随着前端应用的业务功能越来越复杂、用户对于使用体验的要求越来越高，单页应用（SPA）成为前端应用的主流形式。大型单页应用最显著特点之一就是采用前端路由系统，通过改变URL，在不重新请求页面的情况下，更新页面视图。
“更新视图但不重新请求页面”是前端路由原理的核心之一，目前在浏览器环境中这一功能的实现主要有两种方式：
vue-router是Vue.js框架的路由插件，下面我们从它的源码入手，边看代码边看原理，由浅入深观摩vue-router是如何通过这两种方式实现前端路由的。
在vue-router中是通过mode这一参数控制路由的实现模式的：
const router = new VueRouter({
mode: 'history',
routes: [...]
})
创建VueRouter的实例对象时，mode以构造函数参数的形式传入。带着问题阅读源码，我们就可以从VueRouter类的定义入手。一般插件对外暴露的类都是定义在源码src根目录下的index.js文件中，打开该文件，可以看到VueRouter类的定义，摘录与mode参数有关的部分如下：
export default class VueRouter {
mode: string; // 传入的字符串参数，指示history类别
history: HashHistory | HTML5History | AbstractHistory; // 实际起作用的对象属性，必须是以上三个类的枚举
fallback: boolean; // 如浏览器不支持，'history'模式需回滚为'hash'模式
constructor (options: RouterOptions = {}) {
let mode = options.mode || 'hash' // 默认为'hash'模式
this.fallback = mode === 'history' && !supportsPushState // 通过supportsPushState判断浏览器是否支持'history'模式
if (this.fallback) {
mode = 'hash'
}
if (!inBrowser) {
mode = 'abstract' // 不在浏览器环境下运行需强制为'abstract'模式
}
this.mode = mode
// 根据mode确定history实际的类并实例化
switch (mode) {
case 'history':
this.history = new HTML5History(this, options.base)
break
case 'hash':
this.history = new HashHistory(this, options.base, this.fallback)
break
case 'abstract':
this.history = new AbstractHistory(this, options.base)
break
default:
if (process.env.NODE_ENV !== 'production') {
assert(false, `invalid mode: ${mode}`)
}
}
}
init (app: any /* Vue component instance */) {
const history = this.history
// 根据history的类别执行相应的初始化操作和监听
if (history instanceof HTML5History) {
history.transitionTo(history.getCurrentLocation())
} else if (history instanceof HashHistory) {
const setupHashListener = () => {
history.setupListeners()
}
history.transitionTo(
history.getCurrentLocation(),
setupHashListener,
setupHashListener
)
}
history.listen(route => {
this.apps.forEach((app) => {
app._route = route
})
})
}
// VueRouter类暴露的以下方法实际是调用具体history对象的方法
push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
this.history.push(location, onComplete, onAbort)
}
replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
this.history.replace(location, onComplete, onAbort)
}
}
可以看出：
作为参数传入的字符串属性mode只是一个标记，用来指示实际起作用的对象属性history的实现类，两者对应关系如下：
| mode | history | hash | abstract |
|---|---|---|---|
| history | HTML5History | HashHistory | AbstractHistory |
在初始化对应的history之前，会对mode做一些校验：若浏览器不支持HTML5History方式（通过supportsPushState变量判断），则mode强制设为'hash'；若不是在浏览器环境下运行，则mode强制设为'abstract'
VueRouter类中的onReady(), push()等方法只是一个代理，实际是调用的具体history对象的对应方法，在init()方法中初始化时，也是根据history对象具体的类别执行不同操作
在浏览器环境下的两种方式，分别就是在HTML5History，HashHistory两个类中实现的。他们都定义在src/history文件夹下，继承自同目录下base.js文件中定义的History类。History中定义的是公用和基础的方法，直接看会一头雾水，我们先从HTML5History，HashHistory两个类中看着亲切的push(), replace()方法的说起。
看源码前先回顾一下原理：
hash（“#”）符号的本来作用是加在URL中指示网页中的位置：
#符号本身以及它后面的字符称之为hash，可通过window.location.hash属性读取。它具有如下特点：
window.addEventListener("hashchange", funcRef, false)
每一次改变hash（window.location.hash），都会在浏览器的访问历史中增加一个记录
利用hash的以上特点，就可以来实现前端路由“更新视图但不重新请求页面”的功能了。
我们来看HashHistory中的push()方法：
push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
this.transitionTo(location, route => {
pushHash(route.fullPath)
onComplete && onComplete(route)
}, onAbort)
}
function pushHash (path) {
window.location.hash = path
}
transitionTo()方法是父类中定义的是用来处理路由变化中的基础逻辑的，push()方法最主要的是对window的hash进行了直接赋值：
window.location.hash = route.fullPath
hash的改变会自动添加到浏览器的访问历史记录中。
那么视图的更新是怎么实现的呢，我们来看父类History中transitionTo()方法的这么一段：
transitionTo (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
const route = this.router.match(location, this.current)
this.confirmTransition(route, () => {
this.updateRoute(route)
...
})
}
updateRoute (route: Route) {
this.cb && this.cb(route)
}
listen (cb: Function) {
this.cb = cb
}
可以看到，当路由变化时，调用了History中的this.cb方法，而this.cb方法是通过History.listen(cb)进行设置的。回到VueRouter类定义中，找到了在init()方法中对其进行了设置：
init (app: any /* Vue component instance */) {
this.apps.push(app)
history.listen(route => {
this.apps.forEach((app) => {
app._route = route
})
})
}
根据注释，app为Vue组件实例，但我们知道Vue作为渐进式的前端框架，本身的组件定义中应该是没有有关路由内置属性_route，如果组件中要有这个属性，应该是在插件加载的地方，即VueRouter的install()方法中混合入Vue对象的，查看install.js源码，有如下一段：
export function install (Vue) {
Vue.mixin({
beforeCreate () {
if (isDef(this.$options.router)) {
this._router = this.$options.router
this._router.init(this)
Vue.util.defineReactive(this, '_route', this._router.history.current)
}
registerInstance(this, this)
},
})
}
通过Vue.mixin()方法，全局注册一个混合，影响注册之后所有创建的每个 Vue 实例，该混合在beforeCreate钩子中通过Vue.util.defineReactive()定义了响应式的_route属性。所谓响应式属性，即当_route值改变时，会自动调用Vue实例的render()方法，更新视图。
总结一下，从设置路由改变到视图更新的流程如下：
$router.push() --> HashHistory.push() --> History.transitionTo() --> History.updateRoute() --> {app._route = route} --> vm.render()
replace()方法与push()方法不同之处在于，它并不是将新路由添加到浏览器访问历史的栈顶，而是替换掉当前的路由：
replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
this.transitionTo(location, route => {
replaceHash(route.fullPath)
onComplete && onComplete(route)
}, onAbort)
}
function replaceHash (path) {
const i = window.location.href.indexOf('#')
window.location.replace(
window.location.href.slice(0, i >= 0 ? i : 0) + '#' + path
)
}
可以看出，它与push()的实现结构上基本相似，不同点在于它不是直接对window.location.hash进行赋值，而是调用window.location.replace方法将路由进行替换。
以上讨论的VueRouter.push()和VueRouter.replace()是可以在vue组件的逻辑代码中直接调用的，除此之外在浏览器中，用户还可以直接在浏览器地址栏中输入改变路由，因此VueRouter还需要能监听浏览器地址栏中路由的变化，并具有与通过代码调用相同的响应行为。在HashHistory中这一功能通过setupListeners实现：
setupListeners () {
window.addEventListener('hashchange', () => {
if (!ensureSlash()) {
return
}
this.transitionTo(getHash(), route => {
replaceHash(route.fullPath)
})
})
}
该方法设置监听了浏览器事件hashchange，调用的函数为replaceHash，即在浏览器地址栏中直接输入路由相当于代码调用了replace()方法
History interface是浏览器历史记录栈提供的接口，通过back(), forward(), go()等方法，我们可以读取浏览器历史记录栈的信息，进行各种跳转操作。
从HTML5开始，History interface提供了两个新的方法：pushState(), replaceState()使得我们可以对浏览器历史记录栈进行修改：
window.history.pushState(stateObject, title, URL) window.history.replaceState(stateObject, title, URL)
这两个方法有个共同的特点：当调用他们修改浏览器历史记录栈后，虽然当前URL改变了，但浏览器不会立即发送请求该URL（the browser won't attempt to load this URL after a call to pushState()），这就为单页应用前端路由“更新视图但不重新请求页面”提供了基础。
我们来看vue-router中的源码：
push (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
const { current: fromRoute } = this
this.transitionTo(location, route => {
pushState(cleanPath(this.base + route.fullPath))
handleScroll(this.router, route, fromRoute, false)
onComplete && onComplete(route)
}, onAbort)
}
replace (location: RawLocation, onComplete?: Function, onAbort?: Function) {
const { current: fromRoute } = this
this.transitionTo(location, route => {
replaceState(cleanPath(this.base + route.fullPath))
handleScroll(this.router, route, fromRoute, false)
onComplete && onComplete(route)
}, onAbort)
}
// src/util/push-state.js
export function pushState (url?: string, replace?: boolean) {
saveScrollPosition()
// try...catch the pushState call to get around Safari
// DOM Exception 18 where it limits to 100 pushState calls
const history = window.history
try {
if (replace) {
history.replaceState({ key: _key }, '', url)
} else {
_key = genKey()
history.pushState({ key: _key }, '', url)
}
} catch (e) {
window.location[replace ? 'replace' : 'assign'](url)
}
}
export function replaceState (url?: string) {
pushState(url, true)
}
代码结构以及更新视图的逻辑与hash模式基本类似，只不过将对window.location.hash直接进行赋值window.location.replace()改为了调用history.pushState()和history.replaceState()方法。
在HTML5History中添加对修改浏览器地址栏URL的监听是直接在构造函数中执行的：
constructor (router: Router, base: ?string) {
window.addEventListener('popstate', e => {
const current = this.current
this.transitionTo(getLocation(this.base), route => {
if (expectScroll) {
handleScroll(router, route, current, true)
}
})
})
}
当然了HTML5History用到了HTML5的新特特性，是需要特定浏览器版本的支持的，前文已经知道，浏览器是否支持是通过变量supportsPushState来检查的：
// src/util/push-state.js
export const supportsPushState = inBrowser && (function () {
const ua = window.navigator.userAgent
if (
(ua.indexOf('Android 2.') !== -1 || ua.indexOf('Android 4.0') !== -1) &&
ua.indexOf('Mobile Safari') !== -1 &&
ua.indexOf('Chrome') === -1 &&
ua.indexOf('Windows Phone') === -1
) {
return false
}
return window.history && 'pushState' in window.history
})()
