如何开始一个模块化可扩展的Web App

作者: AlloVince | 来源:发表于2013-04-23 22:00 被阅读3530次

虽然从没有认为自己是一个前端开发者，但不知不觉中也积累下了一些前端开发的经验。正巧之前碰到一道面试题，于是就顺便梳理了一下自己关于Web App的一些思路并整理为本文。

对于很多简单的网站或Web应用来说，引入jQuery以及一些插件，在当前页面内写入简单逻辑已经可以满足大部分需要。但是如果一旦多人开发，应用的复杂程度上升，就会有很多问题开始暴露出来：

数据源一般都与页面分离，那么App启动一般都需要等待数据源读入。
UI交互复杂时，需要将逻辑通过面向对象抽象后才能更好的复用。
功能间一般都存在依赖关系，需要引入支持依赖关系的模块加载器。

那么如何解决这些问题，就以一个简单的订餐App为例，从零开始一个模块化可扩展Web App。

这个简单的App基于HTML5 Boilerplate、requireJS、jQuery Mobile、Underscore.js，后端逻辑用jStorage模拟实现。完成后的成品在此。所有代码可以在github查看。下文将逐一介绍实现的思路与方法。

从选择一个好模板开始

开始一个Web项目，HTML的书写总是重中之重，一个好的HTML能从根源上规避大量潜在问题，所以Web App应该全部应用一个标准化的高质量HTML模板，而不是将所有页面交由开发人员自由发挥。

这里推荐使用HTML5 Boilerplate项目作为App的默认模板以及文件路径规范，无论是网站或者富UI的App，都可以采用这个模板作为起步。

可以使用

git clone git://github.com/h5bp/html5-boilerplate.git

或者直接下载HTML5 Boilerplate项目代码。HTML5 Boilerplate的文件结构如下，

.
├── css
│   ├── main.css
│   └── normalize.css
├── doc
├── img
├── js
│   ├── main.js
│   ├── plugins.js
│   └── vendor
│       ├── jquery.min.js
│       └── modernizr.min.js
├── .htaccess
├── 404.html
├── index.html
├── humans.txt
├── robots.txt
├── crossdomain.xml
├── favicon.ico
└── [apple-touch-icons]

从上向下看

css 用于存放css文件，并内置了Normalize.css作为默认CSS重置手段（其实Normalize.css不能算是CSS reset）。
doc 存放项目文档
img 存放项目图片
js 存放javascript文件，其中第三方类库推荐放在vendor下
.htaccess 内置了很多对于静态文件在Apache下的优化策略，如果Web服务器不是Apache则可以参考其他Web服务器配置优化。
404.html 默认的404页面，
index.html 项目模板
humans.txt 相对于面向机器人的robots.txt，humans.txt更像是小幽默，这在里可以写关于项目/团队的介绍，或者放置一些彩蛋给那些喜欢对你的应用刨根问底的用户们。
robots.txt 用于告诉搜索引擎蜘蛛爬行规则
crossdomain.xml 用于配置Flash的跨域策略
favicon.ico apple-touch-icon.png等小图标。

如果是一个主要面向移动设备，还有更具针对性的Mobile Boilerplate可供参考。

制定统一的编码规范

在正式开始编码之前，无论是多大规模的应用，多少人的团队，一定要有一个统一的规范，才能保证后续的开发不会乱套。

前端规范其实又要分为三部分：HTML、CSS、Javascript应该分别有自己的规范。HTML/CSS主要约定id/class的命名规则、属性的书写顺序。JavaScript可能需要细化到缩进、编码风格、面向对象写法等等。

最省事的方法当然还是参考已有的规范，比如Google的HTML/CSS风格指南、Google的Javascript编码指南等等。

HTML篇

HTML5 Boilerplate的模板核心部分不过30行，但是每一行都可谓千锤百炼，可以用最小的消耗解决一些前端的顽固问题：

使用条件注释区分IE浏览器

<!DOCTYPE html>
<!--[if lt IE 7]>      <html class="no-js lt-ie9 lt-ie8 lt-ie7"> <![endif]-->
<!--[if IE 7]>         <html class="no-js lt-ie9 lt-ie8"> <![endif]-->
<!--[if IE 8]>         <html class="no-js lt-ie9"> <![endif]-->
<!--[if gt IE 8]><!--> <html class="no-js"> <!--<![endif]-->

之所以要这样写

可以使用class作为全局条件区分低版本的IE浏览器并进行调整，这显然要优于使用CSS Hack。
可以避免IE6条件注释引起的高版本IE文件阻塞问题，原文的解决方法是在前面加一个空白的条件注释，但是这里显然将原本无用空白的条件注释变得有意义了。
仍然可以通过HTML验证。
与Modernizr等特征检测类库使用相同的class，更具备通用性。

no-js标签是需要与Modernizr等类库配合使用的，如果你不想在项目中引入Modernizr，需要在Head部分加入一行使no-js标签变为js，代码来自Avoiding the FOUC：

 <script>(function(H){H.className=H.className.replace(/\bno-js\b/,'js')})(document.documentElement)</script>

通过上面的条件注释，就可以在CSS中针对不同情况分别处理

.lt-ie7 {} /* IE6等版本时 */
.no-js {} /* JavaScript没有启用时 */

meta标签的书写顺序

为了让浏览器识别正确的编码，meta charset标签应该先于title标签出现。

meta X-UA-Compatible标签可以指定IE8以上版本浏览器以最高级模式渲染文档，同时如果已经安装Google Chrome Frame则直接使用Chrome Frame渲染。而指定渲染模式的meta X-UA-Compatible标签同样需要优先出现

<meta charset="utf-8">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge,chrome=1">
<title></title>

设置移动设备显示窗口宽度

<meta name="viewport" content="width=device-width">

这是移动设备专属的标签，具体设置需要根据项目实际情况调整。

使用Modernizr做浏览器差异检测

Modernizr常做前端的应该都不陌生。引入Modernizr后，html标签的no-js将会被自动替换为js，同时Modernizr会向html标签添加代表版本检测结果的class。

对于低版本浏览器的向上兼容需要根据项目实际需求处理，Modernizr也非常周到的给出的绝大多数HTML5功能的兼容方法。

CSS篇

CSS重置及增强功能

HTML5 Boilerplate选择Normalize.css重置CSS。如果项目计划引入Twitter Bootstrap、YUI 3这些前端框架的话则可以移除，因为这些框架已经内置了Normalize.css。

同时HTML5 Boilerplate又引入了一个main.css，内置了一些基本的排版样式以及打印样式。

使用LESS或Sass生成CSS

在复杂应用中，如果还手写CSS的话将是一件痛苦的事情，大量的class前缀，复用样式需要来回copy等等。为了更好的扩展性，这里建议在项目中引入LESS或Sass。这代表着：

支持变量与简单运算
支持CSS片段复用
class/id样式嵌套

等一些更像是编程语言的特性。这对于提高开发效率是效果非常明显的。

以LESS为例，简单介绍一下LESS在Windows下如何应用到这个项目中：

下载Nodejs并安装，nodejs会自动将自己加入系统路径。
在cmd运行
npm install -g less
然后就可以通过lessc指令将less源文件编译为css
lessc avnpc.less avnpc.css
如果不使用nodeJs作为后端，最好在写LESS时采用watch模式，每次保存自动编译为css。这里需要安装一个辅助模块recess：
npm install -g recess
然后运行watch
recess avnpc.less:avnpc.css --watch

Javascript篇

使用requireJS按需加载

模块加载器的概念可能稍微接触过前端开发的童鞋都不会陌生，通过模块加载器可以有效的解决这些问题：

JS文件的依赖关系。
通过异步加载优化script标签引起的阻塞问题
可以简单的以文件为单位将功能模块化并实现复用

主流的JS模块加载器有requireJS，SeaJS等，加载器之间可能会因为遵循的规范不同有微妙的差别，从纯用户的角度出发，之所以选requireJS而不是SeaJS主要是因为：

功能实现上两者相差无几，没有明显的性能差异或重大问题。
文档丰富程度上，requireJS远远好于SeaJS，就拿最简单的加载jQuery和jQuery插件这回事，虽然两者的实现方法相差无几，但requireJS就有可以直接拿来用的Demo，SeaJS还要读文档自己慢慢折腾。一些问题的解决上，requireJS为关键词也更容易找到答案。

requireJS 加载jQuery + jQuery插件

可能对于一般Web App来说，引入jQuery及相关插件的概率是最大的，requireJS也亲切的给出了相应的解决方案及动态加载jQuery及插件的文档及实例代码。

在最新的jQuery1.9.X中，jQuery已经在最后直接将自己注册为一个AMD模块，即是说可以直接被requireJS作为模块加载。如果是加载旧版的jQuery有两种方法：

1. 让jQuery先于requireJS加载

2. 对jQuery代码稍做一点处理，在jQuery代码包裹一句：

define(["jquery"], function($) {
    // $ is guaranteed to be jQuery now */
});

requireJS的示例中，直接将requireJS与jQuery合并为一个文件，如果是采用jQuery作为核心库的话推荐这种做法。

同样对于jQuery插件来说也有两种方法

1. 在插件外包裹代码

define(["jquery"], function($){
     // Put here the plugin code. 
});

2. 在使用reuqireJS代码加载前注册插件（比如在main.js）中

requirejs.config({
    "shim": {
        "jquery-cookie"  : ["jquery"]
    }
});

requireJS加载第三方类库

在实例的App中还用到了jQuery以外的第三方类库，如果类库不是一个标准的AMD模块而又不想更改这些类库的代码，同样需要提前进行定义：

require.config({
      paths: {
            'underscore': 'vendor/underscore'
      },
      shim: {
          underscore: {
              exports: '_'
          }
      }
});

CSS文件的模块化处理

在requireJS中，模块的概念仅限于JS文件，如果需要加载图片、JSON等非JS文件，requireJS实现了一系列加载插件。

但是遗憾的是requireJS官方没有对CSS进行模块化处理，而我们在实际项目中却往往能遇到一些场景，比如一个轮播的图片展示栏，比如高级编辑器等等。几乎所有的富UI组件都会由JS与CSS两部分构成，而CSS之间也存在着模块的概念以及依赖关系。

为了更好的与requireJS整合，这里采用require-css来解决CSS的模块化与依赖问题。

require-css是一个requireJS插件，下载后将css.js与normalize.js放于main.js同级即可默认被加载，比如在我们的项目中需要加载jQuery Mobile的css文件，那么可以直接这样调用：

require(['jquery', 'css!../css/jquery.mobile-1.3.0.min.css'], function($) {
});

不过由于这个CSS本质上是属于jQuery Mobile模块的一部分，更好的做法是将这个CSS文件的定义放在jQuery Mobile的依赖关系中，最终我们的requireJS定义部分为：

require.config({
      paths: {
            'jquerymobile': 'vendor/jquery.mobile-1.3.0',
            'jstorage' : 'vendor/jstorage',
            'underscore': 'vendor/underscore'
      },
      shim: {
          jquerymobile : {
            deps: [
                'css!../css/jquery.mobile-1.3.0.min.css'
            ]
          },
          underscore: {
              exports: '_'
          }
      }
});

在使用模块时，只需要：

require(['jquery', 'underscore', 'jquerymobile', 'jstorage'], function($, _) {
});

jQuery Mobile的CSS文件就会被自动加载，这样CSS与JS就被整合为一个模块了。同理其他有复杂依赖关系的模块也可以做类似处理，requireJS会解决依赖关系的逻辑。

数据源的加载与等待

Web App一般都会动态加载后端的数据，数据格式一般可以是JSON、JSONP也可以直接是一个JS变量。这里以JS变量为例

var restaurants = [
    {
        "name": "KFC"
    },
    {
        "name": "7-11"
    },
    {
        "name": "成都小吃"
    }
]

载入这段数据:

$.getScript('data/restaurants.json', function(e){
    var data = window.restaurants;
    alert(data[0].name); //KFC
});

单一的数据源确实很简单，但是往往一个应用中会有多个数据源，比如在这个实例App中UI就需要载入用户信息、餐厅信息、订餐信息三种数据后才能工作。如果仅仅靠多层嵌套回调函数的话，可能代码的耦合就非常重了。

为了解决多个数据加载的问题，我习惯的解决方法是构造一个dataReady事件响应机制。

var foodOrder = {

    //数据载入后要执行的函数暂存在这里
    dataReadyFunc : []

    //数据源URL及载入状态
    , dataSource : [
        { url : 'data/restaurants.json', ready : false, data : null },
        { url : 'data/users.json', ready : false, data : null },
        { url : 'data/foods.json', ready : false, data : null }
    ]

    //检查数据源是否全部载入完毕
    , isReady : function(){
        var isReady = true;
        for(var key in this.dataSource){
            if(this.dataSource[key].ready !== true){
                isReady = false;
            }
        }
        return isReady;
    }

    //数据源全部加载完毕，则逐一运行dataReadyFunc中存放的函数
    , callReady : function(){
        if(true === this.isReady()){
            for(var key in this.dataReadyFunc){
                this.dataReadyFunc[key]();
            }
        }
    }

    //供外部调用，会将外部输入的函数暂存在dataReadyFunc中
    , dataReady : function(func){
        if (typeof func !== 'function') {
            return false;
        } 
        this.dataReadyFunc.push(func);
    }

    , init : function(){
        var self = this;
        var _initElement = function(key, url){
            $.getScript(url, function(e){
                //每次载入数据后，将数据存放于dataSource中，将ready状态置为true，并调用callReady
                self.dataSource[key].data = window[key];
                self.dataSource[key].ready = true;
                self.callReady();
            });
        }
        for(var key in this.dataSource){
            _initElement(key, this.dataSource[key].url);
        }
    }
}

用法为

foodOrder.dataReady(function(){
   alert(1);     
});
foodOrder.init();

dataReady内的alert将会在所有数据载入完毕后开始执行。

这段处理的逻辑并不复杂，将所有要执行的方法通过dataReady暂存起来，等待数据全部加载完毕后再执行，更加复杂的场景此方法仍然通用。

使用JS模板引擎

数据载入后，最终都会以某种形式显示在页面上。简单情况，我们可能会这样做：

$('body').append('<div>' + data.name + '</div>');

如果页面逻辑一旦复杂，比如需要有if判断或者多层循环时，这种连接字符串的方式就相形见绌了，而这也就催生出了JS模板引擎。

主流的JS模板引擎有underscore.js，Jade，EJS等等，可以横向对比一下这些JS模板引擎的优缺点。

对于相对简单的页面逻辑（只需要支持if和for/each）来说，我更倾向选用轻巧的underscore.js或者JavaScript Templates。

在当前例子中，使用underscore.js生成列表就非常简单了，页面模板为：

<ul data-role="listview" data-inset="true">
<script id="tmpl-restaurants" type="text/template">
    <% _.each(data, function(restaurant) { %>
        <li>
            <a href="#" data-rel="back" data-value="<%- restaurant.name%>"><%- restaurant.name%></a>
        </li>
    <% }); %>
</script>
</ul>

调用引擎

$("#tmpl-restaurants").replaceWith(
    _.template($("#tmpl-restaurants").html(), {
        data : restaurants
    })
);

面向对象与模块化

通过上面这些工具的组合，我们有了模块的概念，有了模板引擎，有数据的加载。最终还是要通过javascript将这一切组织在一起并加入应用所需要的逻辑。为了能最大限度的复用代码，用面向对象的方式去组织内容是比较好的选择。

JavaScript虽然原生并不支持面向对象，但是依然可以通过很多方式模拟出面向对象的特性。例子中采用了我个人比较喜欢的一种方式是：

var foodOrder = function(ui, options){
    //构造函数
    this.init(ui, options);
}
foodOrder.prototype = {
   defaultUI :  {
       form : '#form-order'
   }
   , defaultOptions : {
       debug : false
   }
   , init : function(ui, options){
       this.ui = $.extend({}, this.defaultUI, ui);
       this.options = $.extend({}, this.defaultOptions, options);
   }
}
var order = new foodOrder({
    form : '#real-form'
}, {
    debug : true
});

将页面的UI元素以及配置项目抽象出来，在实际构造对象时则可以通过入口参数复写，可以分离整个项目的逻辑与UI，使处理的方式更加灵活。

如何开始一个模块化可扩展的Web App

从选择一个好模板开始

制定统一的编码规范

HTML篇

使用条件注释区分IE浏览器

meta标签的书写顺序

设置移动设备显示窗口宽度

使用Modernizr做浏览器差异检测

CSS篇

CSS重置及增强功能

使用LESS或Sass生成CSS

Javascript篇

使用requireJS按需加载

requireJS 加载jQuery + jQuery插件

requireJS加载第三方类库

CSS文件的模块化处理

数据源的加载与等待

使用JS模板引擎

面向对象与模块化

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