逐步实现一个迷你版微前端框架

最近看了几个微前端框架的源码（single-spa[1]、qiankun[2]、micro-app[3]），感觉收获良多。所以打算造一个迷你版的轮子，来加深自己对所学知识的了解。

这个轮子将分为五个版本，逐步的实现一个最小可用的微前端框架：

1.支持不同框架的子应用（v1[4] 分支）

2.支持子应用 HTML 入口（v2[5] 分支）

3.支持沙箱功能，子应用 window 作用域隔离、元素隔离（v3[6] 分支）

4.支持子应用样式隔离（v4[7] 分支）

5.支持各应用之间的数据通信（main[8] 分支）

每一个版本的代码都是在上一个版本的基础上修改的，所以 V5 版本的代码是最终代码。

Github 项目地址：https://github.com/woai3c/mini-single-spa

V1 版本

V1 版本打算实现一个最简单的微前端框架，只要它能够正常加载、卸载子应用就行。如果将 V1 版本细分一下的话，它主要由以下两个功能组成：

1.监听页面 URL 变化，切换子应用

2.根据当前 URL、子应用的触发规则来判断是否要加载、卸载子应用

监听页面 URL 变化，切换子应用

一个 SPA 应用必不可少的功能就是监听页面 URL 的变化，然后根据不同的路由规则来渲染不同的路由组件。因此，微前端框架也可以根据页面 URL 的变化，来切换到不同的子应用：

// 当 location.pathname 以 /vue 为前缀时切换到 vue 子应用
https://www.example.com/vue/xxx
// 当 location.pathname 以 /react 为前缀时切换到 react 子应用
https://www.example.com/react/xxx

这可以通过重写两个 API 和监听两个事件来完成：

1.重写 window.history.pushState()[9]

2.重写 window.history.replaceState()[10]

3.监听 popstate[11] 事件

4.监听 hashchange[12] 事件

其中 pushState()、replaceState() 方法可以修改浏览器的历史记录栈，所以我们可以重写这两个 API。当这两个 API 被 SPA 应用调用时，说明 URL 发生了变化，这时就可以根据当前已改变的 URL 判断是否要加载、卸载子应用。

// 执行下面代码后，浏览器的 URL 将从 https://www.xxx.com 变为 https://www.xxx.com/vue
window.history.pushState(null, '', '/vue')

当用户手动点击浏览器上的前进后退按钮时，会触发 popstate 事件，所以需要对这个事件进行监听。同理，也需要监听 hashchange 事件。

这一段逻辑的代码如下所示：

import { loadApps } from '../application/apps'

const originalPushState = window.history.pushState
const originalReplaceState = window.history.replaceState

export default function overwriteEventsAndHistory() {
    window.history.pushState = function (state: any, title: string, url: string) {
        const result = originalPushState.call(this, state, title, url)
        // 根据当前 url 加载或卸载 app
        loadApps()
        return result
    }

    window.history.replaceState = function (state: any, title: string, url: string) {
        const result = originalReplaceState.call(this, state, title, url)
        loadApps()
        return result
    }

    window.addEventListener('popstate', () => {
        loadApps()
    }, true)

    window.addEventListener('hashchange', () => {
        loadApps()
    }, true)
}

从上面的代码可以看出来，每次 URL 改变时，都会调用 loadApps() 方法，这个方法的作用就是根据当前的 URL、子应用的触发规则去切换子应用的状态：

export async function loadApps() {
    // 先卸载所有失活的子应用
    const toUnMountApp = getAppsWithStatus(AppStatus.MOUNTED)
    await Promise.all(toUnMountApp.map(unMountApp))

    // 初始化所有刚注册的子应用
    const toLoadApp = getAppsWithStatus(AppStatus.BEFORE_BOOTSTRAP)
    await Promise.all(toLoadApp.map(bootstrapApp))

    const toMountApp = [
        ...getAppsWithStatus(AppStatus.BOOTSTRAPPED),
        ...getAppsWithStatus(AppStatus.UNMOUNTED),
    ]
    // 加载所有符合条件的子应用
    await toMountApp.map(mountApp)
}

这段代码的逻辑也比较简单：

1.卸载所有已失活的子应用

2.初始化所有刚注册的子应用

3.加载所有符合条件的子应用

根据当前 URL、子应用的触发规则来判断是否要加载、卸载子应用

为了支持不同框架的子应用，所以规定了子应用必须向外暴露 bootstrap()``mount()``unmount() 这三个方法。bootstrap() 方法在第一次加载子应用时触发，并且只会触发一次，另外两个方法在每次加载、卸载子应用时都会触发。

不管注册的是什么子应用，在 URL 符合加载条件时就调用子应用的 mount() 方法，能不能正常渲染交给子应用负责。在符合卸载条件时则调用子应用的 unmount() 方法。

registerApplication({
    name: 'vue',
    // 初始化子应用时执行该方法
    loadApp() { 
        return {
            mount() {                
                // 这里进行挂载子应用的操作
                app.mount('#app')
            },
            unmount() {
                // 这里进行卸载子应用的操作 
                app.unmount()
            },
        }
    },
    // 如果传入一个字符串会被转为一个参数为 location 的函数
    // activeRule: '/vue' 会被转为 (location) => location.pathname === '/vue'
    activeRule: (location) => location.hash === '#/vue'
})

上面是一个简单的子应用注册示例，其中 activeRule() 方法用来判断该子应用是否激活（返回 true 表示激活）。每当页面 URL 发生变化，微前端框架就会调用 loadApps() 判断每个子应用是否激活，然后触发加载、卸载子应用的操作。

何时加载、卸载子应用

首先我们将子应用的状态分为三种：

•bootstrap，调用 registerApplication() 注册一个子应用后，它的状态默认为 bootstrap，下一个转换状态为 mount。

•mount，子应用挂载成功后的状态，它的下一个转换状态为 unmount。

•unmount，子应用卸载成功后的状态，它的下一个转换状态为 mount，即卸载后的应用可再次加载。

现在我们来看看什么时候会加载一个子应用，当页面 URL 改变后，如果子应用满足以下两个条件，则需要加载该子应用：

1.activeRule() 的返回值为 true，例如 URL 从 / 变为 /vue，这时子应用 vue 为激活状态（假设它的激活规则为 /vue）。

2.子应用状态必须为 bootstrap 或 unmount，这样才能向 mount 状态转换。如果已经处于 mount 状态并且 activeRule() 返回值为 true，则不作任何处理。

如果页面的 URL 改变后，子应用满足以下两个条件，则需要卸载该子应用：

1.activeRule() 的返回值为 false，例如 URL 从 /vue 变为 /，这时子应用 vue 为失活状态（假设它的激活规则为 /vue）。

2.子应用状态必须为 mount，也就是当前子应用必须处于加载状态（如果是其他状态，则不作任何处理）。然后 URL 改变导致失活了，所以需要卸载它，状态也从 mount 变为 unmount。

API 介绍

V1 版本主要向外暴露了两个 API：

1.registerApplication()，注册子应用。

2.start()，注册完所有的子应用后调用，在它的内部会执行 loadApps() 去加载子应用。

registerApplication(Application) 接收的参数如下：

interface Application {
    // 子应用名称
    name: string

    /**
     * 激活规则，例如传入 /vue，当 url 的路径变为 /vue 时，激活当前子应用。
     * 如果 activeRule 为函数，则会传入 location 作为参数，activeRule(location) 返回 true 时，激活当前子应用。
     */
    activeRule: Function | string

    // 传给子应用的自定义参数
    props: AnyObject

    /**
     * loadApp() 必须返回一个 Promise，resolve() 后得到一个对象：
     * {
     *   bootstrap: () => Promise<any>
     *   mount: (props: AnyObject) => Promise<any>
     *   unmount: (props: AnyObject) => Promise<any>
     * }
     */
    loadApp: () => Promise<any>
}

一个完整的示例

现在我们来看一个比较完整的示例（代码在 V1 分支的 examples 目录）：

let vueApp
registerApplication({
    name: 'vue',
    loadApp() {
        return Promise.resolve({
            bootstrap() {
                console.log('vue bootstrap')
            },
            mount() {
                console.log('vue mount')
                vueApp = Vue.createApp({
                    data() {
                        return {
                            text: 'Vue App'
                        }
                    },
                    render() {
                        return Vue.h(
                            'div',     // 标签名称
                            this.text  // 标签内容
                        )
                    },
                })

                vueApp.mount('#app')
            },
            unmount() {
                console.log('vue unmount')
                vueApp.unmount()
            },
        })
    },
    activeRule:(location) => location.hash === '#/vue',
})

registerApplication({
    name: 'react',
    loadApp() { 
        return Promise.resolve({
            bootstrap() {
                console.log('react bootstrap')
            },
            mount() {
                console.log('react mount')
                ReactDOM.render(
                    React.createElement(LikeButton),
                    $('#app')
                );
            },
            unmount() {
                console.log('react unmount')
                ReactDOM.unmountComponentAtNode($('#app'));
            },
        })
    },
    activeRule: (location) => location.hash === '#/react'
})

start()

演示效果如下：

小结

V1 版本的代码打包后才 100 多行，如果只是想了解微前端的最核心原理，只看 V1 版本的源码就可以了。

V2 版本

V1 版本的实现还是非常简陋的，能够适用的业务场景有限。从 V1 版本的示例可以看出，它要求子应用提前把资源都加载好（或者把整个子应用打包成一个 NPM 包，直接引入），这样才能在执行子应用的 mount() 方法时，能够正常渲染。

举个例子，假设我们在开发环境启动了一个 vue 应用。那么如何在主应用引入这个 vue 子应用的资源呢？首先排除掉 NPM 包的形式，因为每次修改代码都得打包，不现实。第二种方式就是手动在主应用引入子应用的资源。例如 vue 子应用的入口资源为：

那么我们可以在注册子应用时这样引入：

registerApplication({
    name: 'vue',
    loadApp() { 
        return Promise.resolve({
            bootstrap() {
                import('http://localhost:8001/js/chunk-vendors.js')
                import('http://localhost:8001/js/app.js')
            },
            mount() {
                // ...            
            },
            unmount() {
                // ...            
            },
        })
    },
    activeRule: (location) => location.hash === '#/vue'
})

这种方式也不靠谱，每次子应用的入口资源文件变了，主应用的代码也得跟着变。还好，我们有第三种方式，那就是在注册子应用的时候，把子应用的入口 URL 写上，由微前端来负责加载资源文件。

registerApplication({
    // 子应用入口 URL
    pageEntry: 'http://localhost:8081'
    // ...
})

“自动”加载资源文件

现在我们来看一下如何自动加载子应用的入口文件（只在第一次加载子应用时执行）：

export default function parseHTMLandLoadSources(app: Application) {
    return new Promise<void>(async (resolve, reject) => {
        const pageEntry = app.pageEntry    
        // load html        
        const html = await loadSourceText(pageEntry)
        const domparser = new DOMParser()
        const doc = domparser.parseFromString(html, 'text/html')
        const { scripts, styles } = extractScriptsAndStyles(doc as unknown as Element, app)

        // 提取了 script style 后剩下的 body 部分的 html 内容
        app.pageBody = doc.body.innerHTML

        let isStylesDone = false, isScriptsDone = false
        // 加载 style script 的内容
        Promise.all(loadStyles(styles))
        .then(data => {
            isStylesDone = true
            // 将 style 样式添加到 document.head 标签
            addStyles(data as string[])
            if (isScriptsDone && isStylesDone) resolve()
        })
        .catch(err => reject(err))

        Promise.all(loadScripts(scripts))
        .then(data => {
            isScriptsDone = true
            // 执行 script 内容
            executeScripts(data as string[])
            if (isScriptsDone && isStylesDone) resolve()
        })
        .catch(err => reject(err))
    })
}

上面代码的逻辑：

1.利用 ajax 请求子应用入口 URL 的内容，得到子应用的 HTML

2.提取 HTML 中 script``style 的内容或 URL，如果是 URL，则再次使用 ajax 拉取内容。最后得到入口页面所有的 script``style 的内容

3.将所有 style 添加到 document.head 下，script 代码直接执行

4.将剩下的 body 部分的 HTML 内容赋值给子应用要挂载的 DOM 下。

下面再详细描述一下这四步是怎么做的。

一、拉取 HTML 内容

export function loadSourceText(url: string) {
    return new Promise<string>((resolve, reject) => {
        const xhr = new XMLHttpRequest()
        xhr.onload = (res: any) => {
            resolve(res.target.response)
        }

        xhr.onerror = reject
        xhr.onabort = reject
        xhr.open('get', url)
        xhr.send()
    })
}

代码逻辑很简单，使用 ajax 发起一个请求，得到 HTML 内容。

上图就是一个 vue 子应用的 HTML 内容，箭头所指的是要提取的资源，方框标记的内容要赋值给子应用所挂载的 DOM。

二、解析 HTML 并提取 style script 标签内容

这需要使用一个 API DOMParser[13]，它可以直接解析一个 HTML 字符串，并且不需要挂到 document 对象上。

const domparser = new DOMParser()
const doc = domparser.parseFromString(html, 'text/html')

提取标签的函数 extractScriptsAndStyles(node: Element, app: Application) 代码比较多，这里就不贴代码了。这个函数主要的功能就是递归遍历上面生成的 DOM 树，提取里面所有的 style``script 标签。

三、添加 style 标签，执行 script 脚本内容

这一步比较简单，将所有提取的 style 标签添加到 document.head 下：

export function addStyles(styles: string[] | HTMLStyleElement[]) {
    styles.forEach(item => {
        if (typeof item === 'string') {
            const node = createElement('style', {
                type: 'text/css',
                textContent: item,
            })

            head.appendChild(node)
        } else {
            head.appendChild(item)
        }
    })
}

js 脚本代码则直接包在一个匿名函数内执行：

export function executeScripts(scripts: string[]) {
    try {
        scripts.forEach(code => {
            new Function('window', code).call(window, window)
        })
    } catch (error) {
        throw error
    }
}

四、将剩下的 body 部分的 HTML 内容赋值给子应用要挂载的 DOM 下

为了保证子应用正常执行，需要将这部分的内容保存起来。然后每次在子应用 mount() 前，赋值到所挂载的 DOM 下。

// 保存 HTML 代码
app.pageBody = doc.body.innerHTML

// 加载子应用前赋值给挂载的 DOM
app.container.innerHTML = app.pageBody
app.mount()

现在我们已经可以非常方便的加载子应用了，但是子应用还有一些东西需要修改一下。

子应用需要做的事情

在 V1 版本里，注册子应用的时候有一个 loadApp() 方法。微前端框架在第一次加载子应用时会执行这个方法，从而拿到子应用暴露的三个方法。现在实现了 pageEntry 功能，我们就不用把这个方法写在主应用里了，因为不再需要在主应用里引入子应用。

但是又得让微前端框架拿到子应用暴露出来的方法，所以我们可以换一种方式暴露子应用的方法：

// 每个子应用都需要这样暴露三个 API，该属性格式为 `mini-single-spa-${appName}`
window['mini-single-spa-vue'] = {
    bootstrap,
    mount,
    unmount
}

这样微前端也能拿到每个子应用暴露的方法，从而实现加载、卸载子应用的功能。

另外，子应用还得做两件事：

1.配置 cors，防止出现跨域问题（由于主应用和子应用的域名不同，会出现跨域问题）

2.配置资源发布路径

如果子应用是基于 webpack 进行开发的，可以这样配置：

module.exports = {
    devServer: {
        port: 8001, // 子应用访问端口
        headers: {
            'Access-Control-Allow-Origin': '*'
        }
    },
    publicPath: "//localhost:8001/",
}

一个完整的示例

示例代码在 examples 目录。

registerApplication({
    name: 'vue',
    pageEntry: 'http://localhost:8001',
    activeRule: pathPrefix('/vue'),
    container: $('#subapp-viewport')
})

registerApplication({
    name: 'react',
    pageEntry: 'http://localhost:8002',
    activeRule:pathPrefix('/react'),
    container: $('#subapp-viewport')
})

start()

V3 版本

V3 版本主要添加以下两个功能：

1.隔离子应用 window 作用域

2.隔离子应用元素作用域

隔离子应用 window 作用域

在 V2 版本下，主应用及所有的子应用都共用一个 window 对象，这就导致了互相覆盖数据的问题：

// 先加载 a 子应用
window.name = 'a'
// 后加载 b 子应用
window.name = 'b'
// 这时再切换回 a 子应用，读取 window.name 得到的值却是 b
console.log(window.name) // b

为了避免这种情况发生，我们可以使用 Proxy[14] 来代理对子应用 window 对象的访问：

app.window = new Proxy({}, {
    get(target, key) {
        if (Reflect.has(target, key)) {
            return Reflect.get(target, key)
        }

        const result = originalWindow[key]
        // window 原生方法的 this 指向必须绑在 window 上运行，否则会报错 "TypeError: Illegal invocation"
        // e.g: const obj = {}; obj.alert = alert;  obj.alert();
        return (isFunction(result) && needToBindOriginalWindow(result)) ? result.bind(window) : result
    },

    set: (target, key, value) => {
        this.injectKeySet.add(key)
        return Reflect.set(target, key, value)
    }
})

从上述代码可以看出，用 Proxy 对一个空对象做了代理，然后把这个代理对象作为子应用的 window 对象：

1.当子应用里的代码访问 window.xxx 属性时，就会被这个代理对象拦截。它会先看看子应用的代理 window 对象有没有这个属性，如果找不到，就会从父应用里找，也就是在真正的 window 对象里找。

2.当子应用里的代码修改 window 属性时，会直接在子应用的代理 window 对象上修改。

那么问题来了，怎么让子应用里的代码读取/修改 window 时候，让它们访问的是子应用的代理 window 对象？

刚才 V2 版本介绍过，微前端框架会代替子应用拉取 js 资源，然后直接执行。我们可以在执行代码的时候使用 with[15] 语句将代码包一下，让子应用的 window 指向代理对象：

export function executeScripts(scripts: string[], app: Application) {
    try {
        scripts.forEach(code => {            
            // ts 使用 with 会报错，所以需要这样包一下
            // 将子应用的 js 代码全局 window 环境指向代理环境 proxyWindow
            const warpCode = `
                ;(function(proxyWindow){
                    with (proxyWindow) {
                        (function(window){${code}\n}).call(proxyWindow, proxyWindow)
                    }
                })(this);
            `

            new Function(warpCode).call(app.sandbox.proxyWindow)
        })
    } catch (error) {
        throw error
    }
}

卸载时清除子应用 window 作用域

当子应用卸载时，需要对它的 window 代理对象进行清除。否则下一次子应用重新加载时，它的 window 代理对象会存有上一次加载的数据。刚才创建 Proxy 的代码中有一行代码 this.injectKeySet.add(key)，这个 injectKeySet 是一个 Set 对象，存着每一个 window 代理对象的新增属性。所以在卸载时只需要遍历这个 Set，将 window 代理对象上对应的 key 删除即可：

for (const key of injectKeySet) {
    Reflect.deleteProperty(microAppWindow, key as (string | symbol))
}

记录绑定的全局事件、定时器，卸载时清除

通常情况下，一个子应用除了会修改 window 上的属性，还会在 window 上绑定一些全局事件。所以我们要把这些事件记录起来，在卸载子应用时清除这些事件。同理，各种定时器也一样，卸载时需要清除未执行的定时器。

下面的代码是记录事件、定时器的部分关键代码：

// 部分关键代码
microAppWindow.setTimeout = function setTimeout(callback: Function, timeout?: number | undefined, ...args: any[]): number {
    const timer = originalWindow.setTimeout(callback, timeout, ...args)
    timeoutSet.add(timer)
    return timer
}

microAppWindow.clearTimeout = function clearTimeout(timer?: number): void {
    if (timer === undefined) return
    originalWindow.clearTimeout(timer)
    timeoutSet.delete(timer)
}
microAppWindow.addEventListener = function addEventListener(
    type: string, 
    listener: EventListenerOrEventListenerObject, 
    options?: boolean | AddEventListenerOptions | undefined,
) {
    if (!windowEventMap.get(type)) {
        windowEventMap.set(type, [])
    }

    windowEventMap.get(type)?.push({ listener, options })
    return originalWindowAddEventListener.call(originalWindow, type, listener, options)
}

microAppWindow.removeEventListener = function removeEventListener(
    type: string, 
    listener: EventListenerOrEventListenerObject, 
    options?: boolean | AddEventListenerOptions | undefined,
) {
    const arr = windowEventMap.get(type) || []
    for (let i = 0, len = arr.length; i < len; i++) {
        if (arr[i].listener === listener) {
            arr.splice(i, 1)
            break
        }
    }

    return originalWindowRemoveEventListener.call(originalWindow, type, listener, options)
}

下面这段是清除事件、定时器的关键代码：

for (const timer of timeoutSet) {
    originalWindow.clearTimeout(timer)
}

for (const [type, arr] of windowEventMap) {
    for (const item of arr) {
        originalWindowRemoveEventListener.call(originalWindow, type as string, item.listener, item.options)
    }
}

缓存子应用快照

之前提到过子应用每次加载的时候会都执行 mount() 方法，由于每个 js 文件只会执行一次，所以在执行 mount() 方法之前的代码在下一次重新加载时不会再次执行。

举个例子：

window.name = 'test'

function bootstrap() { // ... }
function mount() { // ... }
function unmount() { // ... }

上面是子应用入口文件的代码，在第一次执行 js 代码时，子应用可以读取 window.name 这个属性的值。但是子应用卸载时会把 name 这个属性清除掉。所以子应用下一次加载的时候，就读取不到这个属性了。

为了解决这个问题，我们可以在子应用初始化时（拉取了所有入口 js 文件并执行后）将当前的子应用 window 代理对象的属性、事件缓存起来，生成快照。下一次子应用重新加载时，将快照恢复回子应用上。

生成快照的部分代码：

const { windowSnapshot, microAppWindow } = this
const recordAttrs = windowSnapshot.get('attrs')!
const recordWindowEvents = windowSnapshot.get('windowEvents')!

// 缓存 window 属性
this.injectKeySet.forEach(key => {
    recordAttrs.set(key, deepCopy(microAppWindow[key]))
})

// 缓存 window 事件
this.windowEventMap.forEach((arr, type) => {
    recordWindowEvents.set(type, deepCopy(arr))
})

恢复快照的部分代码：

const { 
    windowSnapshot, 
    injectKeySet, 
    microAppWindow, 
    windowEventMap, 
    onWindowEventMap,
} = this
const recordAttrs = windowSnapshot.get('attrs')!
const recordWindowEvents = windowSnapshot.get('windowEvents')!

recordAttrs.forEach((value, key) => {
    injectKeySet.add(key)
    microAppWindow[key] = deepCopy(value)
})

recordWindowEvents.forEach((arr, type) => {
    windowEventMap.set(type, deepCopy(arr))
    for (const item of arr) {
        originalWindowAddEventListener.call(originalWindow, type as string, item.listener, item.options)
    }
})

隔离子应用元素作用域

我们在使用 document.querySelector() 或者其他查询 DOM 的 API 时，都会在整个页面的 document 对象上查询。如果在子应用上也这样查询，很有可能会查询到子应用范围外的 DOM 元素。为了解决这个问题，我们需要重写一下查询类的 DOM API：

// 将所有查询 dom 的范围限制在子应用挂载的 dom 容器上
Document.prototype.querySelector = function querySelector(this: Document, selector: string) {
    const app = getCurrentApp()
    if (!app || !selector || isUniqueElement(selector)) {
        return originalQuerySelector.call(this, selector)
    }
    // 将查询范围限定在子应用挂载容器的 DOM 下
    return app.container.querySelector(selector)
}

Document.prototype.getElementById = function getElementById(id: string) {
    // ...
}

将查询范围限定在子应用挂载容器的 DOM 下。另外，子应用卸载时也需要恢复重写的 API：

Document.prototype.querySelector = originalQuerySelector
Document.prototype.querySelectorAll = originalQuerySelectorAll
// ...

除了查询 DOM 要限制子应用的范围，样式也要限制范围。假设在 vue 应用上有这样一个样式：

body {
    color: red;
}

当它作为一个子应用被加载时，这个样式需要被修改为：

/* body 被替换为子应用挂载 DOM 的 id 选择符 */
#app {
    color: red;
}

实现代码也比较简单，需要遍历每一条 css 规则，然后替换里面的 body、html 字符串：

const re = /^(\s|,)?(body|html)\b/g
// 将 body html 标签替换为子应用挂载容器的 id
cssText.replace(re, `#${app.container.id}`)

V4 版本

V3 版本实现了 window 作用域隔离、元素隔离，在 V4 版本上我们将实现子应用样式隔离。

第一版

我们都知道创建 DOM 元素时使用的是 document.createElement() API，所以我们可以在创建 DOM 元素时，把当前子应用的名称当成属性写到 DOM 上：

Document.prototype.createElement = function createElement(
    tagName: string,
    options?: ElementCreationOptions,
): HTMLElement {
    const appName = getCurrentAppName()
    const element = originalCreateElement.call(this, tagName, options)
    appName && element.setAttribute('single-spa-name', appName)
    return element
}

这样所有的 style 标签在创建时都会有当前子应用的名称属性。我们可以在子应用卸载时将当前子应用所有的 style 标签进行移除，再次挂载时将这些标签重新添加到 document.head 下。这样就实现了不同子应用之间的样式隔离。

移除子应用所有 style 标签的代码：

export function removeStyles(name: string) {
    const styles = document.querySelectorAll(`style[single-spa-name=${name}]`)
    styles.forEach(style => {
        removeNode(style)
    })

    return styles as unknown as HTMLStyleElement[]
}

第一版的样式作用域隔离完成后，它只能对每次只加载一个子应用的场景有效。例如先加载 a 子应用，卸载后再加载 b 子应用这种场景。在卸载 a 子应用时会把它的样式也卸载。如果同时加载多个子应用，第一版的样式隔离就不起作用了。

第二版

由于每个子应用下的 DOM 元素都有以自己名称作为值的 single-spa-name 属性（如果不知道这个名称是哪来的，请往上翻一下第一版的描述）。

所以我们可以给子应用的每个样式加上子应用名称，也就是将这样的样式：

div {
    color: red;
}

改成：

div[single-spa-name=vue] {
    color: red;
}

这样一来，就把样式作用域范围限制在对应的子应用所挂载的 DOM 下。

给样式添加作用域范围

现在我们来看看具体要怎么添加作用域：

/**
 * 给每一条 css 选择符添加对应的子应用作用域
 * 1. a {} -> a[single-spa-name=${app.name}] {}
 * 2. a b c {} -> a[single-spa-name=${app.name}] b c {}
 * 3. a, b {} -> a[single-spa-name=${app.name}], b[single-spa-name=${app.name}] {}
 * 4. body {} -> #${子应用挂载容器的 id}[single-spa-name=${app.name}] {}
 * 5. @media @supports 特殊处理，其他规则直接返回 cssText
 */

主要有以上五种情况。

通常情况下，每一条 css 选择符都是一个 css 规则，这可以通过 style.sheet.cssRules 获取：

拿到了每一条 css 规则之后，我们就可以对它们进行重写，然后再把它们重写挂载到 document.head 下：

function handleCSSRules(cssRules: CSSRuleList, app: Application) {
    let result = ''
    Array.from(cssRules).forEach(cssRule => {
        const cssText = cssRule.cssText
        const selectorText = (cssRule as CSSStyleRule).selectorText
        result += cssRule.cssText.replace(
            selectorText, 
            getNewSelectorText(selectorText, app),
        )
    })

    return result
}

let count = 0
const re = /^(\s|,)?(body|html)\b/g
function getNewSelectorText(selectorText: string, app: Application) {
    const arr = selectorText.split(',').map(text => {
        const items = text.trim().split(' ')
        items[0] = `${items[0]}[single-spa-name=${app.name}]`
        return items.join(' ')
    })

    // 如果子应用挂载的容器没有 id，则随机生成一个 id
    let id = app.container.id
    if (!id) {
        id = 'single-spa-id-' + count++
        app.container.id = id
    }

    // 将 body html 标签替换为子应用挂载容器的 id
    return arr.join(',').replace(re, `#${id}`)
}

核心代码在 getNewSelectorText() 上，这个函数给每一个 css 规则都加上了 [single-spa-name=${app.name}]。这样就把样式作用域限制在了对应的子应用内了。

效果演示

大家可以对比一下下面的两张图，这个示例同时加载了 vue、react 两个子应用。第一张图里的 vue 子应用部分字体被 react 子应用的样式影响了。第二张图是添加了样式作用域隔离的效果图，可以看到 vue 子应用的样式是正常的，没有被影响。

V5 版本

V5 版本主要添加了一个全局数据通信的功能，设计思路如下：

1.所有应用共享一个全局对象 window.spaGlobalState，所有应用都可以对这个全局对象进行监听，每当有应用对它进行修改时，会触发 change 事件。

2.可以使用这个全局对象进行事件订阅/发布，各应用之间可以自由的收发事件。

下面是实现了第一点要求的部分关键代码：

export default class GlobalState extends EventBus {
    private state: AnyObject = {}
    private stateChangeCallbacksMap: Map<string, Array<Callback>> = new Map()

    set(key: string, value: any) {
        this.state[key] = value
        this.emitChange('set', key)
    }

    get(key: string) {
        return this.state[key]
    }

    onChange(callback: Callback) {
        const appName = getCurrentAppName()
        if (!appName) return

        const { stateChangeCallbacksMap } = this
        if (!stateChangeCallbacksMap.get(appName)) {
            stateChangeCallbacksMap.set(appName, [])
        }

        stateChangeCallbacksMap.get(appName)?.push(callback)
    }

    emitChange(operator: string, key?: string) {
        this.stateChangeCallbacksMap.forEach((callbacks, appName) => {
            /**
             * 如果是点击其他子应用或父应用触发全局数据变更，则当前打开的子应用获取到的 app 为 null
             * 所以需要改成用 activeRule 来判断当前子应用是否运行
             */
            const app = getApp(appName) as Application
            if (!(isActive(app) && app.status === AppStatus.MOUNTED)) return
            callbacks.forEach(callback => callback(this.state, operator, key))
        })
    }
}

下面是实现了第二点要求的部分关键代码：

export default class EventBus {
    private eventsMap: Map<string, Record<string, Array<Callback>>> = new Map()

    on(event: string, callback: Callback) {
        if (!isFunction(callback)) {
            throw Error(`The second param ${typeof callback} is not a function`)
        }

        const appName = getCurrentAppName() || 'parent'

        const { eventsMap } = this
        if (!eventsMap.get(appName)) {
            eventsMap.set(appName, {})
        }

        const events = eventsMap.get(appName)!
        if (!events[event]) {
            events[event] = [] 
        }

        events[event].push(callback)
    }

    emit(event: string, ...args: any) {
        this.eventsMap.forEach((events, appName) => {
            /**
             * 如果是点击其他子应用或父应用触发全局数据变更，则当前打开的子应用获取到的 app 为 null
             * 所以需要改成用 activeRule 来判断当前子应用是否运行
             */
            const app = getApp(appName) as Application
            if (appName === 'parent' || (isActive(app) && app.status === AppStatus.MOUNTED)) {
                if (events[event]?.length) {
                    for (const callback of events[event]) {
                        callback.call(this, ...args)
                    }
                }
            }
        })
    }
}

以上两段代码都有一个相同的地方，就是在保存监听回调函数的时候需要和对应的子应用关联起来。当某个子应用卸载时，需要把它关联的回调函数也清除掉。

全局数据修改示例代码：

// 父应用
window.spaGlobalState.set('msg', '父应用在 spa 全局状态上新增了一个 msg 属性')
// 子应用
window.spaGlobalState.onChange((state, operator, key) => {
    alert(`vue 子应用监听到 spa 全局状态发生了变化: ${JSON.stringify(state)}，操作: ${operator}，变化的属性: ${key}`)
})

全局事件示例代码：

// 父应用
window.spaGlobalState.emit('testEvent', '父应用发送了一个全局事件: testEvent')
// 子应用
window.spaGlobalState.on('testEvent', () => alert('vue 子应用监听到父应用发送了一个全局事件: testEvent'))

总结

至此，一个简易微前端框架的技术要点已经讲解完毕。强烈建议大家在看文档的同时，把 demo 运行起来跑一跑，这样能帮助你更好的理解代码。

References

[1] single-spa: https://github.com/single-spa/single-spa

[2] qiankun: https://github.com/umijs/qiankun

[3] micro-app: https://github.com/micro-zoe/micro-app

[4] v1: https://github.com/woai3c/mini-single-spa/tree/v1

[5] v2: https://github.com/woai3c/mini-single-spa/tree/v2

[6] v3: https://github.com/woai3c/mini-single-spa/tree/v3

[7] v4: https://github.com/woai3c/mini-single-spa/tree/v4

[8] main: https://github.com/woai3c/mini-single-spa

[9] window.history.pushState(): https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/History/pushState

[10] window.history.replaceState(): https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/History/replaceState

[11] popstate: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/popstate_event

[12] hashchange: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/hashchange_event

[13] DOMParser: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/DOMParser

[14] Proxy: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Global_Objects/Proxy

[15] with: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/JavaScript/Reference/Statements/with

[16] 带你入门前端工程: https://woai3c.gitee.io/introduction-to-front-end-engineering/

[17] 可视化拖拽组件库一些技术要点原理分析: https://github.com/woai3c/Front-end-articles/issues/19

[18] 前端性能优化 24 条建议（2020）: https://github.com/woai3c/Front-end-articles/blob/master/performance.md

[19] 前端监控 SDK 的一些技术要点原理分析: https://github.com/woai3c/Front-end-articles/issues/26

[20] 手把手教你写一个脚手架 : https://github.com/woai3c/Front-end-articles/issues/22

[21] 计算机系统要素-从零开始构建现代计算机: https://github.com/woai3c/nand2tetris