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| 1 | +# 新一代全栈框架 Fresh |
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| 3 | +大家好,我是三元。今天给大家介绍一个新的框架 Fresh,由 Deno 作者出品,在最近发布了 1.0 的正式版本,宣布支持了生产环境,并且在 Github 上热度也比较高,现在是时候给大家详细地介绍一下这个方案了。接下来会从**框架定位**、**上手体验**、**优劣势评估**和**源码实现**这几个方面来给大家深入解读 Fresh 框架。 |
| 4 | + |
| 5 | +## 框架定位 |
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| 7 | +首先,从定位上来看,Fresh 属于 **Web 全栈开发框架**。是不是对于这个词非常眼熟呢?相信你已经想到了,像现在大名鼎鼎的 Next.js 以及新出的 Remix 都是走的这个路线。那么作为 Next.js 和 Remix 的竞品, Fresh 有哪些值得一提的亮点,或者说有哪些差异点呢?主要包括如下的几个方面: |
| 8 | + |
| 9 | +首先,Fresh 基于 Deno 运行时,由 Deno 原班人马开发,享有 Deno 一系列工具链和生态的优势,比如内置的测试工具、支持 http import 等等。 |
| 10 | + |
| 11 | +其次是渲染性能方面,Fresh 整体采用 Islands 架构(之前介绍的 Astro 也是类似),实现了客户端按需 Hydration,有一定的渲染性能优势。 |
| 12 | + |
| 13 | +当然,还有一个比较出色的点是构建层做到了 Bundle-less,即应用代码不需要打包即可直接部署上线,后文会介绍这部分的具体实现。 |
| 14 | + |
| 15 | +最后,不同于 Next.js 和 Remix,Fresh 的前端渲染层由 Preact 完成,包括 Islands 架构的实现也是基于 Preact,且不支持其它前端框架。 |
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| 17 | +## 上手体验 |
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| 19 | +在使用 Fresh 之前,需要在机器上先安装 Deno: |
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| 22 | + |
| 23 | +如何没有安装的话可以先去 Deno 官方安装一下: https://deno.land/。 |
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| 25 | +接下来可以输入如下的命令初始化项目: |
| 26 | + |
| 27 | +```ts |
| 28 | +deno run -A -r https://fresh.deno.dev my-project |
| 29 | +``` |
| 30 | + |
| 31 | + |
| 32 | + |
| 33 | +项目的工程化脚本在 `deno.json` 文件中: |
| 34 | + |
| 35 | +```json |
| 36 | +{ |
| 37 | + "tasks": { |
| 38 | + // -A 表示允许 Deno 读取环境变量 |
| 39 | + "start": "deno run -A --watch=static/,routes/ dev.ts" |
| 40 | + }, |
| 41 | + "importMap": "./import_map.json" |
| 42 | +} |
| 43 | +``` |
| 44 | + |
| 45 | +接下来你可以执行`deno task start` 命令启动项目: |
| 46 | + |
| 47 | + |
| 48 | + |
| 49 | +终端里面显示 Fresh 从文件目录中扫描出了 3 个路由和 1 个 island 组件,我们可以来观察一下项目的目录结构: |
| 50 | + |
| 51 | +```ts |
| 52 | +. |
| 53 | +├── README.md |
| 54 | +├── components |
| 55 | +│ └── Button.tsx |
| 56 | +├── deno.json |
| 57 | +├── dev.ts |
| 58 | +├── fresh.gen.ts |
| 59 | +├── import_map.json |
| 60 | +├── islands |
| 61 | +│ └── Counter.tsx |
| 62 | +├── main.ts |
| 63 | +├── routes |
| 64 | +│ ├── [name].tsx |
| 65 | +│ ├── api |
| 66 | +│ │ └── joke.ts |
| 67 | +│ └── index.tsx |
| 68 | +├── static |
| 69 | +│ ├── favicon.ico |
| 70 | +│ └── logo.svg |
| 71 | +└── utils |
| 72 | + └── twind.ts |
| 73 | +``` |
| 74 | + |
| 75 | +你可以关注 `routes` 和 `islands` 两个目录,`[name].tsx`、`api/joke.ts` 和 `index.tsx` 分别对应三个路由,而 islands 目录下的每个文件则对应一个 island 组件。 |
| 76 | + |
| 77 | +而开发者并不需要手写路由文件,Fresh 可以自动地生成服务端的路由到文件的映射关系。很明显 Fresh 实现了约定式路由的功能,跟 Next.js 类似。 |
| 78 | + |
| 79 | +每个 `island 组件`需要有一个 default 导出,用来将组件暴露出去,使用比较简单,就不展开介绍了。而`路由组件`则更加灵活,既可以作为一个 API 服务,也可以作为一个组件进行渲染。接下来,我们以脚手架项目的几个文件示例来分析一下。 |
| 80 | + |
| 81 | +首先是 `api/joke.ts` 文件,这个文件的作用是提供服务端的数据接口,并不承载任何的前端渲染逻辑,你只需要在这个文件里面编写一个 handler 函数即可,如下代码所示: |
| 82 | + |
| 83 | +```ts |
| 84 | +// api/joke.ts |
| 85 | +import { HandlerContext } from '$fresh/server.ts'; |
| 86 | + |
| 87 | +const JOKES = [ |
| 88 | + // 省略具体内容 |
| 89 | +]; |
| 90 | + |
| 91 | +export const handler = (_req: Request, _ctx: HandlerContext): Response => { |
| 92 | + // 随机返回一个 joke 字符串 |
| 93 | + return new Response(body); |
| 94 | +}; |
| 95 | +``` |
| 96 | + |
| 97 | +当你访问`/api/joke` 路由时,可以拿到 handler 返回的数据: |
| 98 | + |
| 99 | + |
| 100 | + |
| 101 | +接下来是`index.tsx`和`[name].tsx` 两个文件,第一个文件对应根路由即`/`,访问效果如下: |
| 102 | + |
| 103 | + |
| 104 | + |
| 105 | +后者则为动态路由,可以拿到路由传参进行渲染: |
| 106 | + |
| 107 | +```ts |
| 108 | +export default function Greet(props: PageProps) { |
| 109 | + return <div>Hello {props.params.name}</div>; |
| 110 | +} |
| 111 | +``` |
| 112 | + |
| 113 | +访问效果如下: |
| 114 | + |
| 115 | + |
| 116 | + |
| 117 | +同时,你也可以在路由组件同时编写前端组件和 handler 函数,如下代码所示: |
| 118 | + |
| 119 | +```ts |
| 120 | +// 修改 [name].tsx 的内容如下 |
| 121 | +/** @jsx h */ |
| 122 | +import { h } from 'preact'; |
| 123 | +import { HandlerContext, PageProps } from '$fresh/server.ts'; |
| 124 | + |
| 125 | +export function handler(req: Request, ctx: HandlerContext) { |
| 126 | + const title = '一些标题数据'; |
| 127 | + return ctx.render({ title }); |
| 128 | +} |
| 129 | + |
| 130 | +export default function Greet(props: PageProps) { |
| 131 | + return <div>获取数据: {props.data.title}</div>; |
| 132 | +} |
| 133 | +``` |
| 134 | + |
| 135 | +从 handler 的第二个参数(ctx 对象)中,我们可以取出 render 方法,传入组件需要的数据,手动调用完成渲染。效果如下: |
| 136 | + |
| 137 | + |
| 138 | + |
| 139 | +以上我们就体验了 Fresh 的几个核心的功能,包括`项目初始化`、`路由组件开发`、`服务端接口开发`、`组件数据获取`以及`约定式路由`,相信从中你也能体会到 Fresh 的简单与强大了。 |
| 140 | + |
| 141 | +## 优劣势分析 |
| 142 | + |
| 143 | +那么,就如 Fresh 官网所说,Fresh 能否成为下一代 Web 全栈框架呢? |
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| 145 | + |
| 146 | + |
| 147 | +我们不妨来盘点一下 Fresh 的优势和不足。 |
| 148 | + |
| 149 | +使用 Fresh 的优势可以总结如下: |
| 150 | + |
| 151 | +- 享受 Deno 带来的开发优势,从安装依赖、开发、测试、部署直接使用 Deno 的工具链,降低工程化的成本; |
| 152 | + |
| 153 | +- 基于 Island 架构,带来更小的客户端运行时开销,渲染性能更好; |
| 154 | + |
| 155 | +- 无需打包即可开发、部署应用,带来更少的构建成本,更加轻量; |
| 156 | + |
| 157 | +而劣势也比较明显,包含如下的几个方面: |
| 158 | + |
| 159 | +- 仅支持 Preact 框架,不支持 React,这一点是比较致命的; |
| 160 | + |
| 161 | +- 由于架构的原因,开发阶段没有 HMR 的能力,只能 page reload; |
| 162 | + |
| 163 | +- 对于 Island 组件,必须要放到 islands 目录,对于比较复杂的应用而言,<span data-word-id="53156824" class="abbreviate-word">心智</span>负担会比较重,而 Astro 在这一方面要做的更优雅一些,通过组件指令即可指定 island 组件,如`<Component client:load />`。 |
| 164 | + |
| 165 | +一方面 Fresh 能解决的问题,如 Hydration 性能问题,其它的框架也能解决(Astro),并且比它做的更好,另一方面 Fresh 的部分劣势也比较致命,况且 Deno 如今也很难做到真正地普及,所以我认为 Fresh 并不是一个未来能够大范围流行的 Web 框架,但对于 Deno 和 Preact 的用户而言,我认为 Fresh 足以撼动 Next.js 这类框架原有的地位。 |
| 166 | + |
| 167 | +## 源码实现 |
| 168 | + |
| 169 | +Fresh 的内部实现并不算特别复杂,虽然说我们并一定用的上 Fresh,但我觉得 Fresh 的代码还是值得一读的,从中可以学习到不少东西。 |
| 170 | + |
| 171 | +> Github 地址: https://github.com/denoland/fresh |
| 172 | +
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| 173 | +你可以先去仓库 examples/counter 查看示例项目,通过 `deno task start` 命令启动。入口文件为`dev.ts`,其中会调用 Fresh 进行路由文件和 islands 文件的搜集,生成 Manifest 信息。 |
| 174 | + |
| 175 | +接下来进入核心环节——创建 Server,具体逻辑在`server/mod.ts`中: |
| 176 | + |
| 177 | +```ts |
| 178 | +export async function start(routes: Manifest, opts: StartOptions = {}) { |
| 179 | + const ctx = await ServerContext.fromManifest(routes, opts); |
| 180 | + await serve(ctx.handler(), opts); |
| 181 | +} |
| 182 | +``` |
| 183 | + |
| 184 | +`fromManifest`为一个工厂方法,目的是根据之前扫描到的 Manifest 信息生成服务端上下文对象(ServerContext),因此 Server 的实现核心也就在于 ServerContext: |
| 185 | + |
| 186 | +```ts |
| 187 | +class ServerContext { |
| 188 | + static async fromManifest(manifest: Manifest, opts: FreshOptions) { |
| 189 | + // 省略中间的处理逻辑 |
| 190 | + return new ServerContext(); |
| 191 | + } |
| 192 | +} |
| 193 | +``` |
| 194 | + |
| 195 | +fromManifest 实际上就是进一步处理(normalize) manifest 信息,生成 Route 对象和 Island 对象,以供 ServerContext 的实例初始化。 |
| 196 | + |
| 197 | +接下来,Fresh 会调用 ServerContext 的 handler 方法,交给标准库 http/server 的 serve 方法进行调用。因此,handler 方法也是整个服务端的核心实现,其中有两大主要的实现部分: |
| 198 | + |
| 199 | +- 中间件机制的实现,也就是实现洋葱模型,具体逻辑在私有方法`#composeMiddlewares`中; |
| 200 | + |
| 201 | +- 页面渲染逻辑的实现,在私有方法`#handlers()`中。 |
| 202 | + |
| 203 | +前者不是本文的重点,感兴趣的同学可以在看完文章后继续研究。这里我们主要关注页面渲染的逻辑是如何实现的,`#handlers()`方法中定义了几乎所有路由的处理逻辑,包括`路由组件渲染`、`404 组件渲染`、`Error 组件渲染`、`静态资源加载`等等逻辑,我们可以把目光集中在`路由组件渲染`中,主要是这段逻辑: |
| 204 | + |
| 205 | +```ts |
| 206 | +for (const [method, handler] of Object.entries(route.handler)) { |
| 207 | + routes[`${method}@${route.pattern}`] = (req, ctx, params) => |
| 208 | + handler(req, { |
| 209 | + ...ctx, |
| 210 | + params, |
| 211 | + render: createRender(req, params), |
| 212 | + renderNotFound: createUnknownRender(req, {}) |
| 213 | + }); |
| 214 | +} |
| 215 | +``` |
| 216 | + |
| 217 | +而在路由对象`normalize`的过程(即`fromManifest` 方法)中,route.handler 的默认实现为: |
| 218 | + |
| 219 | +```ts |
| 220 | +let { handler } = module as RouteModule; |
| 221 | +handler ??= {}; |
| 222 | +if (component && typeof handler === 'object' && handler.GET === undefined) { |
| 223 | + // 划重点! |
| 224 | + handler.GET = (_req, { render }) => render(); |
| 225 | +} |
| 226 | +const route: Route = { |
| 227 | + pattern, |
| 228 | + url, |
| 229 | + name, |
| 230 | + component, |
| 231 | + handler, |
| 232 | + csp: Boolean(config?.csp ?? false) |
| 233 | +}; |
| 234 | +``` |
| 235 | + |
| 236 | +因此,对于路由组件的处理最后都会进入 render 函数中,我们不妨来看看 render 函数是如何被创建的: |
| 237 | + |
| 238 | +```ts |
| 239 | +// 简化后的代码 |
| 240 | +const genRender = (route, status) => { |
| 241 | + return async (req, params, error) => { |
| 242 | + return async (data) => { |
| 243 | + // 执行渲染逻辑 |
| 244 | + const resp = await internalRender(); |
| 245 | + const [body] = resp; |
| 246 | + return new Response(body); |
| 247 | + }; |
| 248 | + }; |
| 249 | +}; |
| 250 | +const createRender = genRender(route, Status.OK); |
| 251 | +``` |
| 252 | + |
| 253 | +生成 render 函数这块逻辑个人认为比较抽象,需要静下心来理清各个函数的调用顺序,理解难度并不大。我们还是把关注点放到核心的渲染逻辑上,主要是 internalRender 函数的实现: |
| 254 | + |
| 255 | +```ts |
| 256 | +import { render as internalRender } from './render.tsx'; |
| 257 | +``` |
| 258 | + |
| 259 | +你可以去 `render.tsx` 进一步阅读,这个文件主要做了如下的事情: |
| 260 | + |
| 261 | +- 记录项目中声明的所有 Islands 组件。 |
| 262 | + |
| 263 | +- 拦截 Preact 中 vnode 的创建逻辑,目的是为了匹配之前记录的 Island 组件,如果能匹配上,则记录 Island 组件的 props 信息,并将组件用 \<!--frsh-id 值:数字--> 的注释标签来包裹,id 值为 Island 的 id,数字为该 Island 的 props 在全局 props 列表中的位置,方便 hydrate 的时候能够找到对应组件的 props。 |
| 264 | + |
| 265 | +- 调用 Preact 的 renderToString 方法将组件渲染为 HTML 字符串。 |
| 266 | + |
| 267 | +- 向 HTML 中注入客户端 hydrate 的逻辑。 |
| 268 | + |
| 269 | +- 拼接完整的 HTML,返回给前端。 |
| 270 | + |
| 271 | +值得注意的是客户端 hydrate 方法的实现,传统的 <span data-word-id="44772760" class="abbreviate-word">SSR</span> 一般都是直接对根节点调用 hydrate,而在 Islands 架构中,Fresh 对每个 Island 进行独立渲染,实现如下: |
| 272 | + |
| 273 | +> hydrate 方法名也可以叫 revive |
| 274 | +
|
| 275 | +```ts |
| 276 | +export function revive(islands: Record<string, ComponentType>, props: any[]) { |
| 277 | + function walk(node: Node | null) { |
| 278 | + // 1. 获取注释节点信息,解析出 Island 的 id |
| 279 | + const tag = |
| 280 | + node!.nodeType === 8 && |
| 281 | + ((node as Comment).data.match(/^\s*frsh-(.*)\s*$/) || [])[1]; |
| 282 | + let endNode: Node | null = null; |
| 283 | + if (tag) { |
| 284 | + const startNode = node!; |
| 285 | + const children = []; |
| 286 | + const parent = node!.parentNode; |
| 287 | + // 拿到当前 Island 节点的所有子节点 |
| 288 | + while ((node = node!.nextSibling) && node.nodeType !== 8) { |
| 289 | + children.push(node); |
| 290 | + } |
| 291 | + startNode.parentNode!.removeChild(startNode); // remove start tag node |
| 292 | + |
| 293 | + const [id, n] = tag.split(':'); |
| 294 | + // 2. 单独渲染 Island 组件 |
| 295 | + render(h(islands[id], props[Number(n)]), htmlElement); |
| 296 | + endNode = node; |
| 297 | + } |
| 298 | + // 3. 继续遍历 DOM 树,直到找到所有的 Island 节点 |
| 299 | + const sib = node!.nextSibling; |
| 300 | + const fc = node!.firstChild; |
| 301 | + if (endNode) { |
| 302 | + endNode.parentNode?.removeChild(endNode); // remove end tag node |
| 303 | + } |
| 304 | + |
| 305 | + if (sib) walk(sib); |
| 306 | + if (fc) walk(fc); |
| 307 | + } |
| 308 | + walk(document.body); |
| 309 | +} |
| 310 | +``` |
| 311 | + |
| 312 | +至此,服务端和客户端渲染的过程都完成了,回头看整个过程,为什么说 Fresh 的构建过程是 Bundle-less 的呢? |
| 313 | + |
| 314 | +我们不妨关注一下 Islands 组件是如何加载到客户端的。 |
| 315 | + |
| 316 | + |
| 317 | + |
| 318 | +首先,服务端通过拦截 vnode 实现可以感知到项目中用到了哪些 Island 组件,比如 Counter 组件,那么服务端就会注入对应的 import 代码,并挂在到全局,通过 `<script type="module">` 的方式注入到 HTML 中。 |
| 319 | + |
| 320 | +浏览器执行这些代码时,会给服务端发起`/islands/Counter`的请求,服务端接收到请求,对 Counter 组件进行实时编译打包,然后将结果返回给浏览器,这样浏览器就能拿到 Esbuild 的编译产物并执行了。 |
| 321 | + |
| 322 | +所以这个过程是**完全发生在运行时**的,也就是说,我们不需要在一开始启动项目的时候就打包完所有的组件,而是在运行时做到按需构建,并且得益于 Esbuild 极快的构建速度,一般能达到毫秒级别的构建速度,对于服务来说运行时的压力并不大。 |
| 323 | + |
| 324 | +## 小结 |
| 325 | + |
| 326 | +以上就是本文的全部内容,分别从**框架定位**、**上手体验**、**优劣势评估**和**源码实现**来介绍了如今比较火的 Fresh 框架。 |
| 327 | + |
| 328 | +最后需要跟大家说明的是,Fresh 中关于 Islands 架构的实现是基于 Preact 的,我本人也借鉴了 Fresh 的思路,通过拦截 React.createElement 方法在 React 当中也实现了 Islands 架构,代码放在了 `react-islands`仓库中(地址: https://github.com/sanyuan0704/react-islands),代码不多,相当于 Fresh 的简化版,感兴趣的小伙伴可以拉下来看看~ |
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