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JavaScript模版引擎的基本實現(xiàn)方法淺析

 更新時間：2016年02月15日 14:45:08   作者：P_Chou  
這篇文章主要介紹了JavaScript模版引擎的基本實現(xiàn)方法,講解利用function對象來一步步編寫簡單的模板,需要的朋友可以參考下

模板分離了數(shù)據(jù)與展現(xiàn)，使得展現(xiàn)的邏輯和效果更易維護。利用javascript的Function對象，一步步構建一個極其簡單的模板轉化引擎

模板簡介
模板通常是指嵌入了某種動態(tài)編程語言代碼的文本，數(shù)據(jù)和模板通過某種形式的結合，可以變化出不同的結果。模板通常用來定義顯示的形式，能夠使得數(shù)據(jù)展現(xiàn)更為豐富，而且容易維護。例如，下面是一個模板的例子：

<ul>
 <% for(var i in items){ %>
 <li class='<%= items[i].status %>'><%= items[i].text %></li>
 <% } %>
</ul>

如果有如下items數(shù)據(jù)：

items:[
 { text: 'text1' ,status:'done' },
 { text: 'text2' ,status:'pending' },
 { text: 'text3' ,status:'pending' },
 { text: 'text4' ,status:'processing' }
]

通過某種方式的結合，可以產(chǎn)生下面的Html代碼：

<ul>
 <li class='done'>text1<li>
 <li class='pending'>text2<li>
 <li class='pending'>text3<li>
 <li class='processing'>text4<li>
</ul>

如果不使用模板，想要達到同樣的效果，即將上面的數(shù)據(jù)展現(xiàn)成結果的樣子，需要像下面這樣做：

var temp = '<ul>';
for(var i in items){
 temp += "<li class='" + items[i].status + "'>" + items[i].text + "</li>";
}
temp += '</ul>';

可以看出使用模板有如下好處：

簡化了html的書寫
通過編程元素（比如循環(huán)和條件分支），對數(shù)據(jù)的展現(xiàn)更具有控制的能力
分離了數(shù)據(jù)與展現(xiàn)，使得展現(xiàn)的邏輯和效果更易維護
模板引擎
通過分析模板，將數(shù)據(jù)和模板結合在一起輸出最后的結果的程序稱為模板引擎，模板有很多種，相對應的模板引擎也有很多種。一種比較古老的模板稱為ERB，在很多的web框架中被采用，比如：ASP.NET 、 Rails … 上面的例子就是ERB的例子。在ERB中兩個核心的概念：evaluate和interpolate。表面上evaluate是指包含在<% %>中的部分，interpolate是指包含在<%= %>中的部分。從模板引擎的角度，evaluate中的部分不會直接輸出到結果中，一般用于過程控制；而interpolate中的部分將直接輸出到結果中。

從模板引擎的實現(xiàn)上看，需要依賴編程語言的動態(tài)編譯或者動態(tài)解釋的特性，以簡化實現(xiàn)和提高性能。例如：ASP.NET利用.NET的動態(tài)編譯，將模板編譯成動態(tài)的類，并利用反射動態(tài)執(zhí)行類中的代碼。這種實現(xiàn)實際上是比較復雜的，因為C#是一門靜態(tài)的編程語言，但是使用javascript可以利用Function，以極少的代碼實現(xiàn)一個簡易的模板引擎。本文就來實現(xiàn)一個簡易的ERB模板引擎，以展現(xiàn)javascript的強大之處。

模板文本轉化
針對上面的例子，回顧一下使用模板和不使用模板的差別：

模板寫法：

<ul>
 <% for(var i in items){ %>
 <li class='<%= items[i].status %>'><%= items[i].text %></li>
 <% } %>
</ul>

非模板寫法：

var temp = '<ul>';
for(var i in items){
 temp += "<li class='" + items[i].status + "'>" + items[i].text + "</li>";
}
temp += '</ul>';

仔細觀察，實際上這兩種方法十分“相似”，能夠找到某種意義上的一一對應。如果能夠將模板的文本變成代碼執(zhí)行，那么就能實現(xiàn)模板轉化。在轉化過程中有兩個原則：

遇到普通的文本直接當成字符串拼接
遇到interpolate(即<%= %>)，將其中的內容當成變量拼接在字符串中
遇到evaluate(即<% %>)，直接當成代碼
將上面的例子按照上述原則進行變換，再添加一個總的函數(shù)：

var template = function(items){
 var temp = '';
 //開始變換
 temp += '<ul>';
 for(var i in items){
 temp += "<li class='" + items[i].status + "'>" + items[i].text + "</li>";
 }
 temp += '</ul>';
}

最后執(zhí)行這個函數(shù)，傳入數(shù)據(jù)參數(shù)即可：

var result = template(items);

javascript動態(tài)函數(shù)
可見上面的轉化邏輯其實十分簡單，但是關鍵的問題是，模板是變化的，這意味著生成的程序代碼也必須是在運行時生成并執(zhí)行的。好在javascript有許多動態(tài)特性，其中一個強大的特性就是Function。 我們通常使用function關鍵字在js中聲明函數(shù)，很少用Function。在js中function是字面語法，js的運行時會將字面的function轉化成Function對象，所以實際上Function提供了更為底層和靈活的機制。

用 Function 類直接創(chuàng)建函數(shù)的語法如下：

var function_name = new Function(arg1, arg2, ..., argN, function_body)

例如：

//創(chuàng)建動態(tài)函數(shù) 
var sayHi = new Function("sName", "sMessage", "alert(\"Hello \" + sName + sMessage);");
//執(zhí)行 
sayHi('Hello','World');

函數(shù)體和參數(shù)都能夠通過字符串來創(chuàng)建！So cool！有了這個特性，可以將模板文本轉化成函數(shù)體的字符串，這樣就可以創(chuàng)建動態(tài)的函數(shù)來動態(tài)的調用了。

實現(xiàn)思路
首先利用正則式來描述interpolate和evaluate，括號用來分組捕獲：

var interpolate_reg = /<%=([\s\S]+?)%>/g;
var evaluate_reg = /<%([\s\S]+?)%>/g;

為了對整個模板進行連續(xù)的匹配將這兩個正則式合并在一起，但是注意，所有能夠匹配interpolate的字符串都能匹配evaluate，所以interpolate需要有較高的優(yōu)先級：

var matcher = /<%=([\s\S]+?)%>|<%([\s\S]+?)%>/g

設計一個函數(shù)用于轉化模板，輸入?yún)?shù)為模板文本字串和數(shù)據(jù)對象

var matcher = /<%=([\s\S]+?)%>|<%([\s\S]+?)%>/g
//text: 傳入的模板文本字串
//data: 數(shù)據(jù)對象
var template = function(text,data){ ... }

使用replace方法，進行正則的匹配和“替換”，實際上我們的目的不是要替換interpolate或evaluate，而是在匹配的過程中構建出“方法體”：

var matcher = /<%=([\s\S]+?)%>|<%([\s\S]+?)%>/g
//text: 傳入的模板文本字串
//data: 數(shù)據(jù)對象
var template = function(text,data){
 var index = 0;//記錄當前掃描到哪里了
 var function_body = "var temp = '';";
 function_body += "temp += '";
 text.replace(matcher,function(match,interpolate,evaluate,offset){
 //找到第一個匹配后，將前面部分作為普通字符串拼接的表達式
 function_body += text.slice(index,offset);
 
 //如果是<% ... %>直接作為代碼片段，evaluate就是捕獲的分組
 if(evaluate){
  function_body += "';" + evaluate + "temp += '";
 }
 //如果是<%= ... %>拼接字符串，interpolate就是捕獲的分組
 if(interpolate){
  function_body += "' + " + interpolate + " + '";
 }
 //遞增index，跳過evaluate或者interpolate
 index = offset + match.length;
 //這里的return沒有什么意義，因為關鍵不是替換text，而是構建function_body
 return match;
 });
 //最后的代碼應該是返回temp
 function_body += "';return temp;";
}

至此，function_body雖然是個字符串，但里面的內容實際上是一段函數(shù)代碼，可以用這個變量來動態(tài)創(chuàng)建一個函數(shù)對象，并通過data參數(shù)調用：

var render = new Function('obj', function_body);
return render(data);

這樣render就是一個方法，可以調用，方法內部的代碼由模板的內容構造，但是大致的框架應該是這樣的：

function render(obj){
 var temp = '';
 temp += ...
 ...
 return temp;
}

注意到，方法的形參是obj，所以模板內部引用的變量應該是obj：

<script id='template' type='javascript/template'>
 <ul>
 <% for(var i in obj){ %>
  <li class="<%= obj[i].status %>"><%= obj[i].text %></li>
 <% } %>
 </ul>
</script>

看似到這里就OK了，但是有個必須解決的問題。模板文本中可能包含\r \n \u2028 \u2029等字符，這些字符如果出現(xiàn)在代碼中，會出錯，比如下面的代碼是錯誤的：

temp += '
 <ul>
 ' + ... ;

我們希望看到的應該是這樣的代碼：

temp += '\n \t\t<ul>\n' + ...;

這樣需要把\n前面的\轉義成\\即可，最終變成字面的\\n。

另外，還有一個問題是，上面的代碼無法將最后一個evaluate或者interpolate后面的部分拼接進來，解決這個問題的辦法也很簡單，只需要在正則式中添加一個行尾的匹配即可：

var matcher = /<%=([\s\S]+?)%>|<%([\s\S]+?)%>|$/g;

相對完整的代碼

var matcher = /<%=([\s\S]+?)%>|<%([\s\S]+?)%>|$/g


//模板文本中的特殊字符轉義處理
var escaper = /\\|'|\r|\n|\t|\u2028|\u2029/g;
var escapes = {
  "'":   "'",
  '\\':   '\\',
  '\r':   'r',
  '\n':   'n',
  '\t':   't',
  '\u2028': 'u2028',
  '\u2029': 'u2029'
 };

//text: 傳入的模板文本字串
//data: 數(shù)據(jù)對象
var template = function(text,data){
 var index = 0;//記錄當前掃描到哪里了
 var function_body = "var temp = '';";
 function_body += "temp += '";
 text.replace(matcher,function(match,interpolate,evaluate,offset){
 //找到第一個匹配后，將前面部分作為普通字符串拼接的表達式
 //添加了處理轉義字符
 function_body += text.slice(index,offset)
  .replace(escaper, function(match) { return '\\' + escapes[match]; });

 //如果是<% ... %>直接作為代碼片段，evaluate就是捕獲的分組
 if(evaluate){
  function_body += "';" + evaluate + "temp += '";
 }
 //如果是<%= ... %>拼接字符串，interpolate就是捕獲的分組
 if(interpolate){
  function_body += "' + " + interpolate + " + '";
 }
 //遞增index，跳過evaluate或者interpolate
 index = offset + match.length;
 //這里的return沒有什么意義，因為關鍵不是替換text，而是構建function_body
 return match;
 });
 //最后的代碼應該是返回temp
 function_body += "';return temp;";
 var render = new Function('obj', function_body);
 return render(data);
}

調用代碼可以是這樣：

<script id='template' type='javascript/template'>
 <ul>
 <% for(var i in obj){ %>
  <li class="<%= obj[i].status %>"><%= obj[i].text %></li>
 <% } %>
 </ul>
</script>

...

var text = document.getElementById('template').innerHTML;
var items = [
 { text: 'text1' ,status:'done' },
 { text: 'text2' ,status:'pending' },
 { text: 'text3' ,status:'pending' },
 { text: 'text4' ,status:'processing' }
];
console.log(template(text,items));

可見，我們只用了很少的代碼就實現(xiàn)了一個簡易的模板。

遺留的問題
還有幾個細節(jié)的問題需要注意：

  • 因為<%或者%>都是模板的邊界字符，如果模板需要輸出<%或者%>，那么需要設計轉義的辦法
  • 如果數(shù)據(jù)對象中包含有null，顯然不希望最后輸出'null',所以需要在function_body的代碼中考慮null的情況
  • 在模板中每次使用obj的形參引用數(shù)據(jù)，可能不太方便，可以在function_body添加with(obj||{}){...}，這樣模板中可以直接使用obj的屬性
  • 可以設計將render返回出去，而不是返回轉化的結果，這樣外部可以緩存生成的函數(shù)，以提高性能

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