angular2架构详解

参考 http://codin.im/2016/09/18/angular2-architecture-intro/

http://www.tuicool.com/articles/EvEZjmZ

本文将从框架角度简单介绍Angular2的基本架构，如果你对Angular2还不太了解，请先阅读另两篇文章Angular2入门教程1 和 Angular2入门教程-2 实现TodoList App ，然后再阅读此文。

Angular2是一个完整的单页应用开发框架。很多人拿它跟React比，相比来说，React是一个基础框架，更像是一个库，你需要很多第三方的库才能方便的开发一个完整的应用。而Angular2则提供了很多组件，或者叫库，比如Directive(指令)、组件框架、模板、依赖注入、绑定、路由等，在这些库的帮助下，你更多的只需要关注具体业务的开发。

当你编写一个Angular2的应用的时，你从一个Component开始，编写这个Component需要展示的页面模板，并在Component中控制模板上显示的内容和用户的交互。一般还需要编写一个service来实现业务逻辑。你还需要针对这个模板编写一个样式。最后，你需要把这个Component和service定义到一个module（模块）里。

这样就完成了这个应用模块的开发。剩下的就是用Angular提供的方法去启动应用的 root module ，也就是根模块。如果你的应用有几个模块需要交互或跳转，就需要定义路由。

所以，你只需要开发业务相关的Component组件，以及组件之间的数据交互和页面跳转，剩下的像页面文件的渲染、变量的双向绑定、用户事件的响应、页面的跳转和参数传递等等，都由框架来完成。

在这篇文章里，我们就来看看Angular2框架背后提供的一些功能，了解了这些，有助于我们理解一个Angular应用是怎么工作的，从而帮助我们更好的利用框架，开发出更高质量的应用。

Angular2框架，提供了以下几个基本的功能：

模块
组件
服务
模板
数据绑定
依赖注入

模块是一个业务功能的集合，我们可以把几个组件、服务和其他一些业务模型的定义都加到一个模块里，他的功能更多的是帮助我们更好的组织我们的代码，方便代码重用。模板、数据绑定、依赖注入是定义一套这个框架的规则和语法，我们用这套规则和语法编写的代码，就能够享受Angular2给我们带来的便利。

模块

Angular2的模块可以将组件、服务、指令、方法等封装成一个模块，如下图所示(图片摘自官网)：

比如我们开发一个系统，里面包含一个”我的消息”的功能，这个功能包含一些组件，如消息列表、详细详情、回复、新消息和好友列表等。除了这些组件，我们又需要相应的服务来跟服务器交互来提供数据。我们可能也需要一些环境变量等。我们可以把这些组件、服务等都封装在一个方法里面，像这样：

import{ NgModule }from'@angular/core';

import{ CommonModule }from'@angular/common';

import{ FormsModule }from'@angular/forms';

import{ FriendModule }from'./friend/friend.module';

import{ MessageListComponent }from'./message/list.component';

import{ MessageDetailComponent }from'./message/detail.component';

import{ MessageFormComponent }from'./message/form.component';

import{ MessageService }from'./todo.service';

@NgModule({

 imports: [CommonModule, FormsModule, FriendModule ],

 exports: [MessageListComponent],

 declarations: [MessageListComponent, MessageDetailComponent, MessageFormComponent],

 providers: [MessageService]

})

exportclassMessageModule{}

在上面的模块定义中，我们又引入了一个 FriendModule ，因为好友的功能在另一个模块里，我们不需要重新实现，而只是引入他既可以。我们也可以只引入好友模块里面的某一个组件，也可以只引入服务。

在MessageModule中，在 exports: [MessageListComponent] 中导出了MessageListComponent，这样，别的模块可以使用这个组件，来显示消息列表。

在应用的根模块中，除了上面的这些’imports’,’providers’这些定义以外，还有一个 bootstrap: [AppComponent] ，表示这个应用一开始会加载这个组件到index页面中。

在Angular2中，提供了很多模块，例如上面的 FormsModule 、 CommonModule , 还有Router等。他们都是一个个模块，也算是库，可以单独引入使用，也可以只引入需要的部分。

组件和指令

Angular2的组件是一个可重用的单元，包含模版、样式，还有数据、事件等交互逻辑。

下面之前文章中TodoList应用中的一个组件：

import{ Component }from'@angular/core';

import{ Todo }from'../todo';

import{ TodoService }from'../todo.service';

@Component({

 selector: 'todo-list',

 templateUrl: 'app/todo/list/list.component.html',

 styleUrls: ['app/todo//list/list.component.css']

})

exportclassTodoListComponent{

 newTodo: Todo = newTodo();

constructor(private todoService: TodoService) { }

 addTodo() {

this.todoService.addTodo(this.newTodo);

this.newTodo =newTodo();

 }

 get todos() {

returnthis.todoService.getAllTodos();

 }

}

Angular2的组件通过一个@Component的Decorator（装饰器）定义一个组件TodoListComponent，组件中有2个方法，一个用于初始化任务列表数据，一个用于相应页面上的新建任务的事件。

在@Component中，定义了这个组件使用的模板、样式，和在它的父组件中所在的位置，也就是html标签 <todo-list> 。

在Angular2里，Directive（指令）跟组件类似，工作原理也跟上面类似。它跟组件一样，也是定义一种可重用的结构，添加用户交互。实际上，在Angular2中，Component继承自Directive接口，并提供了模板相关的属性和功能。

虽然组件和指令区别不大，但是，因为它在Angular2里面非常重要，而且是我们开发应用的基本单位，所以它被独立出来，并被放在Angular2框架的核心位置。

有关组件，需要说明的是，在一个Angular2的应用中，组件是一个属性的结构，就好像html的DOM树一样，每个Angular2应用都有一个根组件，然后它会有一个个的子组件。在我们之前的一篇文章《Angular2入门教程-2》中我们在设计系统的时候，就是从设计组件开始，得到的是一个组件树：

每个组件（除了根组件）都会有一个父组件，每个组件定义中的 selector 的值，对应父组件中的一个html标签。

元数据

元数据就是在定义模块、组件、服务的时候，Decorator方法里面的参数内容，例如一个AppComponent的元数据，就是 @Component 里面的参数，如下：

{

 selector: 'root-app',

 templateUrl: 'app/app.component.html',

 styleUrls: ['app/app.component.css']

}

在Angular2中，Decorator被大量使用，当我们定义模板、组件、服务、指令时，都是使用Decorator来定义。顾名思义，Decorator（装饰器）就是在一个类上面添加一些额外的属性或方法。

举个例子，上面的根组件AppComponent，在定义它的时候，通过 @Component 才能把它定义成一个Angular的组件。然后我们在这个元数据里面，设置了这个组件对应的selector，模板和样式。这样Angular框架在解析这个类的时候，就会按照组件的规则去解析并初始化。当在一个页面里面遇到这个selector设置的标签（如这个例子中的）时，就会初始化这个组件，渲染模板生成html显示到对应的标签里面，并应用样式。

服务

在Angular2中，服务是一个很宽泛的定义，任何的类都可以被定义成服务，这个类中可以包含一些业务方法，可以包含环境配置变量。Angular2也没有对服务的定义做任何的规则限制。下面就是一个最简单的服务：

exportclassSomeService{

 someConfig: {foo: 'bar'}

 getConfig() { returnsomeConfig; }

 handle(msg: any) { console.log(msg); }

}

我们只需要定义一个class，并把它export就可以。但是，一般我们都是结合依赖注入来使用服务。

依赖注入

从Angular1的版本开始，依赖注入就是一个很核心的概念，在版本2中，主要是用于管理service实例的注入。在上面讲的service中，我们创建了一个SomeService，在传统的用法中，我们都是在需要用他的地方手动创建一个这个类的实例，然后调用他的相应方法或属性，例如:

letmyService =newSomeService();

myService.handle('the message');

但是，当我们的系统中有很多service类，甚至这些service类相互之间又需要引用的时候，我们就没有办法都通过手动创建的方式来获取service实例。更重要的是，这对于系统的解耦非常不便，不同的服务之间直接创建和引用，会让系统变得非常难以维护。

Angular给我们提供了一个非常好的解决方案，它借用了Java等语言中某些容器库的概念，将所有service实例的创建都由容器来完成，当一个service需要引用另一个service的时候，不是自己创建另一个service的实例，而是从容器中获取那个service的实例。

要使用依赖注入的功能，首先我们的service必须由一个装饰器 @Injectable 来定义：

@Injectable()

exportclassSomeService{

// 跟之前一样，省略...

}

然后，在Component中需要加一个providers，也就是服务的创建者：

@Component({

 selector: 'some-list',

 templateUrl: 'some.component.html',

 providers: [ SomeService ]

})

exportclassSomeComponent{

constructor(private theService: SomeService) { }

// 省略其他方法。

}，

这样这个服务就可以在SomeComponent中自动注入了。它的构造函数中有一个参数theService，类型是SomeService，Angular在创建这个Component的时候，就会从容器里面查找SomeService类的实例，如果有就用这个实例去初始化SomeComponent对象；如果没有就先新建一个，再初始化。这个过程，就是Angular的依赖注入。

有关依赖注入，需要注意的一点就是依赖注入的作用范围。Angular2的依赖注入是一个树形的结构，就好像组件树一样。在上面的例子中，我们在 SomeComponent 的providers 里面设置了 SomeService ，也就是说，在SomeComponent这个节点，以及它所有的子节点的组件上，SomeService类的实例是共用的，它们都共享一个实例。但是，在这个SomeComponent的父组件里，它如果也想注入SomeService来使用的话，就没有办法从容器中获得，除非在它的父组件中的providers中也添加了这个服务。

在我们之前教程《Angular2入门教程-2》的TodoList应用实例中，我们把todo应用相关的类都添加到一个模块里，内容如下：

import{ NgModule }from'@angular/core';

import{ CommonModule }from'@angular/common';

import{ FormsModule }from'@angular/forms';

import{ TodoListComponent }from'./list/list.component';

import{ TodoDetailComponent }from'./detail/detail.component';

import{ TodoItemComponent }from'./item/item.component';

import{ TodoService }from'./todo.service';

@NgModule({

 imports: [CommonModule, FormsModule ],

 declarations: [TodoListComponent, TodoDetailComponent, TodoItemComponent],

 providers: [TodoService]

})

exportclassTodoModule{}

我们在这个模块的定义中定义了 providers: [TodoService] ，这样，这个模块的几个Component都可以共用这个TodoService的实例。

数据绑定

在jQuery或者更早的时代，当我们需要更新页面的内容的时候，我们一般都需要自己获得页面的DOM，然后，设置他的值。当页面上的内容需要更新到js端的时候，又需要设置一些事件，如onclick, onblur等，然后在响应事件里面再从页面获得这个值。这不仅需要些很多代码、浪费时间，还非常容易出错。终于，Angular把我们从这些枯燥的工作中解放出来，提供了数据绑定的功能。

在Angular1.x的版本中，数据绑定是通过轮询实现的。在Angular1里，所有需要绑定的数据都会在$scope中，Angular1.x有一个轮训机制，每隔一段时间就检查所有绑定的变量，检查他们现在的值跟上次检查的值是否一致，如果不一致，就触发相应的方法更新页面的内容。这虽然给我们开发带来了便利，但是如果有太多的变量需要监听，就会造成很大的性能问题。

在Angular2里面，绑定的数据的监听是通过zone.js实现。通俗来讲，zone给所有有可能更新数据的方法加了一个补丁，就像AOP，或者说代理模式。每当这些更新数据的方法被调用的时候，就会触发另一个方法，告诉Angular有数据修改，Angular再去判断变量是否修改，如果有修改，就更新DOM。

而且，Angular2的数据更新检测是在每个组件上有一个检测器。这样，就算应用中有再多绑定的变量，当有一个数据修改的事件以后，也只是对应的那个组件的检测器被触发，来检查它以及它所有的子组件的数据修改。

这两方面结合，就使得Angular2应用的性能能够有很大的提升。

说了那么多原理，我们再来看看Angular2是数据绑定的几种方式，结合下面的代码看看每种方式的用途。这个模板中包括一个输入框用于新建，包含一个列表显示，以及一个子组件：

<headerclass="header">

<inputclass="new-hero"placeholder="输入名字"[(ngModel)]="newHero.name"(keyup.enter)="addHero()">

</header>

<ul>

<li>{{hero.name}}</li>

<hero-detail[hero]="selectedHero"></hero-detail>

<li(click)="selectHero(hero)"></li>

</ul>

我们看看这个模板里面包含的4种数据绑定的方式：

插值表达式
这种方式是将组件中的数据hero.name显示到页面上那个
标签里。
[user] 属性绑定

这种方式用于将当前组件中的变量传递到子组件，也就是从list组件中，对于每一个hero，将它传递到子组件HeroDetailComponent中。在子组件中，就需要这样来获取：
```
@Input() todo: Todo;
```
(click)，(keyup.enter)

这就是事件绑定，将页面上的DOM事件绑定到组件中的某个方法上。也就是当用户点击(click)，或者敲回车键后弹起(keyup.enter)时，调用组件中的某个方法。
[(ngModel)]
这种是双向的数据绑定，上面3个都是单向的。双向绑定就是用户在页面上修改这个输入框的值时，这个值就会直接反馈到组件中，同样，如果在组件中通过某种方式修改了这个值，页面上的输入框中，也会显示最新的值。

对于上面的 [] 和 () 两种类型的绑定，可以理解成’输入’和’输出’。 [] 相当于一个组件的输入，一般这个输入从它的父组件获得；() 相当于组件的输出。上面的例子是用事件绑定，将数据”输出”到组件里。实际上，我们还可以用一种 EventEmitter 把数据”输出”到父组件。

下面的图直观的描述了上面4种数据绑定方式的作用方式：（图片来自官网，其中’[property] = “value”‘这个表述的似乎不太正确？？？）：

它们之间的关系

为了描述这几个功能之间的关系，先看看下面这张图（图片摘自官网）：

这张图就比较清楚的说明了组件、服务、模板、Directive（指令）、数据绑定和依赖注入的相互关系。结合这张图和上面说的开发一个Angular2的应用的基本过程，这样就更容易理解了。

下面，我们来看一下Angular应用的工作流程。

我们定义一个根模块和一个根组件，然后在main.ts里面用这个根模块启动应用。
根组件里面的一个html标签如果匹配了某一个组件的’selector’，这个组件就会被加载在这个标签里面。这样，整个应用就是一个组件树，
我们定义的Component信息，也就是类和Metadata(元数据)，Angular会根据这个组件定义将组件中定义的模板显示到selector对应的标签上，将样式应用到模板页面上。组件和模板之间又通过数据绑定联系起来，组件中的变量通过数据绑定展示到模板上，模板又通过事件绑定，对应到组件里的方法上。Directive的工作原理也跟上面类似。
最后，我们定义的service被Angular的Injector保存在一个树形结构的容器里，在某个组件中当我们需要使用这个service时，就可以在构造函数中直接获得这个service的实例，而不用手动创建。这样，多个组件，或者模块都可以共用一个service的实例。所以，service除了提供业务方法，也能提供共享数据、数据传输等功能。