1. 為什麼要做元件化？

無論前端也好，後端也好，都是整個軟體體系的一部分。軟體產品也是產品，它的研發過程也必然是有其目的。絕大多數軟體產品是追逐利潤的，在產品目標確定的情況下，成本有兩個途徑來優化：減少部署成本，提高開發效率。

減少部署成本的方面，業界研究得非常多，比如近幾年很流行的“去IOE”，就是很典型的，從一些費用較高的高效能產品遷移到開源的易替換的產品叢集，又比如使用Linux + Mono來部署.net應用，避開Windows Server的費用。

提高開發效率這方面，業界研究得更多，主要途徑有兩點：加快開發速度，減少變更代價。怎樣才能加快開發速度呢？如果我們的開發不是重新造輪子，而是每一次做新產品都可以利用已有的東西，那就會好很多。怎樣才能減少變更代價呢？如果我們能夠理清模組之間的關係，合理分層，每次變更只需要修改其中某個部分，甚至不需要修改程式碼，僅僅是改變配置就可以，那就更好了。

我們先不看軟體行業，來看一下製造行業，比如汽車製造業，他們是怎麼造汽車的呢？造汽車之前，先設計，把整個汽車分解為不同部件，比如輪子，引擎，車門，座椅等等，分別生產，最後再組裝，所以它的製造過程可以較快。如果一輛汽車輪胎被扎破了，需要送去維修，維修的人也沒有在每個地方都修一下，而是隻把輪胎拆下來修修就好了，這個輪胎要是實在壞得厲害，就乾脆換上個新的，整個過程不需要很多時間。

席德梅爾出過一款很不錯的遊戲，叫做《文明》（Civilization），在第三代裡面，有一項科技研究成功之後，會讓工人工作效率加倍，這項科技的名字就叫做：可替換部件（Replacement Parts）。所以，軟體行業也應當引入可替換的部件，一般稱為元件。

2. 早期的前端怎麼做元件化的？

在服務端，我們有很多元件化的途徑，像J2EE的Beans就是一種。元件建造完成之後，需要引入一些機制來讓它們可配置，比如說，工作流引擎，規則引擎，這些引擎用配置的方式組織最基礎的元件，把它們串聯為業務流程。不管使用什麼技術、什麼語言，服務端的元件化思路基本沒有本質差別，大家是有共識的，具體會有服務、流程、規則、模型等幾個層次。

早期展示層基本以靜態為主，服務端把介面生成好，瀏覽器去拿來展示，所以這個時期，有程式碼控制的東西幾乎全在服務端，有分層的，也有不分的。如果做了分層，大致結構就是下圖這樣：

這個圖裡，JSP（或者其他什麼P，為了舉例方便，本文中相關的服務端技術都用Java系的來表示）響應瀏覽器端的請求，把HTML生成出來，跟相關的JavaScript和CSS一起拿出去展示。注意這裡的關鍵，瀏覽器端對介面的形態和相關業務邏輯基本都沒有控制權，屬於別人給什麼就展示什麼，想要什麼要先提申請的尷尬局面。

這個時期的Web開發，前端的邏輯是基本可忽略的，所以前端元件化方式大同小異，無論是ASP還是JSP還是其他什麼P，都可以自定義標籤，把HTML程式碼和行間邏輯打包成一個標籤，然後使用者直接放置在想要的地方，就可以了。

在這一時代，所謂的元件化，基本都是taglib這樣的思路，把某一塊介面包括它的業務邏輯一起打成一個端到端的元件，整個非常獨立，直接一大塊從介面到邏輯都有，而且邏輯基本上都是在服務端控制，大致結構如下圖所示。

3. SPA時代，出現了新問題

自從Web2.0逐漸流行，Web前端已經不再是純展示了，它逐漸把以前在C/S裡面做的一些東西做到B/S裡面來，比如說Google和微軟的線上Office，這種複雜度的Web應用如果還用傳統那種方式做元件化，很顯然是行不通的。

我們看看之前這種元件化的方式，本質是什麼？是展現層跟業務邏輯層的隔離，後端在處理業務邏輯，前端純展現。如果現在還這麼劃分，就變成了前端有介面和邏輯，後端也有邏輯，這就比較亂了。我們知道，純邏輯的分層元件化還是比較容易的，任何邏輯如果跟展現混起來，就比較麻煩了，所以我們要把分層的點往前推，推到也能把單獨的展現層剝離出來。

如下圖所示，因為實際上HTML、CSS、JavaScript這些都逐漸靜態化，所以不再需要把它們放在應用伺服器上了，我們可以把它們放在專門的高效能靜態伺服器上，再進一步發展，就可以是CDN（Content Delivery Network，內容分發網路）。前端跟後端的通訊，基本都是通過AJAX來，也會有一些其他的比如WebSocket之類，總之儘量少重新整理了。

在這張圖裡面可以看到，真正的前端已經形成了，它跟應用伺服器之間形成了天然的隔離，所以也能夠很獨立地進行一些發展演進。

現在很多Web程式在往SPA（單頁面程式，Single Page Application）的方向發展，這類系統通常比較類似傳統的C/S程式，互動過程比較複雜，因此它的開發過程也會遇到一些困難。

那為什麼大家要做SPA呢？它有很多明顯的好處，最核心的優勢就是高效。這個高效體現在兩個方面：一是對於使用者來說，這種方式做出來的東西體驗較好，類似傳統桌面程式，對於那些需要頻繁操作的行業使用者，有很大優勢。二是執行的效率較高，之前整合一些選單功能，可能要用iframe的方式引入，但每個iframe要獨立引入一些公共檔案，伺服器檔案傳輸的壓力較大，還要初始化自己的一套記憶體環境，比較浪費，互相之間也不太方便通訊，一般要通過postMessage之類的方式去互動。

有了SPA之後，比如一塊介面，就可以是一個HTML片段，用AJAX去載入過來處理之後放到介面上。如果有邏輯的JavaScript程式碼，也可以用require之類的非同步載入機制去執行時載入，整體的思路是比較好的。

很多人說，就以這樣的需求，用jQuery再加一個非同步js載入框架，不是很足夠了嗎？這兩個東西用得好的話，也是能夠解決一些問題的，但它們處理的並不是最關鍵的事情。在Web體系中，展現層是很天然的，因為就是HTML和CSS，如果只從檔案隔離的角度，也可以做出一種劃分的方式，邏輯放在單獨的js檔案裡，html內部儘量不寫js，這就是之前比較主流的前端程式碼劃分方式。

剛才我們提到，SPA開發的過程中會遇到一些困難，這些困難是因為複雜度大為提升，導致了一些問題，有人把這些困難歸結為純介面的複雜度，比如說，控制元件更復雜了之類，沒有這麼簡單。問題在於什麼呢？我打個比方：我們在電腦上開兩個資源管理器視窗，瀏覽到同一個目錄，在一個目錄裡把某個檔案刪了，你猜猜另外一個裡面會不會重新整理？

毫無疑問，也會重新整理，但是你看看你用的Web頁面，如果把整個複雜系統整合成單頁的，能保證對一個數據的更新就實時反饋到所有用它的地方嗎？怎麼做，是不是很頭疼？程式碼組織的複雜度大為提高，所以需要做一些架構方面的提升。

4. 架構的變更

提到架構，我們通常會往設計模式上想。在著名的《設計模式》一書中，剛開始就講了一種典型的處理客戶端開發的場景，那就是MVC。

傳統的MVC理念我們並不陌生，因為有Struts，所以在Web領域也有比較經典的MVC架構，這裡面的V，就負責了整個前端的渲染，而且是服務端的渲染，也就是輸出HTML。如下圖所示：

在SPA時代，這已經不合適了，所以瀏覽器端形成了自己的MVC等層次，這裡的V已經變成客戶端渲染了，通常會使用一些客戶端的HTML模版去實現，而模型和控制器，也相應地在瀏覽器端形成了。

我們有很多這個層面的框架，比如Backbone，Knockout，Avalon，Angular等，採用了不同的設計思想，有的是MVC，有的是MVP，有的是MVVM，各有其特點。

以Angular為例，它推薦使用雙向繫結去實現檢視和模型的關聯，這麼一來，如果不同檢視繫結在同一模型上，就解決了剛才所說的問題。而模型本身也通過某種機制，跟其他的邏輯模組進行協作。

這種方式就是依賴注入。依賴注入的核心理念就是通過配置來例項化所依賴的元件。使用這種模式來設計軟體架構，會犧牲一些效能，在跟蹤除錯的便利性等方面也會有所損失，但換來的是無與倫比的鬆耦合和可替代性。

比如說，這些元件就可以單獨測試，然後在用的時候隨手引入，毫無壓力。對於從事某一領域的企業來說，光這一條就足以吸引他在上面大量投入，把所有不常變動領域模型的業務程式碼都用此類辦法維護起來，這是一種財富。

5. MV*框架的基本原理

如果我們來設計Angular這麼一個前端框架，應當如何入手呢？很顯然，邏輯的控制必須使用JavaScript，一個框架，最本質的事情在於它的邏輯處理方式。

我們的介面為什麼可以多姿多彩？因為有HTML和CSS，注意到這兩種東西都是配置式的寫法，參照後端的依賴注入，如果把這兩者視為跟Spring框架中一些XML等同的配置檔案，思路就豁然開朗了。

與後端不同的是，充當前端邏輯工具的JavaScript不能做入口，必須掛在HTML裡才能執行，所以出現了一個怪異的狀況：邏輯要先掛在配置檔案（HTML）上，先由另外的容器（瀏覽器或者Hybird的殼）把配置檔案載入起來，然後才能從某個入口開始執行邏輯。好訊息是，過了這一步，邏輯層就開始大放異彩了。

從這個時候開始，框架就啟動了，它要做哪些事情呢？

• 初始化自身（bootstrap）
• 非同步載入可能尚未引入的JavaScript程式碼（require）
• 解析定義在HTML上的規則（template parser）
• 例項化模型（scope）
• 建立模型和DOM的關聯關係（binding, injection）

這些是主線流程，還有一些支線，比如：

• 解析url的search字串，恢復狀態（route）
• 載入HTML部件模板（template url）
• 部件模板和模型的關聯（binding）

6. 如何做元件化

6.1. HTML的元件化

SPA的一個典型特徵就是部分載入，介面的部件化也是其中比較重要的一環。介面片段在動態請求得到之後，藉助模版引擎之類的技術，經過某種轉換，放置到主介面相應的地方。所以，從這個角度來看，HTML的元件化非常容易理解，那就是介面的片段化和模板化。

6.2. JavaScript的元件化

JavaScript這個部分有好幾個發展階段。

• 早期的共享檔案，把公共功能的程式碼提出出來，多個頁面共用
• 動態引用，消滅全域性變數
• 在某些框架上進一步劃分，比如Angular裡面又分為provider，service，factory，controller

JavaScript元件化的目標是什麼呢，是清晰的職責，鬆耦合，便於單元測試和重複利用。這裡的鬆耦合不僅體現在js程式碼之間，也體現在js跟DOM之間的關係，所以像Angular這樣的框架會有directive的概念，把DOM操作限制到這類程式碼中，其他任何js程式碼不操作DOM。

如上圖所示，總的原則是先分層次，層內再作切分。這麼做的話，不再存在之前那種端到端元件了，使用起來沒有原先那麼方便，但在另外很多方面比較好。

6.3. CSS的元件化

這方面，業界也有很多探索，比如LESS，SASS，Stylus等。為什麼CSS也要做元件化呢？傳統的CSS是一種扁平的文字結構，變更成本較高，比如說想要把結構從鬆散改緊湊，需要改動很多。如果把實際使用的CSS只當作輸出結果，而另外有一種適合變更的方式當作中間過程，這就好多了。比如說，我們把一些東西定義成變數，每個細節元素使用這些變數，當需要整體變更的時候，只需修改這些變數然後重新生成一下就可以了。

以上，我們討論了大致的Web前端開發的元件化思路，後續將闡述元件化之後的協作過程和管控機制。