[后端人员耍前端系列]KnockoutJs篇：使用WebApi+Bootstrap+KnockoutJs打造单页面程序

一、前言

　　在前一个专题快速介绍了KnockoutJs相关知识点，也写了一些简单例子，希望通过这些例子大家可以快速入门KnockoutJs。为了让大家可以清楚地看到KnockoutJs在实际项目中的应用，本专题将介绍如何使用WebApi+Bootstrap+KnockoutJs+Asp.net MVC来打造一个单页面Web程序。这种模式也是现在大多数公司实际项目中用到的。

二、SPA（单页面）好处

　　在介绍具体的实现之前，我觉得有必要详细介绍了SPA。SPA，即Single Page Web Application的缩写，是加载单个HTML 页面并在用户与应用程序交互时动态更新该页面的Web应用程序。浏览器一开始会加载必需的HTML、CSS和JavaScript，所有的操作都在这张页面上完成，都由JavaScript来控制。

　　单页面程序的好处在于：

1. 更好的用户体验，让用户在Web app感受native app的速度和流畅。
2. 分离前后端关注点，前端负责界面显示，后端负责数据存储和计算，各司其职，不会把前后端的逻辑混杂在一起。
3. 减轻服务器压力，服务器只用生成数据就可以，不用管展示逻辑和页面逻辑，增加服务器吞吐量。MVC中Razor语法写的前端是需要服务器完成页面的合成再输出的。
4. 同一套后端程序，可以不用修改直接用于Web界面、手机、平板等多种客户端。

　　当然单页面程序除了上面列出的优点外，也有其不足：

1. 不利于SEO。这点如果是做管理系统的话是没影响的
2. 初次加载时间相对增加。因为所有的JS、CSS资源会在第一次加载完成，从而使得后面的页面流畅。对于这点可以使用Asp.net MVC中Bundle来进行文件绑定。关于Bundle的详细使用参考文章：http://www.cnblogs.com/xwgli/p/3296809.html和http://www.cnblogs.com/wangiqngpei557/p/3309812.html。
3. 导航不可用。如果一定要导航需自行实现前进、后退。对于这点，可以自行实现前进、后退功能来弥补。其实现在手机端网页就是这么干的，现在还要上面导航的。对于一些企业后台管理系统，也可以这么做。
4. 对开发人员技能水平、开发成本高。对于这点，也不是事，程序员嘛就需要不断学习来充电，好在一些前端框架都非常好上手。

三、使用Asp.net MVC+WebAPI+Bootstrap+KnockoutJS实现SPA

　　前面详细介绍了SPA的优缺点，接下来，就让我们使用Asp.net MVC+WebAPI+BS+KO来实现一个单页面程序，从而体验下SPA流畅和对原始Asp.net MVC +Razor做出来的页面进行效果对比。

1. 使用VS2013创建Asp.net Web应用程序工程，勾选MVC和WebAPI类库。具体见下图：

　　

　　2. 创建对应的仓储和模型。这里演示的是一个简单任务管理系统。具体的模型和仓储代码如下：

　　任务实体类实现：

public enum TaskState
    {
        Active = ,
        Completed =
    }

    /// <summary>
    /// 任务实体
    /// </summary>
    public class Task
    {
        public int Id { get; set; }

        public string Name { get; set; }
        public string Description { get; set; }

        public DateTime CreationTime { get; set; }

        public DateTime FinishTime { get; set; }

        public string Owner { get; set; }
        public TaskState State { get; set; }

        public Task()
        {
            CreationTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.ToLongDateString());
            State = TaskState.Active;
        }
    }

　　任务仓储类实现：

/// <summary>
    /// 这里仓储直接使用示例数据作为演示，真实项目中需要从数据库中动态加载
    /// </summary>
    public class TaskRepository
    {
        #region Static Filed
        private static Lazy<TaskRepository> _taskRepository = new Lazy<TaskRepository>(() => new TaskRepository());

        public static TaskRepository Current
        {
            get { return _taskRepository.Value; }
        }

        #endregion 

        #region Fields
        private readonly List<Task> _tasks = new List<Task>()
        {
            new Task
            {
                Id =,
                Name = "创建一个SPA程序",
                Description = "SPA(single page web application),SPA的优势就是少量带宽，平滑体验",
                Owner = "Learning hard",
                FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays().ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
            },
            new Task
            {
                Id =,
                Name = "学习KnockoutJs",
                Description = "KnockoutJs是一个MVVM类库,支持双向绑定",
                Owner = "Tommy Li",
                FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays().ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
            },
            new Task
            {
                Id =,
                Name = "学习AngularJS",
                Description = "AngularJs是MVVM框架，集MVVM和MVC与一体。",
                Owner = "李志",
                FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays().ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
            },
            new Task
            {
                Id =,
                Name = "学习ASP.NET MVC网站",
                Description = "Glimpse是一款.NET下的性能测试工具，支持asp.net 、asp.net mvc, EF等等，优势在于，不需要修改原项目任何代码，且能输出代码执行各个环节的执行时间",
                Owner = "Tonny Li",
                FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays().ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
            },
        };

        #endregion 

        #region Public Methods
        public IEnumerable<Task> GetAll()
        {
            return _tasks;
        }

        public Task Get(int id)
        {
            return _tasks.Find(p => p.Id == id);
        }

        public Task Add(Task item)
        {
            if (item == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("item");
            }

            item.Id = _tasks.Count + ;
            _tasks.Add(item);
            return item;
        }

        public void Remove(int id)
        {
            _tasks.RemoveAll(p => p.Id == id);
        }

        public bool Update(Task item)
        {
            if (item == null)
            {
                throw new ArgumentNullException("item");
            }

            var taskItem = Get(item.Id);
            if (taskItem == null)
            {
                return false;
            }

            _tasks.Remove(taskItem);
            _tasks.Add(item);
            return true;
        }
        #endregion
    }

　　3. 通过Nuget添加Bootstrap和KnockoutJs库。

　　4. 实现后端数据服务。这里后端服务使用Asp.net WebAPI实现的。具体的实现代码如下：

  /// <summary>
    /// Task WebAPI,提供数据服务
    /// </summary>
    public class TasksController : ApiController
    {
        private readonly TaskRepository _taskRepository = TaskRepository.Current;

        public IEnumerable<Task> GetAll()
        {
            return _taskRepository.GetAll().OrderBy(a => a.Id);
        }

        public Task Get(int id)
        {
            var item = _taskRepository.Get(id);
            if (item == null)
            {
                throw new HttpResponseException(HttpStatusCode.NotFound);
            }

            return item;
        }

        [Route("api/tasks/GetByState")]
        public IEnumerable<Task> GetByState(string state)
        {
            IEnumerable<Task> results = new List<Task>();
            switch (state.ToLower())
            {
                case "":
                case "all":
                    results = _taskRepository.GetAll();
                    break;
                case "active":
                    results = _taskRepository.GetAll().Where(t => t.State == TaskState.Active);
                    break;
                case "completed":
                    results = _taskRepository.GetAll().Where(t => t.State == TaskState.Completed);
                    break;
            }

            results = results.OrderBy(t => t.Id);
            return results;
        }

        [HttpPost]
        public Task Create(Task item)
        {
           return _taskRepository.Add(item);
        }

        [HttpPut]
        public void Put(Task item)
        {
            if (!_taskRepository.Update(item))
            {
                throw new HttpResponseException(HttpStatusCode.NotFound);
            }
        }

        public void Delete(int id)
        {
            _taskRepository.Remove(id);
        }
    }

　　5. 使用Asp.net MVC Bundle对资源进行打包。对应的BundleConfig实现代码如下：

/// <summary>
    /// 只需要补充一些缺少的CSS和JS文件。因为创建模板的时候已经添加了一些CSS和JS文件
    /// </summary>
    public class BundleConfig
    {
        // For more information on bundling, visit http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=301862
        public static void RegisterBundles(BundleCollection bundles)
        {
            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/jquery").Include(
                        "~/Scripts/jquery-{version}.js"));

            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/jqueryval").Include(
                        "~/Scripts/jquery.validate*"));

            // Use the development version of Modernizr to develop with and learn from. Then, when you're
            // ready for production, use the build tool at http://modernizr.com to pick only the tests you need.
            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/modernizr").Include(
                        "~/Scripts/modernizr-*"));

            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/bootstrap").Include(
                      "~/Scripts/bootstrap.js",
                      "~/Scripts/bootstrap-datepicker.min.js"));

            bundles.Add(new StyleBundle("~/Content/css").Include(
                      "~/Content/bootstrap.css",
                      "~/Content/bootstrap-datepicker3.min.css",
                      "~/Content/site.css"));

            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/knockout").Include(
                      "~/Scripts/knockout-{version}.js",
                    "~/Scripts/knockout.validation.min.js",
                    "~/Scripts/knockout.mapping-latest.js"));

            bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/app").Include(
                "~/Scripts/app/app.js"));
        }
    }

　　6. 因为我们需要在页面上使得枚举类型显示为字符串。默认序列化时会将枚举转换成数值类型。所以要对WebApiConfig类做如下改动：

public static class WebApiConfig
    {
        public static void Register(HttpConfiguration config)
        {
            // Web API 配置和服务

            // Web API 路由
            config.MapHttpAttributeRoutes();

            config.Routes.MapHttpRoute(
                name: "DefaultApi",
                routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
                defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
            );

            // 使得序列化使用驼峰式大小写风格序列化属性
            config.Formatters.JsonFormatter.SerializerSettings.ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver();
            // 将枚举类型在序列化时序列化字符串
            config.Formatters.JsonFormatter.SerializerSettings.Converters.Add(new StringEnumConverter());
        }
    }

　　注：如果上面没有使用驼峰小写风格序列化的话，在页面绑定数据的时候也要进行调整。如绑定的Name属性的时候直接使用Name大写，如果使用name方式会提示这个属性没有定义错误。由于JS是使用驼峰小写风格对变量命名的。所以建议大家加上使用驼峰小写风格进行序列化，此时绑定的时候只能使用"name"这样的形式进行绑定。这样也更符合JS代码的规范。　

　　7. 修改对应的Layout文件和Index文件内容。

　　Layout文件具体代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
    <title> Learninghard SPA Application</title>
    @Styles.Render("~/Content/css")
    @Scripts.Render("~/bundles/modernizr")
</head>
    <body>
        <div class="navbar navbar-inverse navbar-fixed-top">
            <div class="container">
                <div class="navbar-header">
                    <p class="navbar-brand">简单任务管理系统</p>
                </div>
                <div class="navbar-collapse collapse">
                    <ul class="nav navbar-nav">
                        <li class="active"><a href="/">主页</a></li>
                    </ul>
                </div>
            </div>
        </div>

        <div class="container body-content" id="main">
            @RenderBody()
            <hr />
            <footer>
                <p>&copy; @DateTime.Now.Year - Learninghard SPA Application</p>
            </footer>
        </div>

        @Scripts.Render("~/bundles/jquery")
        @Scripts.Render("~/bundles/bootstrap")
        @Scripts.Render("~/bundles/knockout")
        @Scripts.Render("~/bundles/app")
    </body>
</html>

　　Index页面代码如下：

@{
    ViewBag.Title = "Index";
    Layout = "~/Views/Shared/_Layout.cshtml";
}

<div id="list" data-bind="if:canCreate">
<h2>Tasks</h2>
<div class="table-responsive">
    <table class="table table-striped">
        <thead>
            <tr>
                <th>编号</th>
                <th>名称</th>
                <th>描述</th>
                <th>负责人</th>
                <th>创建时间</th>
                <th>完成时间</th>
                <th>状态</th>
                <th></th>
            </tr>
        </thead>
        <tbody data-bind="foreach:tasks">
            <tr>
                <td data-bind="text: id"></td>
                <td><a data-bind="text: name, click: handleCreateOrUpdate"></a></td>
                <td data-bind="text: description"></td>
                <td data-bind="text: owner"></td>
                <td data-bind="text: creationTime"></td>
                <td data-bind="text: finishTime"></td>
                <td data-bind="text: state"></td>
                <td><a class="btn btn-xs btn-primary" data-bind="click:remove" href="javascript:void(0)">Remove</a></td>
            </tr>
        </tbody>
    </table>
</div>
<div class="col-sm-4">
    <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('all') }">All </a> |
    <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('active') }"> Active</a> |
    <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('completed') }"> Completed</a>
</div>
<div class="col-sm-2 col-sm-offset-6">
    <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: handleCreateOrUpdate">添加任务</a>
</div>
</div>

<div id="create" style="visibility: hidden">
    <h2>添加任务</h2>
    <br/>
    <div class="form-horizontal">
        <div class="form-group">
            <label for="taskName" class="col-sm-2 control-label">名称 *</label>
            <div class="col-sm-10">
                <input type="text" data-bind="value: name" class="form-control" id="taskName" name="taskName" placeholder="名称">
            </div>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label for="taskDesc" class="col-sm-2 control-label">描述</label>
            <div class="col-sm-10">
                <textarea class="form-control" data-bind="value: description" rows="3" id="taskDesc" name="taskDesc" placeholder="描述"></textarea>
            </div>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label for="taskOwner" class="col-sm-2 control-label">负责人 *</label>
            <div class="col-sm-10">
                <input class="form-control" id="taskOwner" name="taskOwner" data-bind="value: owner" placeholder="负责人">
            </div>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label for="taskFinish" class="col-sm-2 control-label">预计完成时间 *</label>
            <div class="col-sm-10">
                <input class="form-control datepicker" id="taskFinish" data-bind="value: finishTime" name="taskFinish">
            </div>
        </div>
        <div class="form-group">
            <label for="taskOwner" class="col-sm-2 control-label">状态 *</label>
            <div class="col-sm-10">
                <select id="taskState" class="form-control" data-bind="value: state">
                    <option>Active</option>
                    <option>Completed</option>
                </select>

            </div>
        </div>
        <div class="form-group">
            <div class="col-sm-offset-2 col-sm-10">
                <button class="btn btn-primary" data-bind="click:handleSaveClick">Save</button>
                <button data-bind="click: handleBackClick" class="btn btn-primary">Back</button>
            </div>
        </div>
    </div>
</div>

　　8. 创建对应的前端脚本逻辑。用JS代码来请求数据，并创建对应ViewModel对象来进行前端绑定。具体JS实现代码如下：

var taskListViewModel = {
    tasks: ko.observableArray(),
    canCreate:ko.observable(true)
};

var taskModel = function () {
    this.id = 0;
    this.name = ko.observable();
    this.description = ko.observable();
    this.finishTime = ko.observable();
    this.owner = ko.observable();
    this.state = ko.observable();
    this.fromJS = function(data) {
        this.id = data.id;
        this.name(data.name);
        this.description(data.description);
        this.finishTime(data.finishTime);
        this.owner(data.owner);
        this.state(data.state);
    };
};

function getAllTasks() {
    sendAjaxRequest("GET", function (data) {
        taskListViewModel.tasks.removeAll();
        for (var i = 0; i < data.length; i++) {
            taskListViewModel.tasks.push(data[i]);
        }
    }, 'GetByState', { 'state': 'all' });
}

function setTaskList(state) {
    sendAjaxRequest("GET", function(data) {
        taskListViewModel.tasks.removeAll();
        for (var i = 0; i < data.length; i++) {
            taskListViewModel.tasks.push(data[i]);
        }},'GetByState',{ 'state': state });
}

function remove(item) {
    sendAjaxRequest("DELETE", function () {
        getAllTasks();
    }, item.id);
}

var task = new taskModel();

function handleCreateOrUpdate(item) {
    task.fromJS(item);
    initDatePicker();
    taskListViewModel.canCreate(false);
    $('#create').css('visibility', 'visible');
}

function handleBackClick() {
    taskListViewModel.canCreate(true);
    $('#create').css('visibility', 'hidden');
}

function handleSaveClick(item) {
    if (item.id == undefined) {
        sendAjaxRequest("POST", function (newItem) { //newitem是返回的对象。
            taskListViewModel.tasks.push(newItem);
        }, null, {
            name: item.name,
            description: item.description,
            finishTime: item.finishTime,
            owner: item.owner,
            state: item.state
        });
    } else {
        sendAjaxRequest("PUT", function () {
            getAllTasks();
        }, null, {
            id:item.id,
            name: item.name,
            description: item.description,
            finishTime: item.finishTime,
            owner: item.owner,
            state: item.state
        });
    }

    taskListViewModel.canCreate(true);
    $('#create').css('visibility', 'hidden');
}
function sendAjaxRequest(httpMethod, callback, url, reqData) {
    $.ajax("/api/tasks" + (url ? "/" + url : ""), {
        type: httpMethod,
        success: callback,
        data: reqData
    });
}

var initDatePicker = function() {
    $('#create .datepicker').datepicker({
        autoclose: true
    });
};

$('.nav').on('click', 'li', function() {
    $('.nav li.active').removeClass('active');
    $(this).addClass('active');
});

$(document).ready(function () {
    getAllTasks();
    // 使用KnockoutJs进行绑定
    ko.applyBindings(taskListViewModel, $('#list').get(0));
    ko.applyBindings(task, $('#create').get(0));
});

　　到此，我们的单页面程序就开发完毕了，接下来我们来运行看看其效果。

　　从上面运行结果演示图可以看出，一旦页面加载完之后，所有的操作都好像在一个页面操作，完全感觉浏览器页面转圈的情况。对比于之前使用Asp.net MVC +Razor开发的页面，你是否感觉了SPA的流畅呢？之前使用Asp.net MVC +Razor开发的页面，你只要请求一个页面，你就可以感受整个页面刷新的情况，这样用户体验非常不好。

四、与Razor开发模式进行对比

　　相信大家从效果上已经看出SPA优势了，接下来我觉得还是有必要与传统实现Web页面方式进行一个对比。与Razor开发方式主要有以下2点不同：

1. 页面被渲染的时候，数据在浏览器端得到处理。而不是在服务器上。将渲染压力分配到各个用户的浏览器端，从而减少网站服务器的压力。换做是Razor语法，前端页面绑定语句应该就是如下：

@Model IEnumerable<KnockoutJSSPA.Models.Task>
@foreach (var item in Model)
{
    <tr>
        <td>@item.Name</td>
        <td>@item.Description</td>
    </tr>
}

　　这些都是在服务器端由Razor引擎渲染的。这也是使用Razor开发的页面会看到页面转圈的情况的原因。因为你每切换一个页面的时候，都需要请求服务端进行渲染，服务器渲染完成之后再将html返回给客户端进行显示。

　　2. 绑定的数据是动态的。意味着数据模型的改变会马上反应到页面上。这效果归功于KnockoutJs实现的双向绑定机制。

　　采用这种方式，对于程序开发也简单了，Web API只负责提供数据，而前端页面也减少了很多DOM操作。由于DOM操作比较繁琐和容易出错。这样也意味着减少了程序隐性的bug。并且，一个后端服务，可以供手机、Web浏览器和平台多个平台使用，避免重复开发。

五、总结

　　到此，本文的介绍就介绍了。本篇主要介绍了使用KnockoutJs来完成一个SPA程序。其实在实际工作中，打造单页面程序的模式更多的采用AngularJS。然后使用KnockoutJs也有很多，但是KnockoutJs只是一个MVVM框架，其路由机制需要借助其他一些类库，如我们这里使用Asp.net MVC中的路由机制，你还可以使用director.js前端路由框架。相对于KnockoutJs而言，AngularJs是一个MVVM+MVC框架。所以在下一个专题将介绍使用如何使用AngularJs打造一个单页面程序(SPA)。

　　本文所有源码下载：SPAWithKnockoutJs

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