History API 与浏览器历史堆栈管理

移动端开发在某些场景中有着特殊需求,如为了提高用户体验和加快响应速度,常常在部分工程采用SPA架构。传统的单页应用基于url的hash值进行路由,这种实现不存在兼容性问题,但是缺点也有–针对不支持onhashchange属性的IE6-7需要设置定时器不断检查hash值改变,性能上并不是很友好。

而如今,在移动端开发中HTML5规范给我们提供了一个History接口,使用该接口可以自由操纵历史记录。本文并不详细介绍History接口,而是探究History接口如何影响浏览器历史堆栈,并且利用这个规律应用到具体的实际业务中,提出两种历史记录保存策略,使路由逻辑更清晰,让SPA更容易。

History API回顾

HTML5 History API包括2个方法:history.pushState()和history.replaceState(),和1个事件:window.onpopstate。

pushState

history.pushState(stateObject, title, url),包括三个参数。

第一个参数用于存储该url对应的状态对象,该对象可在onpopstate事件中获取,也可在history对象中获取。

第二个参数是标题,目前浏览器并未实现。

第三个参数则是设定的url。一般设置为相对路径,如果设置为绝对路径时需要保证同源。

pushState函数向浏览器的历史堆栈压入一个url为设定值的记录,并改变历史堆栈的当前指针至栈顶。

> 在这里笔者使用历史堆栈和当前指针,用以说明浏览器对历史记录的管理策略。文档中并没有使用这样的词汇,笔者为了更形象的介绍接口对浏览器历史记录的影响,使用这样的描述,如有不当之处请及时指出(不过目前以这套模型为基础的逻辑实现中并未出现悖论)。

replaceState

该接口与pushState参数相同,含义也相同。唯一的区别在于replaceState是替换浏览器历史堆栈的当前历史记录为设定的url。需要注意的是,replaceState不会改动浏览器历史堆栈的当前指针。

onpopstate

该事件是window的属性。该事件会在调用浏览器的前进、后退以及执行history.forward、history.back、和history.go触发,因为这些操作有一个共性,即修改了历史堆栈的当前指针。在不改变document的前提下,一旦当前指针改变则会触发onpopstate事件。

History API与业务实践

最常见的单页应用场景:列表页、商品详情页以及其内部的其他链接入口如图片页、评论页及其推荐其他商品详情页。以上提到的已经涉及到了4个单独业务逻辑页面(推荐的商品可复用商品详情页逻辑),分别是:列表、详情、图片详情和评论。将这4个页面合并到一个页面中,这就是最简单的SPA。为了用户的良好体验,必须设计合理的交互逻辑,最直观的就是浏览器(或手机app、微信公众号)的后退前进必须合乎业务逻辑特点。因此,这就涉及到了History API的使用,也牵扯到浏览器的历史记录管理。

上图为具体的逻辑示意图。在列表页,点击其中一个商品,这里是商品1,进入详情页。详情页包括了该商品的轮播图、商品的图片详情入口、评论入口和推荐的其他商品入口。接下来进行如下操作:进入图片详情页,后退至详情页再进入评论页;后退至商品1详情页再由推荐商品入口进入商品9详情页,同样在商品9详情页进入图片详情页和评论页,再后退至商品9详情页;由推荐商品入口进入商品34详情页,再进行类似操作。最后保证在商品34图片详情页或评论页可以顺利后退至最初的商品列表页。

> 上文中加粗的“后退”,意味着使用浏览器后退按钮,或者使用手机自带的返回,再或者使用页面上提供的后退按钮。

这样一个很细小的需求,但是一旦真正放手去做却不是那么容易。仅仅根据History API的2个函数和1个事件去盲目的尝试实现,这属于盲人摸象,鲁棒性不高。不清楚浏览器的历史记录管理策略,不了解当前页面的历史记录数量,此种情况若要实现上述场景就有些麻烦。所以在具体动手写业务代码之前,需要搞懂History的pushState和replaceState具体如何影响历史记录栈。

探究浏览器历史记录策略与History API的关系

由于浏览器并未针对每个页面的历史记录提供具体访问的接口,因此所有的测试都是黑盒。但是在移动端的中,大都是webkit内核,其webcore的具体实现也都相近,因此该节得出的结论完全可以在移动端使用。

尽管无法访问当前页的历史记录栈,但是浏览器却提供了history.length属性,它标明了当前历史记录栈的个数。该值会帮助我们更好地分析History API对历史记录栈的影响。

o_3

上图为测试实例。其中白色箭头意味着点击该链接并执行pushState操作(即操作1),黑色箭头则执行浏览器后退,红色的圆点为历史记录栈中的当前指针,而每个项则为历史记录栈,历史记录的个数则为其子项的数量。

初始在第一个搜索列表页,执行操作1后历史堆栈数量增加,当前指针上移一位至26788.html; 同理在执行3次操作1,历史堆栈递增3个,当前指针仍在栈顶,即78099.html; 此后进行浏览器后退,历史堆栈数量不变,当前指针下移一位至8819.html; 在此处再执行操作1,栈顶元素改变,当前指针移至栈顶,历史堆栈数量不变; 继续执行操作1,栈顶元素改变,指针移至栈顶,历史堆栈数量加一; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至8128.html,历史堆栈数量不变; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至8819.html,历史堆栈数量不变; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至8128.html,历史堆栈数量不变; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至26788.html,历史堆栈数量不变; 执行操作1,栈顶元素变为9721.html,指针上移至栈顶,历史堆栈数量变为3; 执行操作1,栈顶元素变为8387.html,指针上移至栈顶,历史堆栈数量变为4; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至9721.html,历史堆栈数量不变; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至26788.html,历史堆栈数量不变; 执行浏览器后退,栈顶元素不变,指针下移一位至search.html,历史堆栈数量不变; 执行操作1,栈顶元素变为xxx.html,指针上移至栈顶,历史堆栈数量变为2; …

至此,实验结束。虽然这里仅仅列出了这一个测试用例,但是其实笔者做了更多更复杂的测试,并且平台涉及了pc和移动端的浏览器、微信和原生webview,结果都一样。这一系列测试说明了很多问题,总结之一句话则是:

浏览器针对每个页面维护一个History栈。执行pushState函数可压入设定的url至栈顶,同时修改当前指针; 当执行back操作时,history栈大小并不会改变(history.length不变),仅仅移动当前指针的位置; 若当前指针在history栈的中间位置(非栈顶),此时执行pushState会改变history栈的大小。 总结pushState的规律,可发现当前指针在history栈顶部时执行pushState,会增加history栈大小;若current指针不在栈顶则会在当前指针所在位置添加项。执行back操作并不修改history栈大小,因此可以通过back和forward在当前大小的history栈中自由移动。

掌握这个规律,就知道如何维护历史记录,就知道在什么状态下需要pushState。回到最初的需求,产品经理规定从商品34的评论页,按后退按钮可以到达最初的列表页,但是他并没有详细规定如何后退。在这里就会有2中实现方式:

  • 每一次后退,会回到上次的访问地方。如,在商品34的评论页,会后退至商品34的详情页,再后退则会回到商品9的详情页,直至回到列表页。
  • 总共维护三层历史记录,第一层(栈底)为列表页,第二层为详情页,第三层(栈顶)为评论页或图片详情页。在该种实现下,由商品34的评论页第一次后退至商品34的详情页,第二次后退至列表页。

针对第一种,其实实现最为简单,因为这完全是由浏览器默认控制历史记录堆栈,而我们只需在合适的时机调用pushState将url插入到堆栈,然后在onpopstate处理函数中监听对应的时间即可:

针对第二种实现,则是本文的重点。毕竟,由浏览器默认维护的历史堆栈在某些业务场景中并不匹配,因此需要开发者自己维护一个历史记录栈。在本次实现中,由于总共涉及4张页面的显示,因此我们设定了3层历史堆栈,这很好理解。

为了构建这样的历史记录栈,在主页面(即列表页)中需要额外添加两条历史记录。这是由于默认打开列表页时,当前页面的url已加入历史记录栈中,

这样,打开列表页后就会创建3个历史记录,并且这3个历史记录的url都为列表页的url,这与后面的操作并无影响。

在列表页中打开详情页,需要做额外的处理。由于按照我们设计的历史记录栈,第二层应该为详情页,而此时在初始化后,历史记录栈的当前指针已指向栈顶元素,因此需要将当前指针下移一位。这里就需要history.back来完成。

在此处实现,通过isScrollXClick变量判断是否点击的是推荐商品,如果不是则需要执行back操作,下移指针。此时指针是指在第二层,但是浏览器和第二层历史记录的url仍为初始化设定的url,因此需要修改,在这里异步修改当前url。

之所以异步执行replaceState,是由于webkit触发popState事件决定的。在代码中执行history.back 或者history.forward,并不会立即返回,也不会立即触发popState事件。由于没有阅读webkit的源码,因此无从推测执行back或者forward后具体需要额外做什么操作,它们之间有着10us级别的间隔,因此此处必须使用setTimeout实现异步改变url。

在具体开发过程中,这个问题困扰着笔者好几天,终于在一次调试过程中发现浏览器url的变动,才联想到可能是由事件触发的时间差导致。

对于图片详情和评论的逻辑处理,则和上文类似,无需多言。

最后一次后退需要回到列表页,而在初始化阶段我们给列表页设置了state为“abc”,特殊的标示该路由,因此在popState事件处理中,我们就可以根据该项回到初始页:

如果回到初始页,隐藏浮层,同时在执行2次push操作。根据上节发现的规律,在初始页执行2次push操作,会在当前指针位置重新添加2个历史记录,当前指针指向栈顶元素,历史记录栈的数量不变,仍为3。这样就完成了简单的由开发者自定义维护历史堆栈的spa系统。

回顾

之所以会写这篇文章完全是出于偶然,由于实际项目的各种需求我们不应该仅仅将眼光停留在使用API的层面上。另外,在开发过程中遇到难以解决的问题,需要提出各种合理的设想并用详实的实验证明,在得到相对应的结论后需要利用该结论去例证其他场景,这样才能确保解决方案的可靠性。目前网络上或者书籍中并未提供任何手动维护历史记录堆栈的方法,也未明确指出History API与浏览器历史记录之间如何影响,因此本文对于旨在利用History API实现spa的开发者而言还是有些指导意义的。

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