20行代码实现JavaScript模板引擎

刷朋友圈看到了一个不错的题目, 于是Google了一下, 找到一篇文章: JavaScript template engine in just 20 lines, 并不是逐字逐句翻译, 因此算是翻译+笔记吧.

var TemplateEngine = function(tpl, data) {
    // magic here ...
}
var template = '<p>Hello, my name is <%name%>. I\'m <%age%> years old.</p>';
console.log(TemplateEngine(template, {
    name: "Krasimir",
    age: 29
}));

现在我们要实现TemplateEngine函数, 由上可知, 该函数的两个参数为模板及数据. 执行上述代码后会出现以下结果:

<p>Hello, my name is Krasimir. I'm 29 years old.</p>

首先我们必须要获取模板中的动态变化部分, 之后将用二个参数中的真实数据替换动态变化部分的内容, 可以使用正则表达式实现.

var re = /<%([^%>]+)?%>/g;

上面的表达式会提取所有以<%为开头, %>为结尾的部分内容, 末尾的g(global)表示匹配所有项. 然后使用RegExp.prototype.exec()方法, 将所有匹配的字符串存进一个数组中.

var re = /<%([^%>]+)?%>/g;
var match = re.exec(tpl);

输出match得到这样的结果:

[
    "<%name%>",
    " name ", 
    index: 21,
    input: 
    "<p>Hello, my name is <%name%>. I\'m <%age%> years old.</p>"
]

我们提取出了数据, 但是只得到一个数组元素, 我们需要处理的是所有匹配项, 因此使用while循环实现:

var re = /<%([^%>]+)?%>/g, match;
while(match = re.exec(tpl)) {
    console.log(match);
}

执行上述代码之后会发现<%name%>和<%age%>都被提取出来了.

接下来要用真实的数据取代占位符. 最简单的方式是使用String.prototype.replace()方法实现:

var TemplateEngine = function(tpl, data) {
    var re = /<%([^%>]+)?%>/g, match;
    while(match = re.exec(tpl)) {
        tpl = tpl.replace(match[0], data[match[1]])
    }
    return tpl;
}

对于文章开头的例子, 因为只是简单的对象, 使用当前的方式(data["property"])就能够完成任务, 但是实际上会遇到更复杂的多层嵌套对象, 比如:

{
    name: "Krasimir Tsonev",
    profile: { age: 29 }
}

将函数的第二个参数改成上述形式之后, 使用以上的方法就没有办法解决问题了, 因为当我们输入<%profile.age%>时, 得到的数据是[“profile.age”], 其值为undefined. 此时replace()方法不再适用. 如果对于在<%和%>之间的内容, 将其看成JavaScript代码, 可以直接执行并返回值, 那就比较好了, 比如:

var template = '<p>Hello, my name is <%this.name%>. I\'m <%this.profile.age%> years old.</p>';

使用new Function()语法, 构造函数:

var fn = new Function("arg", "console.log(arg + 1);");
fn(2); // outputs 3

fn函数接受一个参数, 其函数体为console.log(arg + 1), 上述的代码相当于:

var fn = function(arg) {
    console.log(arg + 1);
}
fn(2); // outputs 3

现在我们知道了可以通过上述方式由字符串构造出一个简单的函数. 不过在实现我们的需求时, 还需要花点时间思考如何构建我们所需的函数体. 该函数的功能是返回编译后的模板. 开始试试看如何实现:

return 
"<p>Hello, my name is " + 
this.name + 
". I\'m " + 
this.profile.age + 
" years old.</p>";

将模板分离为由文本和JavaScript代码组成的部分. 利用简单的合并就可以获得预期的结果. 不过该方法还是无法100%符合我们的要求. 因为如果<%和%>之间的内容不是简单的变量, 而是其他更复杂的比如循环语句, 就无法获得预期结果, 例如:

var template = 
'My skills:' + 
'<%for(var index in this.skills) {%>' + 
'<a href=""><%this.skills[index]%></a>' +
'<%}%>';

如果使用简单的合并, 结果是这样的:

return
'My skills:' + 
for(var index in this.skills) { +
'<a href="">' + 
this.skills[index] +
'</a>' +
}

这样的话会产生错误, for(var index in this.skills) {无法正常执行, 因此采用另一种方式, 不要将所有内容添加到数组中, 而只将所需的内容添加, 最后合并数组:

var r = [];
r.push('My skills:'); 
for(var index in this.skills) {
r.push('<a href="">');
r.push(this.skills[index]);
r.push('</a>');
}
return r.join('');

因此接下来的步骤是在构造的函数体中根据情况添加各行代码, 之前我们已从模板中提取出一些相关的信息: 占位符的内容以及它们所处的位置. 那么, 再定义一个辅助的变量(cursor)就能够实现我们想要得到的结果.

var TemplateEngine = function(tpl, data) {
    var re = /<%([^%>]+)?%>/g,
        code = 'var r=[];\n',
        cursor = 0, 
        match;
    var add = function(line) {
        code += 'r.push("' + line.replace(/"/g, '\\"') + '");\n';
    }
    while(match = re.exec(tpl)) {
        add(tpl.slice(cursor, match.index));
        add(match[1]);
        cursor = match.index + match[0].length;
    }
    add(tpl.substr(cursor, tpl.length - cursor));
    code += 'return r.join("");'; // <-- return the result
    console.log(code);
    return tpl;
}
var template = '<p>Hello, my name is <%this.name%>. I\'m <%this.profile.age%> years old.</p>';
console.log(TemplateEngine(template, {
    name: "Krasimir Tsonev",
    profile: { age: 29 }
}));

code变量的值为我们自己构造的函数的函数体, 函数体中首先定义了一个空数组. 可以通过cursor变量存储<%this.name%>这种形式的内容之后的文字处于模板中的位置索引值. 然后我们又创建了add函数, 利用这个函数可以添加各行代码到code变量中. 这之后我们会遇到一个棘手的问题, 需要利用转义解决双引号"的问题:

var r=[];
r.push("<p>Hello, my name is ");
r.push("this.name");
r.push(". I'm ");
r.push("this.profile.age");
return r.join("");

this.name和this.profile.age不应该被双引号引起. 可以这样改进add函数来解决这个问题:

var add = function(line, js) {
    js? code += 'r.push(' + line + ');\n' :
        code += 'r.push("' + line.replace(/"/g, '\\"') + '");\n';
}
var match;
while(match = re.exec(tpl)) {
    add(tpl.slice(cursor, match.index));
    add(match[1], true); // <-- say that this is actually valid js
    cursor = match.index + match[0].length;
}

如果占位符的内容为JS代码, 则将其与布尔值true一同传入add函数, 这样就可以得到我们预期的结果:

var r=[];
r.push("<p>Hello, my name is ");
r.push(this.name);
r.push(". I'm ");
r.push(this.profile.age);
return r.join("");

然后我们需要做的就是创建这个函数并执行. 在TemplateEngine函数中不返回tpl, 而是返回我们动态创建的函数:

return new Function(code.replace(/[\r\t\n]/g, '')).apply(data);

不要在函数中直接传入参数, 利用apply方法调用该函数并传入参数. 这样才会创建正确的作用域, this.name才可正确执行, 此时this指向data对象.

最后我们还想在其中实现一些复杂的操作, 例如if/else声明以及循环:

var template = 
'My skills:' + 
'<%for(var index in this.skills) {%>' + 
'<a href="#"><%this.skills[index]%></a>' +
'<%}%>';
console.log(TemplateEngine(template, {
    skills: ["js", "html", "css"]
}));

不过现在会抛出错误Uncaught SyntaxError: Unexpected token for, 通过调试可以发现问题:

var r=[];
r.push("My skills:");
r.push(for(var index in this.skills) {);
r.push("<a href=\"\">");
r.push(this.skills[index]);
r.push("</a>");
r.push(});
r.push("");
return r.join("");

包含for循环的那行代码不应该被添加到数组中, 于是我们这样进行改进:

var re = /<%([^%>]+)?%>/g,
    reExp = /(^( )?(if|for|else|switch|case|break|{|}))(.*)?/g,
    code = 'var r=[];\n',
    cursor = 0;
var add = function(line, js) {
    js? code += line.match(reExp) ? line + '\n' : 'r.push(' + line + ');\n' :
        code += 'r.push("' + line.replace(/"/g, '\\"') + '");\n';
}

上述代码添加了一个新的正则表达式, 如果JS代码以if, for, else, switch, case, break, { , }这些内容为起始值, 则直接添加该行代码, 不添加到数组中. 那么最后的结果就是:

var r=[];
r.push("My skills:");
for(var index in this.skills) {
r.push("<a href=\"#\">");
r.push(this.skills[index]);
r.push("</a>");
}
r.push("");
return r.join("");

这样的话, 所有的内容都被正确编译.

My skills:<a href="#">js</a><a href="#">html</a><a href="#">css</a>

最后的改进使函数功能更强大, 改进之后我们可以直接在模板里添加复杂逻辑:

var template = 
'My skills:' + 
'<%if(this.showSkills) {%>' +
    '<%for(var index in this.skills) {%>' + 
    '<a href="#"><%this.skills[index]%></a>' +
    '<%}%>' +
'<%} else {%>' +
    '<p>none</p>' +
'<%}%>';
console.log(TemplateEngine(template, {
    skills: ["js", "html", "css"],
    showSkills: true
}));

添加了一些优化项的最终版本代码就类似如下这样:

var TemplateEngine = function(html, options) {
    var re = /<%([^%>]+)?%>/g, reExp = /(^( )?(if|for|else|switch|case|break|{|}))(.*)?/g, code = 'var r=[];\n', cursor = 0, match;
    var add = function(line, js) {
        js? (code += line.match(reExp) ? line + '\n' : 'r.push(' + line + ');\n') :
            (code += line != '' ? 'r.push("' + line.replace(/"/g, '\\"') + '");\n' : '');
        return add;
    }
    while(match = re.exec(html)) {
        add(html.slice(cursor, match.index))(match[1], true);
        cursor = match.index + match[0].length;
    }
    add(html.substr(cursor, html.length - cursor));
    code += 'return r.join("");';
    return new Function(code.replace(/[\r\t\n]/g, '')).apply(options);
}

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参考

• JavaScript template engine in just 20 lines (原文)
• JavaScript Micro-Templating