间跳转时，根据跳转发生的起点视图和终点视图的不同，产生的渲染行为也不同。这里整理如下：

原视图	新视图	新视图是否被访问过	行为
主视图	主视图	是/否	直接替换app视图区域的内容
主视图	副视图	是/否	新视图从右至左进入视图区域，旧视图从右至左退出视图区域
副视图	主视图	是/否	将位于当前副视图下方的视图替换为目标主视图，并使新视图从左至右进入视图区域，旧视图从左至右退出视图区域
副视图	副视图	否	新视图从右至左进入视图区域，旧视图从右至左退出视图区域
副视图	副视图	是	将位于当前副视图下方的视图替换为目标副视图，并使新视图从左至右进入视图区域，旧视图从左至右退出视图区域

上面的整理内容比较抽象，下面链接中的demo是一个体现上述逻辑的例子。其中view1和view3为主视图，view2和view4为副视图。

https://navigator-demo.herokuapp.com/#/view1

通过上面的整理，我们可以将整个app的视图管理抽象成如下的模式（仅展示部分逻辑）：

处理跳转行为

上一小节我们整理了5种不同情况下的跳转行为，这里摘要分析其中的几种，并说明其中的实现难点。具体的全部逻辑大家可以参考navigator的源码。

主视图到主视图

这应该是最简单的一种情况，任何情况下，从主视图到主视图的一次路由跳转，我们只需要“替换”app视图区域中的页面内容即可。实际的代码实现是这样的：

// fromRoute是前一个路由的key，toRoute是当前路由的key

// 从主视图
if (this.isMain(this.cache[this.fromRoute].$route)) {
  // 到主视图
  if (this.isMain(this.cache[this.toRoute].$route)) {
    // 以下4行，如果history中有当前路由的key，则将此记录调换至最后；如果没有则新增一条
    if (this.history.indexOf(this.toRoute) > -1) {
      this.history.splice(this.history.indexOf(this.toRoute), 1)
    }
    this.history.push(this.toRoute)
    // 在mainToMain方法中做一些vnode本身的修改操作，或者需要在nextTick中执行的DOM操作
    this.mainToMain(this.toRoute)
  }
}

// 执行至此，this.history中的历史记录已经按我们需要的层叠顺序排列
// 只需要根据历史记录取出缓存的vnode节点，并排返回即可

const children = []
for (let i = 0; i < this.history.length; i++) {
  const cached = this.cache[this.history[i]]
  const node = this.wrap(cached) // wrap方法为页面的vnode外围增加一个<div class="navigator-page">的父节点，方便后续的样式控制
  children.push(node)
}

const composedVNode = h('div', {
  class: 'navigator'
}, children)

return composedVNode

主视图到副视图

这种情况下，由于导航到副视图时，副视图总是一个新的实例，所以对于this.history，我们只需要增加一条新的历史记录即可。

从主视图到副视图需要过渡效果。为了提高组件的可定制性，这里我们通过onBeforeEnter, onBeforeLeave, onEnter, onLeave这几个props将过渡动画的实现接口提供给组件的使用者。这几个接口的使用和vue中的transition JavaScript hooks使用非常相似，可以参照https://vuejs.org/v2/guide/transitions.html#JavaScript-Hooks，也可以看一下下面的例子：

// onBeforeEnter回调为即将进入的元素在进入前的状态
// el为即将进入的元素，done为动画执行完毕后需要执行的回调
onBeforeEnter(el, done) {
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  el.style.transform = 'translateX(100%)'
  el.style.transition = 'all 0.3s'
},

// onEnter回调为即将进入的元素在进入后的状态
// el为进入的元素，done为动画执行完毕后需要执行的回调
onEnter(el, done) {
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  el.style.transform = 'translateX(0%)'
  el.style.transition = 'all 0.3s'
},

这几个接口在组件中的实现方法如下：

// 由于需要将生成的DOM暴露出去，这里的查找元素的方法需要在nextTick中执行，否则无法找到节点
setTimeout(() => {
  // 我们在wrap方法中已经实现了为页面vnode包裹一个我们需要的父节点
  // wrap也可以为页面vnode的父节点添加类似于id: 'navigator-page-path-name'这样的属性
  // 方便了我们在这里直接获取对应的DOM
  const leaveEl = document.querySelector('#' + this.getNavigatorPageId(fromRoute))
  const enterEl = document.querySelector('#' + this.getNavigatorPageId(toRoute))

  // 先调用onBefore系列方法
  this.onBeforeLeave(leaveEl, this.transitionEndCallback)
  // 稍作间隔后，调用on系列方法
  setTimeout(() => {
    this.onLeave(leaveEl, this.transitionEndCallback)
  }, 50);

  this.onBeforeEnter(enterEl, this.transitionEndCallback)
  setTimeout(() => {
    this.onEnter(enterEl, this.transitionEndCallback)
  }, 50);
}, 0)

关于这里的this.transitionEndCallback是什么，请见下一小节。

副视图到主视图

这种情况与上面的两种情况相比，多了一个“清理”的步骤。

所谓“清理”，是因为从副视图到主视图路由结束后，已经退出的副视图需要被完全销毁。因此，在过渡动画播放完毕时，我们需要从以下几个方面进行“清理”：

this.history中副视图的条目
this.cache中副视图的vnode缓存
组件中已经被渲染的副视图的DOM

其中，在实现最后的DOM清理的时候，我并没有直接使用DOM API，而是选择了比较vue的方式：再调用一次render方法，返回清理后的vnode来实现。

上一小节中提到的this.transitionEndCallback方法会在我们需要DOM清理的时候被调用，它的实现很简单，如下：

transitionEndCallback() {
  this.clear = true
}

仅仅是修改了组件的this.$data.clear，便会再次触发render方法。我们便可以针对clear=true的情况实现DOM清理的逻辑：

// this.clear是预先在this.data中设定的一个响应的属性
if (this.clear) {
  this.clear = false
  // 清理this.history的内容，并相应地清理this.cache的内容
  const toClear = this.history.splice(this.history.indexOf(this.toRoute) + 1)
  for (let i = 0; i < toClear.length; i++) {
    delete this.cache[toClear[i]]
  }

  // 组合出最后的vnode树
  const children = []
  for (let i = 0; i < this.history.length; i++) {
    const cached = this.cache[this.history[i]]
    const node = this.wrap(cached)
    children.push(node)
  }

  const composedVNode = h('div', {
    class: 'navigator',
    on: {
      touchmove: this.handleTouchMove,
      touchstart: this.handleTouchStart,
      touchend: this.handleTouchEnd
    }
  }, children)
  return composedVNode
}

再谈render方法被调用的时机

根据前文，某个vue组件的render方法被调用的时机有以下几种：

当组建本身渲染所依赖的数据源被修改时，render会被调用。例如this.$data中被声明的属性被修改时
vm.$route被修改（也就是使用了vue-router插件，路由变化）时

后来，笔者在开发过程中发现，由于我们的项目已经导入了vuex，当vm.$store中的任意一个state发生变化时，也会触发render方法。这时我们并不需要渲染新的内容，因此可以通过下面的代码忽略：

// 因为render方法是由其他全局状态的改变引起的，这时路由不会变化
if (this.toRoute === this.fromRoute) {
  // vue组件的旧vnode保存在_vnode这个属性上，返回它即可
  return this._vnode
}

我们也可以利用this._vnode作错误处理，如果app不小心跳转到了一个没有路由规则的路由地址上，则返回this._vnode，让页面保持原状即可。

左滑返回的实现

加入这个功能，意味着我们需要在某个容器元素上监听touchstart, touchmove, touchend事件。

由前文可知，假设app启动时加载主视图home，之后用户点击注册按钮，app加载副视图register。这时我们的组件内部的vnode结构如下

<div class="navigator"> <!-- 应该在这个节点上绑定触摸事件 -->
  <div class="navigator-page">
    <!-- home页的内容 -->
  </div>
  <div class="navigator-page">
    <!-- register页的内容 -->
  </div>
</div>

应该在最外层的组件根节点上绑定此触摸事件，因为这里在每次渲染时都是固定的。

在使用h方法创建vnode时，用于绑定事件的v-on指令变成了on属性，例如：

render(h) {
  return h('div', {
    class: 'navigator',
    on: {
      touchmove: this.handleTouchMove,
      touchstart: this.handleTouchStart,
      touchend: this.handleTouchEnd
    }
  }, children)
}

使用h方法创建vnode时，如果需要指定节点的各种属性，可以参考vue中的VNode类定义。见https://github.com/vuejs/vue/blob/dev/flow/vnode.js

然后，我们再相应地实现handleTouchMove, handleTouchStart, handleTouchEnd的逻辑即可。

这里，为了提高组件的可定制性，我们使用名为onTouch的prop，让组件使用者自定义触摸并拖动时页面产生的变动。下面是一个使用的例子：

// enterEl表示即将进入的元素（对于左滑返回来说即是位于下方的页面）
// leaveEl表示即将离开的元素（对于左滑返回来说即是位于上方的页面）
onTouch(enterEl, leaveEl, x, y) {
  const screenWidth = window.document.documentElement.clientWidth
  const touchXRatio = x / screenWidth
  // 由于在之前的onBeforeLeave等回调中，此元素可能被设定了transition样式的值，这里改回none
  enterEl.style.transition = 'none'
  leaveEl.style.transition = 'none'
  enterEl.style.transform = `translate(${touchXRatio * 100}%)`
  leaveEl.style.transform = `translate(${touchXRatio * 50 - 50}%)`
}

这个接口的实现也很简单：

handleTouchMove(e) {
  if (this.touching) {
    // 由于touchmove事件被触发时，组件的DOM已经被渲染，因此可以用this.$el直接访问需要的DOM
    const childrenEl = this.$el.children
    const enterEl = Array.prototype.slice.call(childrenEl, -1)[0]
    const leaveEl = Array.prototype.slice.call(childrenEl, -2, -1)[0]
    this.onTouch(enterEl, leaveEl, e.touches[0].pageX, e.touches[0].pageY)
  }
}

略为复杂的是handleTouchEnd的实现，当touchend事件发生时，如果触摸的水平位置大于阈值，则我们需要继续播放返回的转场动画效果，并调用this.$router.go(-1)完成后退。但麻烦的地方在于，$router的变化会导致render方法再次被调用。

这里，我们使用一个控制变量backInvokedByGesture来表示此次render是左滑操作完成，路由变化后引起的。此时，我们需要手动清理掉this.history中的最后一个元素（也就是左滑返回时离开的视图所对应的历史记录），并清理相应的this.cache缓存，再返回最终的vnode树即可。代码如下：

handleTouchEnd(e) {
  if (this.touching) {
    const childrenEl = this.$el.children
    const el = Array.prototype.slice.call(childrenEl, -1)[0]
    const leaveEl = Array.prototype.slice.call(childrenEl, -2, -1)[0]
    const x = e.changedTouches[0].pageX
    const y = e.changedTouches[0].pageY
    // 当触摸结束时的水平位置大于阈值
    if (x / window.document.documentElement.clientWidth > this.swipeBackReleaseThreshold) {
      // 手动控制路由回退
      this.onBeforeLeave(leaveEl, () => {
        this.backInvokedByGesture = true
        this.transitionEndCallback()
        this.$router.go(-1)
      })
      this.onBeforeEnter(el, () => {})
    } else {
      // 停留在原页面
      this.onLeave(leaveEl, () => {})
      this.onEnter(el, () => {})
    }
  }
  this.touching = false
}

// render方法中针对backInvokedByGesture的逻辑
if (this.backInvokedByGesture) {
  this.backInvokedByGesture = false
  // 删除this.history中的最后一条，并清除this.cache中相应的缓存
  const toDelete = this.history.pop()
  delete this.cache[toDelete]

  // 组合出最后的vnode树
  const children = []
  for (let i = 0; i < this.history.length; i++) {
    const cached = this.cache[this.history[i]]
    const node = this.wrap(cached)
    children.push(node)
  }

  const composedVNode = h('div', {
    class: 'navigator',
    on: {
      touchmove: this.handleTouchMove,
      touchstart: this.handleTouchStart,
      touchend: this.handleTouchEnd
    }
  }, children)
  return composedVNode
}

大功告成

完成后的navigator组件具有丰富的接口：

可使用isMain判定哪些页面需要放在主视图，哪些页面需要放在副视图
可使用onBeforeEnter, onEnter, onBeforeLeave, onLeave等一系列transition hook，实现转场效果
可使用onTouch方法，实现触摸时的移动效果
可使用swipeBackEdgeThreshold规定左滑触摸动作被触发，所需要的手指到左边缘的距离
可使用swipeBackReleaseThreshold规定左滑释放时被判定为一次后退操作的范围

navigator组件的使用例如下：

// template
<navigator
:on-before-enter="transitionBeforeEnter"
:on-before-leave="transitionBeforeLeave"
:on-enter="transitionEnter"
:on-leave="transitionLeave"
:is-main="isMain"
:on-touch="onTouch"
:swipe-back-edge-threshold="0.05"
:swipe-back-release-threshold="0.5"
>
</navigator>

// script
transitionBeforeEnter(el, done) {
  el.style.transition = 'all ' + this.transitionDuration + 'ms'
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  this.setElementTranslateX(el, '100%')
},
transitionBeforeLeave(el, done) {
  el.style.transition = 'all ' + this.transitionDuration + 'ms'
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  this.setElementTranslateX(el, '0%')
},
transitionEnter(el, done) {
  el.style.transition = 'all ' + this.transitionDuration + 'ms'
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  this.setElementTranslateX(el, '0%')
},
transitionLeave(el, done) {
  el.style.transition = 'all ' + this.transitionDuration + 'ms'
  const h = () => {
    done()
    el.removeEventListener('transitionend', h)
  }
  el.addEventListener('transitionend', h)
  this.setElementTranslateX(el, '-50%')
},
// route相当于vm.$route，即当前的路由
// 这里将几个特定名字的路由设定为主视图
isMain(route) {
  const list = ['Card', 'Rewards', 'Profile', 'Home', 'Coupons']
  return list.indexOf(route.name) > -1
},
onTouch(enterEl, leaveEl, x, y) {
  const screenWidth = window.document.documentElement.clientWidth
  const touchXRatio = x / screenWidth
  enterEl.style.transition = 'none'
  leaveEl.style.transition = 'none'
  enterEl.style.transform = `translate(${touchXRatio * 100}%)`
  leaveEl.style.transform = `translate(${touchXRatio * 50 - 50}%)`
}

后记

原本vue和vue-router中提供了router-view, keep-alive, transition这几大内置组件，分别对应路由视图、页面缓存、进出场效果这三大功能，然而我将它们嵌套使用时却一直无法达到预期效果，也难以通过阅读源码进行hack。无奈之下选择了自己实现控件，完全控制这些逻辑。在一步步加入各种功能时，代码也在不断复杂，并经历了一两次大重写。

这次实现的navigator还有许多不足的地方，例如渲染组件的方法实现得过于简单，无法对应nested routes的情况等。但在实现的过程中，我加深了对于render function的作用、触发时机，以及vnode的创建等知识的理解，也算是一大收获吧。