react-router等前端路由的原理大致相同，可以实现无刷新的条件下切换显示不同的页面。路由的本质就是页面的URL发生改变时，页面的显示结果可以根据URL的变化而变化，但是页面不会刷新。通过前端路由可以实现单页(SPA)应用,本文首先从前端路由的原理出发，详细介绍了前端路由原理的变迁。接着从react-router4.0的源码出发，深入理解react-router4.0是如何实现前端路由的。

通过Hash实现前端路由

通过H5的history实现前端路由

React-router4.0的使用

React-router4.0源码分析

原文的地址，在我的博客中：https://github.com/forthealllight/blog/issues/26

如有帮助，您的star是对我最好的鼓励～

一、通过Hash实现前端路由

1、hash的原理

早期的前端路由是通过hash来实现的：

改变url的hash值是不会刷新页面的。

因此可以通过hash来实现前端路由，从而实现无刷新的效果。hash属性位于location对象中，在当前页面中，可以通过：

window.location.hash='edit'

来实现改变当前url的hash值。执行上述的hash赋值后，页面的url发生改变。

赋值前：http://localhost:3000 赋值后：http://localhost:3000/#edit

在url中多了以#结尾的hash值，但是赋值前后虽然页面的hash值改变导致页面完整的url发生了改变，但是页面是不会刷新的。此外，还有一个名为hashchange的事件，可以监听hash的变化,我们可以通过下面两种方式来监听hash的变化：

window.onhashchange=function(event){
   console.log(event);
}
window.addEventListener('hashchange',function(event){
   console.log(event);
})

当hash值改变时，输出一个HashChangeEvent。该HashChangeEvent的具体值为：

{isTrusted: true, oldURL: "http://localhost:3000/", newURL:   "http://localhost:3000/#teg", type: "hashchange".....}

有了监听事件，且改变hash页面不刷新，这样我们就可以在监听事件的回调函数中，执行我们展示和隐藏不同UI显示的功能，从而实现前端路由。

此外，除了可以通过window.location.hash来改变当前页面的hash值外，还可以通过html的a标签来实现：

<a href="#edit">edit</a>

2、hash的缺点

hash的兼容性较好，因此在早期的前端路由中大量的采用，但是使用hash也有很多缺点。

搜索引擎对带有hash的页面不友好
带有hash的页面内难以追踪用户行为

二、通过history实现前端路由

HTML5的History接口，History对象是一个底层接口，不继承于任何的接口。History接口允许我们操作浏览器会话历史记录。

(1)History的属性和方法

History提供了一些属性和方法。

History的属性：

History.length: 返回在会话历史中有多少条记录，包含了当前会话页面。此外如果打开一个新的Tab，那么这个length的值为1
History.state: 保存了会出发popState事件的方法，所传递过来的属性对象（后面会在pushState和replaceState方法中详细的介绍）

History方法：

History.back(): 返回浏览器会话历史中的上一页，跟浏览器的回退按钮功能相同
History.forward():指向浏览器会话历史中的下一页，跟浏览器的前进按钮相同
History.go(): 可以跳转到浏览器会话历史中的指定的某一个记录页
History.pushState():pushState可以将给定的数据压入到浏览器会话历史栈中，该方法接收3个参数，对象，title和一串url。pushState后会改变当前页面url，但是不会伴随着刷新
History.replaceState():replaceState将当前的会话页面的url替换成指定的数据，replaceState后也会改变当前页面的url，但是也不会刷新页面。

上面的方法中，pushState和repalce的相同点：

就是都会改变当前页面显示的url，但都不会刷新页面。

不同点：

pushState是压入浏览器的会话历史栈中，会使得History.length加1，而replaceState是替换当前的这条会话历史，因此不会增加History.length.

(2)BOM对象history

history在浏览器的BOM对象模型中的重要属性，history完全继承了History接口，因此拥有History中的所有的属性和方法。

这里我们主要来看看history.length属性以及history.pushState、history.replaceState方法。

history.pushState(stateObj,title,url) or history.replaceState(stateObj,title,url)

pushState和replaceState接受3个参数，分别为state对象，title标题，改变的url。

window.history.pushState({foo:'bar'}, "page 2", "bar.html");

此时，当前的url变为：

执行上述方法前：http://localhost:3000 执行上述方法后：http://localhost:3000/bar.html

如果我们输出window.history.state:

console.log(window.history.state); // {foo:'bar'}

window.history.state就是我们pushState的第一个对象参数。

history.replaceState()方法不会改变hitroy的长度

  console.log(window.history.length);
  window.history.replaceState({foo:'bar'}, "page 2", "bar.html");
  console.log(window.history.length);

上述前后两次输出的window.history.length是相等的。

此外。

每次触发history.back()或者浏览器的后退按钮等，会触发一个popstate事件，这个事件在后退或者前进的时候发生：

window.onpopstate=function(event){

}

注意： history.pushState和history.replaceState方法并不会触发popstate事件。

如果用history做为路由的基础，那么需要用到的是history.pushState和history.replaceState,在不刷新的情况下可以改变url的地址，且如果页面发生回退back或者forward时，会触发popstate事件。

hisory为依据来实现路由的优点：

对搜索引擎友好
方便统计用户行为

缺点：

兼容性不如hash
需要后端做相应的配置，否则直接访问子页面会出现404错误

三、React-router4.0的使用

了解了前端路由实现的原理之后，下面来介绍一下React-router4.0。在React-router4.0的代码库中，根据使用场景包含了以下几个独立的包：

react-router : react-router4.0的核心代码
react-router-dom : 构建网页应用，存在DOM对象场景下的核心包
react-router-native : 适用于构建react-native应用
react-router-config : 配置静态路由
react-router-redux : 结合redux来配置路由，已废弃，不推荐使用。

在react-router4.0中，遵循Just Component的设计理念：

所提供的API都是以组件的形式给出。

比如BrowserRouter、Router、Link、Switch等API都是以组件的形式来使用。

1、React-router-dom常用的组件API

下面我们以React-router4.0中的React-router-dom包来介绍常用的BrowserRouter、HashRouter、Link和Router等。

(1) <BrowserRouter>

用<BrowserRouter> 组件包裹整个App系统后，就是通过html5的history来实现无刷新条件下的前端路由。

<BrowserRouter>组件具有以下几个属性：

basename: string 这个属性，是为当前的url再增加名为basename的值的子目录。
```
  <BrowserRouter basename="test"/>
```

如果设置了basename属性，那么此时的：

http://localhost:3000 和 http://localhost:3000/test 表示的是同一个地址，渲染的内容相同。

getUserConfirmation: func 这个属性，用于确认导航的功能。默认使用window.confirm
forceRefresh: bool 默认为false，表示改变路由的时候页面不会重新刷新，如果当前浏览器不支持history，那么当forceRefresh设置为true的时候，此时每次去改变url都会重新刷新整个页面。
keyLength: number 表示location的key属性的长度，在react-router中每个url下都有为一个location与其对应，并且每一个url的location的key值都不相同，这个属性一般都使用默认值，设置的意义不大。
children: node children的属性必须是一个ReactNode节点，表示唯一渲染一个元素。

与<BrowserRouter>对应的是<HashRouter>,<HashRouter>使用url中的hash属性来保证不重新刷新的情况下同时渲染页面。

(2) <Route>

<Route> 组件十分重要，<Route> 做的事情就是匹配相应的location中的地址，匹配成功后渲染对应的组件。下面我们来看<Route>中的属性。

首先来看如何执行匹配，决定<Route>地址匹配的属性：

path：当location中的url改变后，会与Route中的path属性做匹配，path决定了与路由或者url相关的渲染效果。
exact: 如果有exact，只有url地址完全与path相同，才会匹配。如果没有exact属性，url的地址不完全相同，也会匹配。

举例来说，当exact不设置时：

<Route  path='/home' component={Home}/> 
<Route  path='/home/first' component={First}/>

此时url地址为：http://localhost:3000/home/first 的时候，不仅仅会匹配到 path='/home/first'时的组件First,同时还会匹配到path='home'时候的Router。

如果设置了exact：

 <Route  path='/home' component={Home}/>

只有http://localhost:3000/home/first 不会匹配Home组件，只有url地址完全与path相同，只有http://localhost:3000/home才能匹配Home组件成功。

strict ：与exact不同，strict属性仅仅是对exact属性的一个补充，设置了strict属性后，严格限制了但斜线“／”。

举例来说,当不设置strict的时候：

 <Route  path='/home/' component={Home}/>

此时http://localhost:3000/home 和 http://localhost:3000/home/ 都能匹配到组件Home。匹配对于斜线“/”比较宽松。如果设置了strict属性：

<Route  path='/home/' component={Home}/>

那么此时严格匹配斜线是否存在，http://localhost:3000/home 将无法匹配到Home组件。

当Route组件与某一url匹配成功后，就会继续去渲染。那么什么属性决定去渲染哪个组件或者样式呢，Route的component、render、children决定渲染的内容。

component：该属性接受一个React组件，当url匹配成功，就会渲染该组件
render：func 该属性接受一个返回React Element的函数，当url匹配成功，渲染覆该返回的元素
children：与render相似，接受一个返回React Element的函数，但是不同点是，无论url与当前的Route的path匹配与否，children的内容始终会被渲染出来。

并且这3个属性所接受的方法或者组件，都会有location，match和history这3个参数。如果组件，那么组件的props中会存在从Link传递过来的location，match以及history。

(3) <Link>

<Route>定义了匹配规则和渲染规则，而<Link> 决定的是如何在页面内改变url，从而与相应的<Route>匹配。<Link>类似于html中的a标签，此外<Link>在改变url的时候，可以将一些属性传递给匹配成功的Route，供相应的组件渲染的时候使用。

to: string to属性的值可以为一个字符串，跟html中的a标签的href一样，即使to属性的值是一个字符串，点击Link标签跳转从而匹配相应path的Route，也会将history，location，match这3个对象传递给Route所对应的组件的props中。

举例来说：

<Link to='/home'>Home</Link>

如上所示，当to接受一个string，跳转到url为'/home'所匹配的Route，并渲染其关联的组件内接受3个对象history，location，match。这3个对象会在下一小节会详细介绍。

to: object to属性的值也可以是一个对象，该对象可以包含一下几个属性：pathname、seacth、hash和state，其中前3个参数与如何改变url有关，最后一个state参数是给相应的改变url时，传递一个对象参数。

举例来说：

 <Link to={{pathname:'/home',search:'?sort=name',hash:'#edit',state:{a:1}}}>Home</Link>

在上个例子中，to为一个对象，点击Link标签跳转后，改变后的url为：'/home?sort=name#edit'。但是在与相应的Route匹配时，只匹配path为'/home'的组件，'/home?sort=name#edit'。在'/home'后所带的参数不作为匹配标准，仅仅是做为参数传递到所匹配到的组件中，此外，state={a:1}也同样做为参数传递到新渲染的组件中。

(4) React-router中传递给组件props的history对象

介绍了 <BrowserRouter> 、 <Route> 和 <Link> 之后，使用这3个组件API就可以构建一个简单的React-router应用。这里我们之前说，每当点击Link标签跳转或者在js中使用React-router的方法跳转，从当前渲染的组件，进入新组件。在新组件被渲染的时候，会接受一个从旧组件传递过来的参数。

我们前面提到，Route匹配到相应的改变后的url，会渲染新组件，该新组件中的props中有history、location、match3个对象属性，其中hisotry对象属性最为关键。

同样以下面的例子来说明：

<Link to={{pathname:'/home',search:'?sort=name',hash:'#edit',state:{a:1}}}>Home</Link>

<Route exact path='/home' component={Home}/>

我们使用了<BrowserRouter>，该组件利用了window.history对象，当点击Link标签跳转后，会渲染新的组件Home，我们可以在Home组件中输出props中的history：

// props中的history
action: "PUSH"
block: ƒ block()
createHref: ƒ createHref(location)
go: ƒ go(n)
goBack: ƒ goBack()
goForward: ƒ goForward()
length: 12
listen: ƒ listen(listener)
location: {pathname: "/home", search: "?sort=name", hash: "#edit", state: {…}, key: "uxs9r5"}
push: ƒ push(path, state)
replace: ƒ replace(path, state)

从上面的属性明细中：

push:f 这个方法用于在js中改变url，之前在Link组件中可以类似于HTML标签的形式改变url。push方法映射于window.history中的pushState方法。
replace: f 这个方法也是用于在js中改变url，replace方法映射于window.history中的replaceState方法。
block：f 这个方法也很有用，比如当用户离开当前页面的时候，给用户一个文字提示，就可以采用history.block("你确定要离开当前页吗？")这样的提示。
go / goBack / goForward

在组件props中history的go、goBack、goForward方法，分别window.history.go、window.history.back、window.history.forward对应。

action: "PUSH" || "POP" action这个属性左右很大，如果是通过Link标签或者在js中通过this.props.push方法来改变当前的url，那么在新组件中的action就是"PUSH",否则就是"POP".

action属性很有用，比如我们在做翻页动画的时候，前进的动画是SlideIn，后退的动画是SlideOut，我们可以根据组件中的action来判断采用何种动画：

function newComponent (props)=>{
   return (
     <ReactCSSTransitionGroup
          transitionAppear={true}
          transitionAppearTimeout={600}
          transitionEnterTimeout={600}
          transitionLeaveTimeout={200}
          transitionName={props.history.action==='PUSH'?'SlideIn':'SlideOut'}
         >
           <Component {...props}/>
    </ReactCSSTransitionGroup>
   )
}

location:object 在新组件的location属性中，就记录了从就组件中传递过来的参数，从上面的例子中，我们看到此时的location的值为：
```
  hash: "#edit"
  key: "uxs9r5"
  pathname: "/home"
  search: "?sort=name"
  state: {a:1}
```

除了key这个用作唯一表示外，其他的属性都是我们从上一个Link标签中传递过来的参数。

四、React-router4.0源码分析

在第三节中我们介绍了React-router的大致使用方法，读一读React-router4.0的源码。

这里我们主要分析一下React-router4.0中是如何根据window.history来实现前端路由的，因此设计到的组件为BrowserRouter、Router、Route和Link

1、React-router中的history

从上一节的介绍中我们知道，点击Link标签传递给新渲染的组件的props中有一个history对象，这个对象的内容很丰富，比如：action、goBack、go、location、push和replace方法等。

React-router构建了一个History类，用于在window.history的基础上，构建属性更为丰富的实例。该History类实例化后具有action、goBack、location等等方法。

React-router中将这个新的History类的构建方法，独立成一个node包，包名为history。

npm install history -s

可以通过上述方法来引入，我们来看看这个History类的实现。

const createBrowserHistory = (props = {}) => {
    const globalHistory = window.history;
    ......
    //默认props中属性的值
    const {
      forceRefresh = false,
      getUserConfirmation = getConfirmation,
      keyLength = 6,
      basename = '',
    } = props;
    const history = {
        length: globalHistory.length,
        action: "POP",
        location: initialLocation,
        createHref,
        push,
        replace,
        go,
        goBack,
        goForward,
        block,
        listen
    };                                         ---- (1)
    const basename = props.basename;   
    const canUseHistory = supportsHistory();   ----（2)
            
    const createKey = () =>Math.random().toString(36).substr(2, keyLength);    ----（3）
    
    const transitionManager = createTransitionManager();  ----（4）
    const setState = nextState => {
        Object.assign(history, nextState);
    
        history.length = globalHistory.length;
    
        transitionManager.notifyListeners(history.location, history.action);
    };                                      ----（5）
    
    const handlePopState = event => {
        handlePop(getDOMLocation(event.state));
    };
    const handlePop = location => {
    if (forceNextPop) {
      forceNextPop = false;
      setState();
    } else {
      const action = "POP";
      
      transitionManager.confirmTransitionTo(
            location,
            action,
            getUserConfirmation,
            ok => {
              if (ok) {
                setState({ action, location });
              } else {
                revertPop(location);
              }
            }
          );
        }
    };                                    ------（6）
    const initialLocation = getDOMLocation(getHistoryState());
    let allKeys = [initialLocation.key]; ------（7）
    
  
    // 与pop相对应，类似的push和replace方法
    const push ... replace ...            ------(8)
    
    return history                        ------ （9）
    
}

(1) 中指明了新的构建方法History所返回的history对象中所具有的属性。

(2)中的supportsHistory的方法判断当前的浏览器对于window.history的兼容性，具体方法如下：

 export const supportsHistory = () => {
   const ua = window.navigator.userAgent;
 
   if (
     (ua.indexOf("Android 2.") !== -1 || ua.indexOf("Android 4.0") !== -1) &&
     ua.indexOf("Mobile Safari") !== -1 &&
     ua.indexOf("Chrome") === -1 &&
     ua.indexOf("Windows Phone") === -1
   )
     return false;
 
   return window.history && "pushState" in window.history;
 };

从上述判别式我们可以看出，window.history在chrome、mobile safari和windows phone下是绝对支持的，但不支持安卓2.x以及安卓4.0

(3)中用于创建与history中每一个url记录相关联的指定位数的唯一标识key, 默认的keyLength为6位

(4)中 createTransitionManager方法，返回一个集成对象，对象中包含了关于history地址或者对象改变时候的监听函数等，具体代码如下：

   const createTransitionManager = () => {
       const setPrompt = nextPrompt => {
         
       };
 
       const confirmTransitionTo = (
         location,
         action,
         getUserConfirmation,
         callback
       ) => {
          if (typeof getUserConfirmation === "function") {
               getUserConfirmation(result, callback);
             } else {
               callback(true);
             }
           } 
       };
       
       
       let listeners = [];
       const appendListener = fn => {
         let isActive = true;
     
         const listener = (...args) => {
           if (isActive) fn(...args);
         };
     
         listeners.push(listener);
     
         return () => {
           isActive = false;
           listeners = listeners.filter(item => item !== listener);
         };
       };
     
       const notifyListeners = (...args) => {
         listeners.forEach(listener => listener(...args));
       };
     
       return {
         setPrompt,
         confirmTransitionTo,
         appendListener,
         notifyListeners
       };

};

setPrompt函数，用于设置url跳转时弹出的文字提示，confirmTransaction函数，会将当前生成新的history对象中的location，action，callback等参数，作用就是在回调的callback方法中，根据要求，改变传入的location和action对象。

接着我们看到有一个listeners数组，保存了一系列与url相关的监听事件数组，通过接下来的appendListener方法，可以往这个数组中增加事件，通过notifyListeners方法可以遍历执行listeners数组中的所有事件。

(5) setState方法，发生在history的url或者history的action发生改变的时候，此方法会更新history对象中的属性，同时会触发notifyListeners方法，传入当前的history.location和history.action。遍历并执行所有监听url改变的事件数组listeners。
(6)这个getDOMLocation方法就是根据当前在window.state中的值，生成新history的location属性对象，allKeys这是始终保持了在url改变时候的历史url相关联的key，保存在全局，allKeys在执行生“POP”或者“PUSH”、“Repalce”等会改变url的方法时，会保持一个实时的更新。
(7) handlePop方法，用于处理“POP”事件，我们知道在window.history中点击后退等会触发“POP”事件，这里也是一样，执行action为“POP”，当后退的时候就会触发该函数。
(8)中包含了与pop方法类似的，push和replace方法，push方法同样做的事情就是执行action为“PUSH”（“REPLACE”），该变allKeys数组中的值，唯一不同的是actio为“PUSH”的方法push是往allKeys数组中添加，而action为“REPLACE”的方法replace则是替换掉当前的元素。
(9)返回这个新生成的history对象。

2、React-router中Link组件

其实最难弄懂的是React-router中如何重新构建了一个history工厂函数，在第一小节中我们已经详细的介绍了history生成函数createBrowserHistory的源码，接着来看Link组件就很容易了。

首先Link组件类似于HTML中的a标签，目的也很简单，就是去主动触发改变url的方法，主动改变url的方法，从上述的history的介绍中可知为push和replace方法，因此Link组件的源码为：

class Link extends React.Component {

    
   handleClick = event => {
   ...

     const { history } = this.context.router;
     const { replace, to } = this.props;
     if (replace) {
       history.replace(replace);
     } else {
      history.push(to);
     }
   }
  };
  render(){
    const { replace, to, innerRef, ...props } = this.props;
     <a {...props} onClick={this.handleClick}/>
  }
}

上述代码很简单，从React的context API全局对象中拿到history，然后如果传递给Link组件的属性中有replace为true，则执行history.replace(to),to 是一个包含pathname的对象，如果传递给Link组件的replace属性为false，则执行history.push(to)方法。

3、React-router中Route组件

Route组件也很简单，其props中接受一个最主要的属性path，Route做的事情只有一件：

当url改变的时候，将path属性与改变后的url做对比，如果匹配成功，则渲染该组件的componet或者children属性所赋值的那个组件。

具体源码如下：

class Route extends React.Component {


  ....
  constructor(){
  
  
  }
  render() {
    const { match } = this.state;
    const { children, component, render } = this.props;
    const { history, route, staticContext } = this.context.router;
    const location = this.props.location || route.location;
    const props = { match, location, history, staticContext };

    if (component) return match ? React.createElement(component, props) : null;

    if (render) return match ? render(props) : null;

    if (typeof children === "function") return children(props);

    if (children && !isEmptyChildren(children))
      return React.Children.only(children);

    return null;
  }

}

state中的match就是是否匹配的标记，如果匹配当前的Route的path，那么根据优先级顺序component属性、render属性和children属性来渲染其所指向的React组件。

4、React-router中Router组件

Router组件中，是BrowserRouter、HashRouter等组件的底层组件。该组件中，定义了包含匹配规则match函数，以及使用了新history中的listener方法，来监听url的改变，从而，当url改变时，更改Router下不同path组件的isMatch结果。

class Router extends React.Component {
    componentWillMount() {
        const { children, history } = this.props
        
        //调用history.listen监听方法，该方法的返回函数是一个移除监听的函数
        
        this.unlisten = history.listen(() => {
          this.setState({
            match: this.computeMatch(history.location.pathname)
          });
        });
    }
    componentWillUnmount() {
      this.unlisten();
    }
    render() {
    
    }
}

上述首先在组件创建前调用了listener监听方法，来监听url的改变，实时的更新isMatch的结果。

5、总结

本文从前端路由的原理出发，先后介绍了两种前端路由常用的方法，接着介绍了React-router的基本组件API以及用法，详细介绍了React-router的组件中新构建的history对象，最后结合React-router的API阅读了一下React-router的源码。