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JavaScript Web Components

2018-07-24 11:54 更新

概述

各种网站往往需要一些相同的模块，比如日历、调色板等等，这种模块就被称为“组件”（component）。Web Component就是网页组件式开发的技术规范。

采用组件进行网站开发，有很多优点。

（1）管理和使用非常容易。加载或卸载组件，只要添加或删除一行代码就可以了。

<link rel="import" href="my-dialog.htm">
<my-dialog heading="A Dialog">Lorem ipsum</my-dialog>

上面代码加载了一个对话框组件。

（2）定制非常容易。组件往往留出接口，供使用者设置常见属性，比如上面代码的heading属性，就是用来设置对话框的标题。

（3）组件是模块化编程思想的体现，非常有利于代码的重用。标准格式的模块，可以跨平台、跨框架使用，构建、部署和与其他UI元素互动都有统一做法。

（4）组件提供了HTML、CSS、JavaScript封装的方法，实现了与同一页面上其他代码的隔离。

未来的网站开发，可以像搭积木一样，把组件合在一起，就组成了一个网站。这是非常诱人的。

Web Components不是单一的规范，而是一系列的技术组成，包括Template、Custom Element、Shadow DOM、HTML Import四种技术规范。使用时，并不一定这四者都要用到。其中，Custom Element和Shadow DOM最重要，Template和HTML Import只起到辅助作用。

template标签

基本用法

template标签表示网页中某些重复出现的部分的代码模板。它存在于DOM之中，但是在页面中不可见。

下面的代码用来检查，浏览器是否支持template标签。

function supportsTemplate() {
  return 'content' in document.createElement('template');
}

if (supportsTemplate()) {
  // 支持
} else {
  // 不支持
}

下面是一个模板的例子。

<template id="profileTemplate">
  <div class="profile">
    <img src="" class="profile__img">
    <div class="profile__name"></div>
    <div class="profile__social"></div>
  </div>
</template>

使用的时候，需要用JavaScript在模板中插入内容，然后将其插入DOM。

var template = document.querySelector('#profileTemplate');
template.content.querySelector('.profile__img').src = 'profile.jpg';
template.content.querySelector('.profile__name').textContent = 'Barack Obama';
template.content.querySelector('.profile__social').textContent = 'Follow me on Twitter';
document.body.appendChild(template.content);

上面的代码是将模板直接插入DOM，更好的做法是克隆template节点，然后将克隆的节点插入DOM。这样做可以多次使用模板。

var clone = document.importNode(template.content, true);
document.body.appendChild(clone);

接受template插入的元素，叫做宿主元素（host）。在template之中，可以对宿主元素设置样式。

<template>
<style>
  :host {
    background: #f8f8f8;
  }
  :host(:hover) {
    background: #ccc;
  }
</style>
</template>

document.importNode()

document.importNode方法用于克隆外部文档的DOM节点。

var iframe = document.getElementsByTagName("iframe")[0];
var oldNode = iframe.contentWindow.document.getElementById("myNode");
var newNode = document.importNode(oldNode, true);
document.getElementById("container").appendChild(newNode);

上面例子是将iframe窗口之中的节点oldNode，克隆进入当前文档。

注意，克隆节点之后，还必须用appendChild方法将其加入当前文档，否则不会显示。换个角度说，这意味着插入外部文档节点之前，必须用document.importNode方法先将这个节点准备好。

document.importNode方法接受两个参数，第一个参数是外部文档的DOM节点，第二个参数是一个布尔值，表示是否连同子节点一起克隆，默认为false。大多数情况下，必须显式地将第二个参数设为true。

Custom Element

HTML预定义的网页元素，有时并不符合我们的需要，这时可以自定义网页元素，这就叫做Custom Element。它是Web component技术的核心。举例来说，你可以自定义一个叫做super-button的网页元素。

<super-button></super-button>

注意，自定义网页元素的标签名必须含有连字符（-），一个或多个都可。这是因为浏览器内置的的HTML元素标签名，都不含有连字符，这样可以做到有效区分。

下面的代码用于测试浏览器是否支持自定义元素。

if ('registerElement' in document) {
  // 支持
} else {
  // 不支持
}

document.registerElement()

使用自定义元素前，必须用document对象的registerElement方法登记该元素。该方法返回一个自定义元素的构造函数。

var SuperButton = document.registerElement('super-button');
document.body.appendChild(new SuperButton());

上面代码生成自定义网页元素的构造函数，然后通过构造函数生成一个实例，将其插入网页。

可以看到，document.registerElement方法的第一个参数是一个字符串，表示自定义的网页元素标签名。该方法还可以接受第二个参数，表示自定义网页元素的原型对象。


var MyElement = document.registerElement('user-profile', {
  prototype: Object.create(HTMLElement.prototype)
});

上面代码注册了自定义元素user-profile。第二个参数指定该元素的原型为HTMLElement.prototype（浏览器内部所有Element节点的原型）。

但是，如果写成上面这样，自定义网页元素就跟普通元素没有太大区别。自定义元素的真正优势在于，可以自定义它的API。

var buttonProto = Object.create(HTMLElement.prototype);

buttonProto.print = function() {
  console.log('Super Button!');
}

var SuperButton = document.registerElement('super-button', {
  prototype: buttonProto
});

var supperButton = document.querySelector('super-button');

supperButton.print();

上面代码在原型对象上定义了一个print方法，然后将其指定为super-button元素的原型。因此，所有supper-button实例都可以调用print这个方法。

如果想让自定义元素继承某种特定的网页元素，就要指定extends属性。比如，想让自定义元素继承h1元素，需要写成下面这样。

var MyElement = document.registerElement('another-heading', {
  prototype: Object.create(HTMLElement.prototype),
  extends: 'h1'
});

另一个是自定义按钮（button）元素的例子。

var MyButton = document.registerElement('super-button', {
  prototype: Object.create(HTMLButtonElement.prototype),
  extends: 'button'
});

如果要继承一个自定义元素（比如x-foo-extended继承x-foo），也是采用extends属性。

var XFooExtended = document.registerElement('x-foo-extended', {
  prototype: Object.create(HTMLElement.prototype),
  extends: 'x-foo'
});

定义了自定义元素以后，使用的时候，有两种方法。一种是直接使用，另一种是间接使用，指定为某个现有元素是自定义元素的实例。

<!-- 直接使用 -->
<supper-button></supper-button>

<!-- 间接使用 -->
<button is="supper-button"></button>

总之，如果A元素继承了B元素。那么，B元素的is属性，可以指定B元素是A元素的一个实例。

添加属性和方法

自定义元素的强大之处，就是可以在它上面定义新的属性和方法。

var XFooProto = Object.create(HTMLElement.prototype);
var XFoo = document.registerElement('x-foo', {prototype: XFooProto});

上面代码注册了一个x-foo标签，并且指明原型继承HTMLElement.prototype。现在，我们就可以在原型上面，添加新的属性和方法。


// 添加属性
Object.defineProperty(XFooProto, "bar", {value: 5});

// 添加方法
XFooProto.foo = function() {
  console.log('foo() called');
};

// 另一种写法
var XFoo = document.registerElement('x-foo', {
  prototype: Object.create(HTMLElement.prototype, {
    bar: {
      get: function() { return 5; }
    },
    foo: {
      value: function() {
        console.log('foo() called');
      }
    }
  })
});

回调函数

自定义元素的原型有一些属性，用来指定回调函数，在特定事件发生时触发。

createdCallback：实例生成时触发
attachedCallback：实例插入HTML文档时触发
detachedCallback：实例从HTML文档移除时触发
attributeChangedCallback(attrName, oldVal, newVal)：实例的属性发生改变时（添加、移除、更新）触发

下面是一个例子。

var proto = Object.create(HTMLElement.prototype);

proto.createdCallback = function() {
  console.log('created');
  this.innerHTML = 'This is a my-demo element!';
};

proto.attachedCallback = function() {
  console.log('attached');
};

var XFoo = document.registerElement('x-foo', {prototype: proto});

利用回调函数，可以方便地在自定义元素中插入HTML语句。


var XFooProto = Object.create(HTMLElement.prototype);

XFooProto.createdCallback = function() {
  this.innerHTML = "<b>I'm an x-foo-with-markup!</b>";
};

var XFoo = document.registerElement('x-foo-with-markup',
  {prototype: XFooProto});

上面代码定义了createdCallback回调函数，生成实例时，该函数运行，插入如下的HTML语句。


<x-foo-with-markup>
   <b>I'm an x-foo-with-markup!</b>
</x-foo-with-markup>

Shadow DOM

所谓Shadow DOM指的是，浏览器将模板、样式表、属性、JavaScript代码等，封装成一个独立的DOM元素。外部的设置无法影响到其内部，而内部的设置也不会影响到外部，与浏览器处理原生网页元素（比如<video>元素）的方式很像。Shadow DOM最大的好处有两个，一是可以向用户隐藏细节，直接提供组件，二是可以封装内部样式表，不会影响到外部。Chrome 35+支持Shadow DOM。

Shadow DOM元素必须依存在一个现有的DOM元素之下，通过createShadowRoot方法创造，然后将其插入该元素。

var shadowRoot = element.createShadowRoot();
document.body.appendChild(shadowRoot);

上面代码创造了一个shadowRoot元素，然后将其插入HTML文档。

下面的例子是指定网页中某个现存的元素，作为Shadow DOM的根元素。

<button>Hello, world!</button>
<script>
  var host = document.querySelector('button');
  var root = host.createShadowRoot();
  root.textContent = '你好';
</script>

上面代码指定现存的button元素，为Shadow DOM的根元素，并将button的文字从英文改为中文。

通过innerHTML属性，可以为Shadow DOM指定内容。

var shadow = document.querySelector('#hostElement').createShadowRoot();
shadow.innerHTML = '<p>Here is some new text</p>';
shadow.innerHTML += '<style>p { color: red };</style>';

下面的例子是为Shadow DOM加上独立的模板。

<div id="nameTag">张三</div>

<template id="nameTagTemplate">
  <style>
    .outer {
      border: 2px solid brown;
    }
  </style>

  <div class="outer">
    <div class="boilerplate">
      Hi! My name is
    </div>
    <div class="name">
      Bob
    </div>
  </div>
</template>

上面代码是一个div元素和模板。接下来，就是要把模板应用到div元素上。

var shadow = document.querySelector('#nameTag').createShadowRoot();
var template = document.querySelector('#nameTagTemplate');
shadow.appendChild(template.content.cloneNode(true));

上面代码先用createShadowRoot方法，对div创造一个根元素，用来指定Shadow DOM，然后把模板元素添加为Shadow的子元素。

HTML Import

基本操作

长久以来，网页可以加载外部的样式表、脚本、图片、多媒体，却无法方便地加载其他网页，iframe和ajax都只能提供部分的解决方案，且有很大的局限。HTML Import就是为了解决加载外部网页这个问题，而提出来的。

下面代码用于测试当前浏览器是否支持HTML Import。


function supportsImports() {
  return 'import' in document.createElement('link');
}

if (supportsImports()) {
  // 支持
} else {
  // 不支持
}

HTML Import用于将外部的HTML文档加载进当前文档。我们可以将组件的HTML、CSS、JavaScript封装在一个文件里，然后使用下面的代码插入需要使用该组件的网页。


<link rel="import" href="dialog.html">

上面代码在网页中插入一个对话框组件，该组建封装在dialog.html文件。注意，dialog.html文件中的样式和JavaScript脚本，都对所插入的整个网页有效。

假定A网页通过HTML Import加载了B网页，即B是一个组件，那么B网页的样式表和脚本，对A网页也有效（准确得说，只有style标签中的样式对A网页有效，link标签加载的样式表对A网页无效）。所以可以把多个样式表和脚本，都放在B网页中，都从那里加载。这对大型的框架，是很方便的加载方法。

如果B与A不在同一个域，那么A所在的域必须打开CORS。


<!-- example.com必须打开CORS -->
<link rel="import" href="http://example.com/elements.html">

除了用link标签，也可以用JavaScript调用link元素，完成HTML Import。


var link = document.createElement('link');
link.rel = 'import';
link.href = 'file.html'
link.onload = function(e) {...};
link.onerror = function(e) {...};
document.head.appendChild(link);

HTML Import加载成功时，会在link元素上触发load事件，加载失败时（比如404错误）会触发error事件，可以对这两个事件指定回调函数。


<script async>
  function handleLoad(e) {
    console.log('Loaded import: ' + e.target.href);
  }
  function handleError(e) {
    console.log('Error loading import: ' + e.target.href);
  }
</script>

<link rel="import" href="file.html"
      onload="handleLoad(event)" onerror="handleError(event)">

上面代码中，handleLoad和handleError函数的定义，必须在link元素的前面。因为浏览器元素遇到link元素时，立刻解析并加载外部网页（同步操作），如果这时没有对这两个函数定义，就会报错。

HTML Import是同步加载，会阻塞当前网页的渲染，这主要是为了样式表的考虑，因为外部网页的样式表对当前网页也有效。如果想避免这一点，可以为link元素加上async属性。当然，这也意味着，如果外部网页定义了组件，就不能立即使用了，必须等HTML Import完成，才能使用。


<link rel="import" href="/path/to/import_that_takes_5secs.html" async>

但是，HTML Import不会阻塞当前网页的解析和脚本执行（即阻塞渲染）。这意味着在加载的同时，主页面的脚本会继续执行。

最后，HTML Import支持多重加载，即被加载的网页同时又加载其他网页。如果这些网页都重复加载同一个外部脚本，浏览器只会抓取并执行一次该脚本。比如，A网页加载了B网页，它们各自都需要加载jQuery，浏览器只会加载一次jQuery。

脚本的执行

外部网页的内容，并不会自动显示在当前网页中，它只是储存在浏览器中，等到被调用的时候才加载进入当前网页。为了加载网页网页，必须用DOM操作获取加载的内容。具体来说，就是使用link元素的import属性，来获取加载的内容。这一点与iframe完全不同。


var content = document.querySelector('link[rel="import"]').import;

发生以下情况时，link.import属性为null。

浏览器不支持HTML Import
link元素没有声明rel="import"
link元素没有被加入DOM
link元素已经从DOM中移除
对方域名没有打开CORS

下面代码用于从加载的外部网页选取id为template的元素，然后将其克隆后加入当前网页的DOM。


var el = linkElement.import.querySelector('#template');

document.body.appendChild(el.cloneNode(true));

当前网页可以获取外部网页，反过来也一样，外部网页中的脚本，不仅可以获取本身的DOM，还可以获取link元素所在的当前网页的DOM。


// 以下代码位于被加载（import）的外部网页

// importDoc指向被加载的DOM
var importDoc = document.currentScript.ownerDocument;

// mainDoc指向主文档的DOM
var mainDoc = document;

// 将子页面的样式表添加主文档
var styles = importDoc.querySelector('link[rel="stylesheet"]');
mainDoc.head.appendChild(styles.cloneNode(true));

上面代码将所加载的外部网页的样式表，添加进当前网页。

被加载的外部网页的脚本是直接在当前网页的上下文执行，因为它的window.document指的是当前网页的document，而且它定义的函数可以被当前网页的脚本直接引用。

Web Component的封装

对于Web Component来说，HTML Import的一个重要应用是在所加载的网页中，自动登记Custom Element。


<script>
  // 定义并登记<say-hi>
  var proto = Object.create(HTMLElement.prototype);

  proto.createdCallback = function() {
    this.innerHTML = 'Hello, <b>' +
                     (this.getAttribute('name') || '?') + '</b>';
  };

  document.registerElement('say-hi', {prototype: proto});
</script>

<template id="t">
  <style>
    ::content > * {
      color: red;
    }
  </style>
  <span>I'm a shadow-element using Shadow DOM!</span>
  <content></content>
</template>

<script>
  (function() {
    var importDoc = document.currentScript.ownerDocument; //指向被加载的网页

    // 定义并登记<shadow-element>
    var proto2 = Object.create(HTMLElement.prototype);

    proto2.createdCallback = function() {
      var template = importDoc.querySelector('#t');
      var clone = document.importNode(template.content, true);
      var root = this.createShadowRoot();
      root.appendChild(clone);
    };

    document.registerElement('shadow-element', {prototype: proto2});
  })();
</script>

上面代码定义并登记了两个元素：<say-hi>和<shadow-element>。在主页面使用这两个元素，非常简单。


<head>
  <link rel="import" href="elements.html">
</head>
<body>
  <say-hi name="Eric"></say-hi>
  <shadow-element>
    <div>( I'm in the light dom )</div>
  </shadow-element>
</body>

不难想到，这意味着HTML Import使得Web Component变得可分享了，其他人只要拷贝elements.html，就可以在自己的页面中使用了。

Polymer.js

Web Components是非常新的技术，为了让老式浏览器也能使用，Google推出了一个函数库Polymer.js。这个库不仅可以帮助开发者，定义自己的网页元素，还提供许多预先制作好的组件，可以直接使用。

直接使用的组件

Polymer.js提供的组件，可以直接插入网页，比如下面的google-map。。


<script src="components/platform/platform.js"></script>
<link rel="import" href="google-map.html">
<google-map lat="37.790" long="-122.390"></google-map>

再比如，在网页中插入一个时钟，可以直接使用下面的标签。


<polymer-ui-clock></polymer-ui-clock>

自定义标签与其他标签的用法完全相同，也可以使用CSS指定它的样式。


polymer-ui-clock {
  width: 320px;
  height: 320px;
  display: inline-block;
  background: url("../assets/glass.png") no-repeat;
  background-size: cover;
  border: 4px solid rgba(32, 32, 32, 0.3);
}

安装

如果使用bower安装，至少需要安装platform和core components这两个核心部分。


bower install --save Polymer/platform
bower install --save Polymer/polymer

你还可以安装所有预先定义的界面组件。


bower install Polymer/core-elements
bower install Polymer/polymer-ui-elements

还可以只安装单个组件。


bower install Polymer/polymer-ui-accordion

这时，组件根目录下的bower.json，会指明该组件的依赖的模块，这些模块会被自动安装。


{
  "name": "polymer-ui-accordion",
  "private": true,
  "dependencies": {
    "polymer": "Polymer/polymer#0.2.0",
    "polymer-selector": "Polymer/polymer-selector#0.2.0",
    "polymer-ui-collapsible": "Polymer/polymer-ui-collapsible#0.2.0"
  },
  "version": "0.2.0"
}

自定义组件

下面是一个最简单的自定义组件的例子。


<link rel="import" href="../bower_components/polymer/polymer.html">
 
<polymer-element name="lorem-element">
  <template>
    <p>Lorem ipsum</p>
  </template>
</polymer-element>

上面代码定义了lorem-element组件。它分成三个部分。

（1）import命令

import命令表示载入核心模块

（2）polymer-element标签

polymer-element标签定义了组件的名称（注意，组件名称中必须包含连字符）。它还可以使用extends属性，表示组件基于某种网页元素。


<polymer-element name="w3c-disclosure" extends="button">

（3）template标签

template标签定义了网页元素的模板。

组件的使用方法

在调用组件的网页中，首先加载polymer.js库和组件文件。


<script src="components/platform/platform.js"></script>
<link rel="import" href="w3c-disclosure.html">

然后，分成两种情况。如果组件不基于任何现有的HTML网页元素（即定义的时候没有使用extends属性），则可以直接使用组件。


<lorem-element></lorem-element>

这时网页上就会显示一行字“Lorem ipsum”。

如果组件是基于（extends）现有的网页元素，则必须在该种元素上使用is属性指定组件。


<button is="w3c-disclosure">Expand section 1</button>

参考链接

Todd Motto, Web Components and concepts, ShadowDOM, imports, templates, custom elements
Dominic Cooney, Shadow DOM 101
Eric Bidelman, HTML’s New Template Tag
Rey Bango, Using Polymer to Create Web Components
Cédric Trévisan, Building an Accessible Disclosure Button – using Web Components](http://blog.paciellogroup.com/2014/06/accessible-disclosure-button-using-web-components/)
Eric Bidelman, Custom Elements: defining new elements in HTML
Eric Bidelman, HTML Imports
TJ VanToll, Why Web Components Are Ready For Production
Chris Bateman, A No-Nonsense Guide to Web Components, Part 1: The Specs

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