在React中使用Shadow DOM

我不是女神ヾ 2023-07-24 02:28 143阅读 0赞

## 1. Shadow DOM 是什么 ##

**Shadow DOM** 是什么？我们先来打开 Chrome 的 DevTool，并在 **'Settings -> Preferences -> Elements'** 中把 **' Show user agent shadow DOM'** 打上勾。然后，打开一个支持 HTML5 播放的视频网站。比如 Youtube：

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可以看到 `video` 内部有一个 `#shadow-root` ，在 ShadowRoot 之下还能看到 `div` 这样的普通 HTML 标签。我们能知道 `video` 会有「播放/暂停按钮、进度条、视频时间显示、音量控制」等控件，那其实，就是由 `ShadowRoot` 中的这些子元素构成的。而我们最常用的 input 其实也附加了 Shadow DOM，比如，我们在 Chrome 中尝试给一个 `Input` 加上 placeholder ，通过 DevTools 便能看到，其实文字是在 `ShadowRoot` 下的一个 `Id` 为 `palcehoder` 的 `div` 中。

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Shadow DOM 允许在文档（Document）渲染时插入一棵「子 DOM 树」，并且这棵子树不在主 DOM 树中，同时为子树中的 DOM 元素和 CSS 提供了封装的能力。Shadow DOM 使得子树 DOM 与主文档的 DOM 保持分离，子 DOM 树中的 CSS 不会影响到主 DOM 树的内容，如下图所示：

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这里有几个需要了解和 Shadow DOM 相关的技术概念：

*  `Shadowhost`：一个常规 DOM 节点，Shadow DOM 会被附加到这个节点上。
 *  `Shadowtree`：Shadow DOM 内部的 DOM 树。
 *  `Shadowboundary`：Shadow DOM 结束的地方，也是常规 DOM 开始的地方。
 *  `Shadowroot`: Shadow tree 的根节点。

## 2. Shadwo DOM 有何用 ##

### 2.1. 浏览器内建的原生组件 ###

Shadow DOM 最大的用处应该是隔离外部环境用于封装组件。估计浏览器的开发者们也意识到通过 HTML/CSS 来实现浏览器内建的原生组件更容易，如上边提到的浏览器原生组件 `input`， `video`，还有 `textarea`， `select`， `audio` 等，也都是由 HTML/CSS 渲染出来的。

### 2.2. Web Components ###

Web Components 允许开发者创建可重用的自定义元素，它们可以一起使用来创建封装功能的自定义元素，并可以像浏览器原生的元素一样在任何地方重用，而不必担心样式和 DOM 的冲突问题，主要由三项主要技术组成：

*  `CustomElements`（自定义元素）：一组 JavaScript API，允许您定义 Custom Elements 及其行为，然后可以在您的用户界面中按照需要使用它们。
 *  `HTMLTemplates`（ HTML 模板）： `template` 和 `slot` 元素使您可以编写不在呈现页面中显示的标记模板。然后它们可以作为自定义元素结构的基础被多次重用。
 *  `ShadowDOM`（影子 DOM）：一组 JavaScript API 用于将「影子 DOM 树」附加到元素上，与主文档 DOM 树隔离，并能控制其关联的功能。通过这种方式，可以保持元素的私有，并能不用担心「样式」与文档的其他部分发生冲突。

在 **Web Components** 中的一个重要特性是「封装」，可以将「HTML 标签结构、CSS 样式、行为」隐藏起来，并从页面上的其他代码中分离开来，这样不同的功能不会混在一起，代码看起来也会更加干净整洁，其中 Shadow DOM 便是 DOM 和 CSS 封装所依赖的关键特性。

### 2.3 其他需要隔离的场景 ###

不少人大概会听说过「微前端」，微前端作为一种「架构风格」，其中可由多个「可独立交付的前端子应用」组合成一个大的整体。那么在「微前端架构」下，每一个独立的子应用间及子应用间的如何保证不会冲突？样式不会相互覆盖？那么，是否可以将每个「子应用」通过 Shadow DOM 进行隔离？答案是肯定的，我就在部分项目中有过实践。

其他，在需要进行 DOM/CSS 隔离的场景，都有可能是 Shadow DOM 的用武之地。比如像 「阿里云购物车」这种需要「嵌入集成」到不同产品售卖页的「公共组件」，就很需要避免和宿主页面的样式冲突，即不影响宿主页面，也不要受宿主页面的影响。

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## 3. 主流浏览器的支持情况 ##

其中 Chrome，Opera 和 Safari 默认就支持 Shadow DOM，而 Firefox 从 63 版本开始已经支持，可以看到支持最好的是 Chrome，而 IE 直到 11 也都是不支持的，微软的另一款浏览器 Edge 要换成和 Chrome 相同内核了，那换核后的 Edge 肯定会支持 Shadow DOM 了。

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各浏览器支持详细情况，请参考 https://caniuse.com/\#feat=shadowdomv1

## 4. 如何创建 Shadow DOM ##

Shadow DOM 必须附加在一个元素上，可以是通过 HTML 声明的一个元素，也可以是通过脚本动态创建的元素。可以是原生的元素，如 `div`、 `p`，也可以是「自定义元素」如 `my-element` ，语法如下：

const shadowroot = element.attachShadow(shadowRootInit);

参考如下例所示：

<html>
      <head>
        <title>Shadow Demo</title>
      </head>
      <body>
        <h1>Shadow Demo</h1>
        <div id="host"></div>
        <script>
          const host = document.querySelector("#host");
          // 通过 attachShadow 向元素附加 Shadow DOM
          const shodowRoot = host.attachShadow({ mode: "open" });
          // 向 shodowRoot 中添加一些内容
          shodowRoot.innerHTML = `<style>*{color:red;}</style><h2>haha!</h2>`;
        </script>
      </body>
    </html>

通过这个简单的示例可以看到「在 Shadow DOM 中定义的样式，并不会影响到主文档中的元素」，如下图

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`Element.attachShadow` 的参数 `shadowRootInit` 的 `mode` 选项用于设定「封装模式」。它有两个可选的值 ：

*  **"open"** ：可 `Host` 元素上通过 `host.shadowRoot` 获取 `shadowRoot` 引用，这样任何代码都可以通过 `shadowRoot` 来访问的子 DOM 树。
 *  **"closed"**：在 `Host` 元素上通过 `host.shadowRoot` 获取的是 `null`，我们只能通过 `Element.attachShadow` 的返回值拿到 `shadowRoot` 的引用（通常可能隐藏在类中）。例如，浏览器内建的 input、video 等就是关闭的，我们没有办法访问它们。

## 5. 哪些元素可以附加 Shadow DOM ##

并非所有 HTML 元素都可以开启 Shadow DOM 的，只有一组有限的元素可以附加 Shadow DOM。有时尝试将 Shadow DOM 树附加到某些元素将会导致 `DOMException` 错误，例如：

document.createElement('img').attachShadow({mode: 'open'});
    
    // => DOMException

用 `<img>` 这样的非容器素作为 Shadow Host 是不合理的，因此这段代码将抛出 DOMException 错误。此外因为安全原因一些元素也不能附加 Shadow DOM（比如 A 元素），会出现错误的另一个原因是浏览器已经用该元素附加了 Shadow DOM，比如 Input 等。

下表列出了所有支持的元素：

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## 6. 在 React 中如何应用 Shadow DOM ##

在基于 React 的项目中应该如何使用 Shadow DOM 呢？比如你正在基于 React 编写一个面向不同产品或业务，可嵌入集成使用的公共组件，比如你正在基于 React 做一个「微前端架构」应用的设计或开发。

我们在编写 React 应用时一般不希望到处是 DOM 操作，因为这很不 React (形容词)。那是否能封装成一下用更 React (形容词) 的组件风格去使用 Shadow DOM 呢?

### 6.1. 尝试写一个 React 组件: ###

import React from "react";
    
    import ReactDOM from "react-dom";
    
    export class ShadowView extends React.Component {
      attachShadow = (host: Element) => {
        host.attachShadow({ mode: "open" });
      };
    
      render() {
        const { children } = this.props;
    
        return <div ref={this.attachShadow}>{children}</div>;
      }
    }
    
    export function App() {
      return (
        <ShadowView>
          <span>这儿是隔离的</span>
        </ShadowView>
      );
    }
    
    ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

跑起来看看效果，一定会发现「咦？什么也没有显示」：

![format_png 7][]

在这里需要稍注意一下，在一个元素上附加了 Shadow DOM 后，元素原本的「子元素」将不会再显示，并且这些子元素也不在 Shadow DOM 中，只有 `host.shadowRoot` 的子元素才是「子 DOM 树」中一部分。也就是说这个「子 DOM 树」的「根节点」是 `host.shadowRoot` 而非 `host`。 `host.shadowRoot` 是 ShadowRoot 的实例，而 `ShadowRoot` 则继承于 `DocumentFragment`，可通过原生 DOM API 操作其子元素。

我们需通过 `Element.attachShadow` 附加到元素，然后就能拿到附加后的 ShadowRoot 实例。针对 ShadowRoot 这样一个原生 DOM Node 的的引用，除了利用 `ReactDOM.render` 或 `ReactDOM.createPortal` ，我们并不能轻易的将 `React.Element` 渲染到其中，除非直接接操作 DOM。

### 6.2. 基于直接操作 DOM 改造一版: ###

在 React 中通过 `ref` 拿到真实的 DOM 引用后，是否能通过原生的 DOM API，将 `host` 的 `children` 移动到 `host.shadowRoot` 中？

import React from "react";
    
    import ReactDOM from "react-dom";
    
    // 基于直接操作 DOM 的方式改造的一版
    
    export class ShadowView extends React.Component {
      attachShadow = (host: Element) => {
        const shadowRoot = host.attachShadow({ mode: "open" });
    
        //将所有 children 移到 shadowRoot 中
    
        [].slice.call(host.children).forEach((child) => {
          shadowRoot.appendChild(child);
        });
      };
    
      render() {
        const { children } = this.props;
    
        return <div ref={this.attachShadow}>{children}</div>;
      }
    }
    
    // 验证一下
    
    export class App extends React.Component {
      state = { message: "..." };
    
      onBtnClick = () => {
        this.setState({ message: "haha" });
      };
    
      render() {
        const { message } = this.state;
    
        return (
          <div>
            <ShadowView>
              <div>{message}</div>
    
              <button onClick={this.onBtnClick}>内部单击</button>
            </ShadowView>
    
            <button onClick={this.onBtnClick}>外部单击</button>
          </div>
        );
      }
    }
    
    ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

在浏览器中看看效果，可以看到是可以正常显示的。但与此同时会发现一个问题「隔离在 ShadowRoot 中的元素上的事件无法被触发了」，这是什么原因呢？

是由于 React 的「合成事件机制」的导致的，我们知道在 React 中「事件」并不会直接绑定到具体的 DOM 元素上，而是通过在 `document` 上绑定的 `ReactEventListener` 来管理， 当时元素被单击或触发其他事件时，事件被 `dispatch` 到 `document` 时将由 React 进行处理并触发相应合成事件的执行。

那为什么合成事件在 Shadow DOM 中不能被正常触发？是因为当在 Shadow DOM 外部捕获时浏览器会对事件进行「重定向」，也就是说在 Shadow DOM 中发生的事件在外部捕获时将会使用 host 元素作为事件源。这将让 React 在处理合成事件时，不认为 ShadowDOM 中元素基于 JSX 语法绑定的事件被触发了。

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### 6.3. 尝试利用 ReactDOM.render 改造一下: ###

`ReactDOM.render` 的第二个参数，可传入一个 DOM 元素。那是不是能通过 `ReactDOM.render` 将 `ReactEements` 渲染到 Shodaw DOM 中呢？看一下如下尝试：

import React from "react";
    
    import ReactDOM from "react-dom";
    
    // 换用 ReactDOM.render 实现
    
    export class ShadowView extends React.Component {
      attachShadow = (host: Element) => {
        const { children } = this.props;
    
        const shadowRoot = host.attachShadow({ mode: "open" });
    
        ReactDOM.render(children, shadowRoot);
      };
    
      render() {
        return <div ref={this.attachShadow}></div>;
      }
    }
    
    // 试试效果如何
    
    export class App extends React.Component {
      state = { message: "..." };
    
      onBtnClick = () => {
        this.setState({ message: "haha" });
    
        alert("haha");
      };
    
      render() {
        const { message } = this.state;
    
        return (
          <ShadowView>
            <div>{message}</div>
    
            <button onClick={this.onBtnClick}>单击我</button>
          </ShadowView>
        );
      }
    }
    
    ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

可以看到通过 `ReactDOM.render` 进行 `children` 的渲染，是能够正常渲染到 `ShadowRoot` 中，并且在 Shadow DOM 中合成事件也是能正常触发执行的。

为什么此时「隔离在 Shadow DOM 中的元素事件」能够被触发了呢？因为在 React 在发现渲染的目标在 ShadowRoot 中时，将会将事件绑定在通过 `Element.getRootNode()` 获取的 `DocumentFragment` 的 `RootNode` 上。

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看似一切顺利，但却会发现父组件的 state 更新时，而 ShadowView 组件并没有更新。如上边的示例，其中的 message 显示的还是旧的，而原因就在我们使用 `ReactDOM.render` 时，Shadow DOM 的元素和父组件不在一个 React 渲染上下文中了。

### 6.4. 利用 ReactDOM.createPortal 实现一版： ###

我们知道 `createPortal` 的出现为「弹窗、提示框」等脱离文档流的组件开发提供了便利，替换了之前不稳定的 API `unstable_renderSubtreeIntoContainer`。

`ReactDOM.createPortal` 有一个特性是「通过 `createPortal` 渲染的 DOM，事件可以从 Portal 的入口端冒泡上来」，这一特性很关键，没有父子关系的 DOM ，合成事件能冒泡过来，那通过`createPortal` 渲染到 Shadow DOM 中的元素的事件也能正常触发吧？并且能让所有元素的渲染在一个上下文中。那就基于 `createPortal` 实现一下：

import React from "react";
    
    import ReactDOM from "react-dom";
    
    // 利用 ReactDOM.createPortal 的实现
    
    export function ShadowContent({ root, children }) {
      return ReactDOM.createPortal(children, root);
    }
    
    export class ShadowView extends React.Component {
      state = { root: null };
    
      setRoot = (eleemnt) => {
        const root = eleemnt.attachShadow({ mode: "open" });
    
        this.setState({ root });
      };
    
      render() {
        const { children } = this.props;
    
        const { root } = this.state;
    
        return (
          <div ref={this.setRoot}>
            {root && <ShadowContent root={root}>{children}</ShadowContent>}
          </div>
        );
      }
    }
    
    // 试试如何
    
    export class App extends React.Component {
      state = { message: "..." };
    
      onBtnClick = () => {
        this.setState({ message: "haha" });
      };
    
      render() {
        const { message } = this.state;
    
        return (
          <ShadowView>
            <div>{message}</div>
    
            <button onClick={this.onBtnClick}>单击我</button>
          </ShadowView>
        );
      }
    }
    
    ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

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Wow! 一切正常，有一个小问题是 `createPortal` 不支持 React 16 以下的版本，但大多数情况下这并不是个什么大问题。

## 7. 面向 React 的 ShadowView 组件 ##

上边提到了几种在 React 中实现 Shadwo DOM 组件的方法，而 ShadowView 是一个写好的可开箱即用的面向 React 的 Shadow DOM 容器组件，利用 ShadowView 可以像普通组件一样方便的在 React 应用中创建启用 Shadow DOM 的容器元素。

ShadowView 目前完整兼容支持 React 15/16，组件的「事件处理、组件渲染更新」等行为在两个版中都是一致的。

GitHub: https://github.com/Houfeng/shadow-view

### 7.1. 安装组件 ###

npm i shadow-view --save

### 7.2. 使用组件 ###

import * as React from "react";
    
    import * as ReactDOM from "react-dom";
    
    import { ShadowView } from "shadow-view";
    
    function App() {
      return (
        <ShadowView
          styleContent={`*{color:red;}`}
          styleSheets={["your_style1_url.css", "your_style2_url.css"]}
        >
          <style>{`在这儿也可写内部样式`}</style>
    
          <div>这是一个测试</div>
        </ShadowView>
      );
    }
    
    ReactDOM.render(<App />, document.getElementById("root"));

### 7.3. 组件属性 ###

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本文作者：houfeng  
原文地址：https://yq.aliyun.com/articles/717933

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[format_png 2]: /images/20230528/0ce4ce119ae641c5bdf3028268712fd4.png
[format_png 3]: /images/20230528/d2a4e1c22b464f3e82040f9d1aa1577a.png
[format_png 4]: /images/20230528/a0b36fb354ec4fef8480590529c59782.png
[format_png 5]: /images/20230528/e04e641378d34da59608187808cc1e91.png
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[format_png 8]: /images/20230528/c4ee24cf13914f0d89f6528d7ddc94bd.png
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