Некоторое время назад я задумался, почему так много UI frameworks для web? Я довольно давно в IT и не помню чтоб UI библиотеки на других платформах рождались и умирали с такой же скоростью как в WEB. Библиотеки для настольных OS, такие как: MFC, Qt, WPF, и т.д. — были монстрами, которые развивались годами и не имели большого количества альтернатив. В Web все не так — frameworks выходят чуть ли не каждую неделю, лидеры меняются — почему так происходит?

Думаю главная причина в том — что резко снизилась сложность написания UI библиотек. Да, для того чтобы написать библиотеку которой многие будут пользоваться — по прежнему требуется значительное время и экспертиза, но чтобы написать прототип — который будучи обернутый в удобный API — будет готов к использованию — требуется совсем немного времени. Если интересно как это можно сделать — читайте дальше.

Зачем эта статья?

В свое время на Хабре была серия статей — написать Х за 30 строк кода на js.

Я подумал — а можно ли написать реакт за 30 строк? Да за 30 строк у меня не получилось, но финальный результат вполне соразмерен с этой цифрой.

Вообще, цель статьи чисто образовательная. Она может помочь немного глубже понять принцип работы UI framework на основе виртуального дома. В этой статье я хочу показать как довольно просто сделать еще один UI Framework на основе виртуального дома.

В начале хочу сказать что я понимаю под UI framework — потому как у многих разное мнения на этот счет. Например некоторые считаю, что Angular и Ember это UI framework а React — это всего лишь библиотека которая позволят легче работать с view частью приложении

Определим UI framework так — это библиотека которая помогает создавать/обновлять/удалять страницы либо отдельные элементы страницы в этом смысле довольно широкий спектр обертка над DOM API может оказаться UI framework, вопрос лишь в вариантах абстракции (API) которые предоставляет эта библиотека для манипуляции с DOM и в эффективности этих манипуляций

В предложенной формулировке — React вполне является UI framework.

Что ж, давайте посмотрим как написать свой React c блэкджеком и прочим. Известно что React использует концепцию виртуального дома. В упрощенном виде она заключается в том что узлы (node) реального DOM строятся в четком соответствии с узлами предварительно построенного дерева виртуального DOM. Прямая манипуляция с реальным DOM не приветствуется, в случае если необходимо внести изменения в реальным DOM, изменения вносятся в виртуальный DOM, потом новая версия виртуальный DOM сравнивается со старой, собираются изменения которые необходимо применить к реальному DOM и они применяются таким образом минимизируется взаимодействие с реальным DOM — что делает работу приложения более оптимальной.

Поскольку дерево виртуального дома это обычный java-script объект — им довольно легко манипулировать — изменять/сравнивать его узлы, под словом легко тут я понимаю что код сборки виртуальных но довольно простой и может быть частично сгенерирован препроцессором из декларативного языка более высокого уровня JSX.

Начнем с JSX

так выглядит пример JSX кода

const Component = () => (   <div className="main">     <input />     <button onClick={() => console.log('yo')}> Submit </button>   </div> )  export default Component

нам нужно сделать так чтобы при вызове функции Component создавался такой виртуальный DOM

const vdom = {   type: 'div',   props: { className: 'main' },   children: [     { type: 'input' },     {       type: 'button',       props: { onClick: () => console.log('yo') },       children: ['Submit']     }   ] }

Конечно мы не будем писать это преобразование вручную, воспользуемся этим плагином, плагин устарел, но он достаточно прост, чтобы помочь нам понять как все работает. Он использует jsx-transform, который преобразует JSX примерно так:

jsx.fromString('<h1>Hello World</h1>', {   factory: 'h' }); // => 'h("h1", null, ["Hello World"])'

так, все что нам нужно — реализовать конструктор vdom узлов h — функцию которая будет рекурсивно создавать узлы виртуального DOM в случае реакт этим занимается функция React.createElement. Ниже примитивная реализация такой функции

export function h(type, props, ...stack) {   const children = (stack || []).reduce(addChild, [])   props = props || {}   return typeof type === "string" ? { type, props, children } : type(props, children) }  function addChild(acc, node) {   if (Array.isArray(node)) {     acc = node.reduce(addChild, acc)   } else if (null == node || true === node || false === node) {   } else {     acc.push(typeof node === "number" ? node + "" : node)   }   return acc }

конечно рекурсия здесь немного усложняет код, но надеюсь он понятен, теперь с помощью этой функции мы можем собрать vdom

'h("h1", null, ["Hello World"])' => { type: 'h1', props:null, children:['Hello World']}

и так для узлов любой вложенности

Отлично теперь наша функция Component — возвращает узел vdom.

Теперь будет сложная часть, нам нужно написать функцию patch которая берет на вход корневой DOM элемент приложения, старый vdom, новый vdom — и осуществляет обновление узлов реального DOM в соответствии с новым vdom.

Возможно можно написать этот код проще, но получилось так я взял за основу код из пакета picodom

export function patch(parent, oldNode, newNode) {   return patchElement(parent, parent.children[0], oldNode, newNode) } function patchElement(parent, element, oldNode, node, isSVG, nextSibling) {   if (oldNode == null) {     element = parent.insertBefore(createElement(node, isSVG), element)   } else if (node.type != oldNode.type) {     const oldElement = element     element = parent.insertBefore(createElement(node, isSVG), oldElement)     removeElement(parent, oldElement, oldNode)   } else {     updateElement(element, oldNode.props, node.props)      isSVG = isSVG || node.type === "svg"     let childNodes = []       ; (element.childNodes || []).forEach(element => childNodes.push(element))     let oldNodeIdex = 0     if (node.children && node.children.length > 0) {       for (var i = 0; i < node.children.length; i++) {         if (oldNode.children && oldNodeIdex <= oldNode.children.length &&           (node.children[i].type && node.children[i].type === oldNode.children[oldNodeIdex].type ||             (!node.children[i].type && node.children[i] === oldNode.children[oldNodeIdex]))         ) {           patchElement(element, childNodes[oldNodeIdex], oldNode.children[oldNodeIdex], node.children[i], isSVG)           oldNodeIdex++         } else {           let newChild = element.insertBefore(             createElement(node.children[i], isSVG),             childNodes[oldNodeIdex]           )           patchElement(element, newChild, {}, node.children[i], isSVG)         }       }     }     for (var i = oldNodeIdex; i < childNodes.length; i++) {       removeElement(element, childNodes[i], oldNode.children ? oldNode.children[i] || {} : {})     }   }   return element }

Эта наивная реализация, она ужасно не оптимальна, не принимает во внимание идентификаторы элементов (key, id) — чтобы корректно обновлять нужные элементы в списках, но в примитивных случаях она работает норм.

Реализацию функций createElement updateElement removeElement я тут не привожу она приметивна, кого заинтересует можно посмотреть исходники тут.

Там есть единственный нюанс — когда обновляются свойства value для input элементов то сравнение нужно делать не со старой vnodе а с атрибутом value в реальном доме — это предотвратит обновление этого свойства у активного элемента (поскольку оно там уже и так обновлено) и предотвратит проблемы с курсором и выделением.

Ну вот и все теперь нам осталось только собрать эти кусочки вместе и написать UI Framework
Уложимся в 5 строк.

1. Как в React чтобы собрать приложение нам нужно 3 параметра
   export function app(selector, view, initProps) {
   selector — корневой селектор dom в который будет смонтировано приложение (по умолчанию ‘body’)
   view — функция которая конструирует корневой vnode
   initProps — начальные свойства приложения
2. Берем корневой элемент в DOM
   const rootElement = document.querySelector(selector || 'body')
3. Собираем vdom c начальными свойствами
   let node = view(initProps)
4. Монтируем полученный vdom в DOM в качестве старой vdom берем null
   patch(rootElement, null, node)
5. Возвращаем функцию обновления приложения с новыми свойствами
   return props => patch(rootElement, node, (node = view(props)))

Framework готов!

‘Hello world’ на этом Framework будет выглядеть таким образом:

import { h, app } from "../src/index"  function view(state) {   return (     <div>       <h2>{`Hello ${state}`}</h2>       <input value={state} oninput={e => render(e.target.value)} />     </div>   ) }  const render = app('body', view, 'world')

Эта библиотека так же как React поддерживает композицию компонент, добавление, удаление компонент в момент исполнения, так что ее можно считать полноценным UI Framework. Чуть более сложный пример использования можно посмотреть тут ToDo example.

Конечно в этой библиотеке много чего нет: событий жизненного цикла (хотя их не трудно прикрутить, мы же сами управляем созданием/обновлением/удалением узлов), отдельного обновления дочерних узлов по типу this.setState (для этого нужно сохранять ссылки на DOM элементы для каждого узла vdom — это немного усложнит логику), код patchElement ужасно неоптимальный, будет плохо работать на большом количестве элементов, не отслеживает элементы с идентификатором и т.д.

В любом случае, библиотека разрабатывалась в образовательных целях — не используйте ее в продакшене 🙂

PS: на эту статья меня вдохновила великолепная библиотека Hyperapp, часть кода взята оттуда.

Удачного кодинга!