Custom Elements v1 - 可重用的 Web 组件

自定义元素允许 Web 开发者定义新的 HTML 标记,扩展现有的标记,并创建可重用的 Web 组件。

借助 自定义元素,Web 开发者可以创建新的 HTML 标记、增强现有的 HTML 标记,或者扩展其他开发者编写的组件。该 API 是 Web 组件的基础。它带来了一种基于 Web 标准的方式,可以使用纯 JS/HTML/CSS 创建可重用的组件。结果是更少的代码、模块化的代码以及应用程序中更多的重用。

简介

浏览器为我们提供了一个出色的工具来构建 Web 应用程序。它被称为 HTML。您可能听说过它!它是声明式的、可移植的、良好支持的,并且易于使用。HTML 可能很棒,但它的词汇和可扩展性是有限的。HTML 实时标准一直缺乏一种将 JS 行为与您的标记自动关联的方法……直到现在。

自定义元素是 HTML 现代化的答案,填补了缺失的部分,并将结构与行为捆绑在一起。如果 HTML 没有为问题提供解决方案,我们可以创建一个自定义元素来解决。自定义元素在保留 HTML 优势的同时,教会浏览器新的技巧

定义新元素

要定义新的 HTML 元素,我们需要 JavaScript 的力量!

全局 customElements 用于定义自定义元素并向浏览器告知新的标记。调用 customElements.define(),并传入您要创建的标记名称以及扩展基本 HTMLElement 的 JavaScript class

示例 - 定义移动抽屉面板,<app-drawer>

class AppDrawer extends HTMLElement {...}
window.customElements.define('app-drawer', AppDrawer);

// Or use an anonymous class if you don't want a named constructor in current scope.
window.customElements.define('app-drawer', class extends HTMLElement {...});

示例用法

<app-drawer></app-drawer>

重要的是要记住,使用自定义元素与使用 <div> 或任何其他元素没有什么不同。实例可以在页面上声明,在 JavaScript 中动态创建,可以附加事件侦听器等。继续阅读以获取更多示例。

定义元素的 JavaScript API

自定义元素的功能是使用 ES2015 class 定义的,该类扩展了 HTMLElement。扩展 HTMLElement 确保了自定义元素继承了整个 DOM API,并意味着您添加到类中的任何属性/方法都将成为元素 DOM 接口的一部分。本质上,使用类为您的标记创建一个公共 JavaScript API

示例 - 定义 <app-drawer> 的 DOM 接口

class AppDrawer extends HTMLElement {

  // A getter/setter for an open property.
  get open() {
    return this.hasAttribute('open');
  }

  set open(val) {
    // Reflect the value of the open property as an HTML attribute.
    if (val) {
      this.setAttribute('open', '');
    } else {
      this.removeAttribute('open');
    }
    this.toggleDrawer();
  }

  // A getter/setter for a disabled property.
  get disabled() {
    return this.hasAttribute('disabled');
  }

  set disabled(val) {
    // Reflect the value of the disabled property as an HTML attribute.
    if (val) {
      this.setAttribute('disabled', '');
    } else {
      this.removeAttribute('disabled');
    }
  }

  // Can define constructor arguments if you wish.
  constructor() {
    // If you define a constructor, always call super() first!
    // This is specific to CE and required by the spec.
    super();

    // Setup a click listener on <app-drawer> itself.
    this.addEventListener('click', e => {
      // Don't toggle the drawer if it's disabled.
      if (this.disabled) {
        return;
      }
      this.toggleDrawer();
    });
  }

  toggleDrawer() {
    // ...
  }
}

customElements.define('app-drawer', AppDrawer);

在此示例中,我们正在创建一个抽屉,它具有 open 属性、disabled 属性和 toggleDrawer() 方法。它还将属性反射为 HTML 属性

自定义元素的一个巧妙功能是,类定义中的 this 指的是 DOM 元素本身,即类的实例。在我们的示例中,this 指的是 <app-drawer>。这 (😉) 就是元素如何将 click 侦听器附加到自身的方式!而且您不仅限于事件侦听器。整个 DOM API 在元素代码中都可用。使用 this 来访问元素的属性,检查其子元素 (this.children),查询节点 (this.querySelectorAll('.items')) 等。

创建自定义元素的规则

  1. 自定义元素的名称必须包含短划线 (-)。因此,<x-tags><my-element><my-awesome-app> 都是有效的名称,而 <tabs><foo_bar> 则不是。此要求是为了让 HTML 解析器可以将自定义元素与常规元素区分开来。它还确保了在 HTML 中添加新标记时的向前兼容性。
  2. 您不能多次注册相同的标记。尝试这样做将抛出 DOMException。一旦您告诉浏览器关于新标记的信息,就不能撤销了。
  3. 自定义元素不能是自闭合的,因为 HTML 只允许少数元素是自闭合的。始终编写一个闭合标记 (<app-drawer></app-drawer>)。

自定义元素反应

自定义元素可以定义特殊的生命周期钩子,以便在其存在的有趣时期运行代码。这些被称为自定义元素反应

名称 调用时机
constructor 创建或升级元素的实例时调用。用于初始化状态、设置事件侦听器或创建 Shadow DOM。请参阅 规范,了解对 constructor 中可以执行的操作的限制。
connectedCallback 每次将元素插入 DOM 时调用。用于运行设置代码,例如获取资源或渲染。通常,您应该尝试将工作延迟到此时。
disconnectedCallback 每次从 DOM 中删除元素时调用。用于运行清理代码。
attributeChangedCallback(attrName, oldVal, newVal) 观察到的属性被添加、删除、更新或替换时调用。当解析器创建元素或升级元素时,也会为初始值调用。注意:只有在 observedAttributes 属性中列出的属性才会收到此回调。
adoptedCallback 自定义元素已移动到新的 document 中(例如,有人调用了 document.adoptNode(el))。

反应回调是同步的。如果有人在您的元素上调用 el.setAttribute(),浏览器将立即调用 attributeChangedCallback()。同样,在您的元素从 DOM 中删除后(例如,用户调用 el.remove()),您将立即收到 disconnectedCallback()

示例:<app-drawer> 添加自定义元素反应

class AppDrawer extends HTMLElement {
  constructor() {
    super(); // always call super() first in the constructor.
    // ...
  }

  connectedCallback() {
    // ...
  }

  disconnectedCallback() {
    // ...
  }

  attributeChangedCallback(attrName, oldVal, newVal) {
    // ...
  }
}

在有意义时定义反应。如果您的元素足够复杂,并在 connectedCallback() 中打开与 IndexedDB 的连接,请在 disconnectedCallback() 中执行必要的清理工作。但要小心!您不能依赖于在所有情况下都从 DOM 中删除您的元素。例如,如果用户关闭选项卡,则永远不会调用 disconnectedCallback()

属性和特性

将属性反射到特性

HTML 属性通常将其值反射回 DOM 作为 HTML 特性。例如,当 hiddenid 的值在 JS 中更改时

div.id = 'my-id';
div.hidden = true;

这些值将作为特性应用于实时 DOM

<div id="my-id" hidden>

这被称为“将属性反射到特性”。HTML 中的几乎每个属性都这样做。为什么?特性也对于声明式地配置元素很有用,并且某些 API(如无障碍功能和 CSS 选择器)依赖于特性才能工作。

在您想要使元素的 DOM 表示与其 JavaScript 状态保持同步的任何地方,反射属性都很有用。您可能想要反射属性的一个原因是,当 JS 状态更改时,用户定义的样式会应用。

回想一下我们的 <app-drawer>。此组件的使用者可能希望在禁用时淡出它和/或阻止用户交互

app-drawer[disabled] {
  opacity: 0.5;
  pointer-events: none;
}

disabled 属性在 JS 中更改时,我们希望将该特性添加到 DOM,以便用户的选择器匹配。元素可以通过将值反射到同名特性来提供该行为

get disabled() {
  return this.hasAttribute('disabled');
}

set disabled(val) {
  // Reflect the value of `disabled` as an attribute.
  if (val) {
    this.setAttribute('disabled', '');
  } else {
    this.removeAttribute('disabled');
  }
  this.toggleDrawer();
}

观察特性的更改

HTML 特性是用户声明初始状态的便捷方式

<app-drawer open disabled></app-drawer>

元素可以通过定义 attributeChangedCallback 来响应特性更改。浏览器将为 observedAttributes 数组中列出的特性的每次更改调用此方法。

class AppDrawer extends HTMLElement {
  // ...

  static get observedAttributes() {
    return ['disabled', 'open'];
  }

  get disabled() {
    return this.hasAttribute('disabled');
  }

  set disabled(val) {
    if (val) {
      this.setAttribute('disabled', '');
    } else {
      this.removeAttribute('disabled');
    }
  }

  // Only called for the disabled and open attributes due to observedAttributes
  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) {
    // When the drawer is disabled, update keyboard/screen reader behavior.
    if (this.disabled) {
      this.setAttribute('tabindex', '-1');
      this.setAttribute('aria-disabled', 'true');
    } else {
      this.setAttribute('tabindex', '0');
      this.setAttribute('aria-disabled', 'false');
    }
    // TODO: also react to the open attribute changing.
  }
}

在示例中,当 disabled 特性更改时,我们正在 <app-drawer> 上设置其他特性。尽管我们在此处没有这样做,但您也可以使用 attributeChangedCallback 使 JS 属性与其特性保持同步

元素升级

渐进增强的 HTML

我们已经了解到,自定义元素是通过调用 customElements.define() 定义的。但这并不意味着您必须一次性定义 + 注册自定义元素。

自定义元素可以在其定义注册之前使用.

渐进增强是自定义元素的一个特性。换句话说,您可以在页面上声明一堆 <app-drawer> 元素,而永远不必调用 customElements.define('app-drawer', ...),直到很久以后。这是因为浏览器由于未知标记而以不同的方式对待潜在的自定义元素。调用 define() 并为现有元素赋予类定义的过程称为“元素升级”。

要了解标记名称何时变为已定义,您可以使用 window.customElements.whenDefined()。它返回一个 Promise,该 Promise 在元素变为已定义时解析。

customElements.whenDefined('app-drawer').then(() => {
  console.log('app-drawer defined');
});

示例 - 延迟工作直到一组子元素升级

<share-buttons>
  <social-button type="twitter"><a href="...">Twitter</a></social-button>
  <social-button type="fb"><a href="...">Facebook</a></social-button>
  <social-button type="plus"><a href="...">G+</a></social-button>
</share-buttons>
// Fetch all the children of <share-buttons> that are not defined yet.
let undefinedButtons = buttons.querySelectorAll(':not(:defined)');

let promises = [...undefinedButtons].map((socialButton) => {
  return customElements.whenDefined(socialButton.localName);
});

// Wait for all the social-buttons to be upgraded.
Promise.all(promises).then(() => {
  // All social-button children are ready.
});

元素定义的内容

自定义元素可以通过在元素代码中使用 DOM API 来管理自己的内容。反应在这里派上用场。

示例 - 创建具有一些默认 HTML 的元素

customElements.define('x-foo-with-markup', class extends HTMLElement {
  connectedCallback() {
    this.innerHTML = "<b>I'm an x-foo-with-markup!</b>";
  }
  // ...
});

声明此标记将产生

<x-foo-with-markup>
  <b>I'm an x-foo-with-markup!</b>
</x-foo-with-markup>

// TODO: DevSite - 代码示例已删除,因为它使用了内联事件处理程序

创建使用 Shadow DOM 的元素

Shadow DOM 提供了一种方法,让元素可以拥有、渲染和样式化与页面其余部分分离的 DOM 块。嘿,您甚至可以将整个应用程序隐藏在单个标记中

<!-- chat-app's implementation details are hidden away in Shadow DOM. -->
<chat-app></chat-app>

要在自定义元素中使用 Shadow DOM,请在您的 constructor 中调用 this.attachShadow

let tmpl = document.createElement('template');
tmpl.innerHTML = `
  <style>:host { ... }</style> <!-- look ma, scoped styles -->
  <b>I'm in shadow dom!</b>
  <slot></slot>
`;

customElements.define('x-foo-shadowdom', class extends HTMLElement {
  constructor() {
    super(); // always call super() first in the constructor.

    // Attach a shadow root to the element.
    let shadowRoot = this.attachShadow({mode: 'open'});
    shadowRoot.appendChild(tmpl.content.cloneNode(true));
  }
  // ...
});

示例用法

<x-foo-shadowdom>
  <p><b>User's</b> custom text</p>
</x-foo-shadowdom>

<!-- renders as -->
<x-foo-shadowdom>
  #shadow-root
  <b>I'm in shadow dom!</b>
  <slot></slot> <!-- slotted content appears here -->
</x-foo-shadowdom>

用户自定义文本

// TODO: DevSite - 代码示例已删除,因为它使用了内联事件处理程序

<template> 创建元素

对于那些不熟悉的人来说,<template> 元素允许您声明 DOM 片段,这些片段在页面加载时被解析、惰性化,并且可以在运行时稍后激活。它是 Web 组件系列中的另一个 API 原语。模板是声明自定义元素结构的理想占位符

示例: 注册一个元素,其 Shadow DOM 内容是从 <template> 创建的

<template id="x-foo-from-template">
  <style>
    p { color: green; }
  </style>
  <p>I'm in Shadow DOM. My markup was stamped from a &lt;template&gt;.</p>
</template>

<script>
  let tmpl = document.querySelector('#x-foo-from-template');
  // If your code is inside of an HTML Import you'll need to change the above line to:
  // let tmpl = document.currentScript.ownerDocument.querySelector('#x-foo-from-template');

  customElements.define('x-foo-from-template', class extends HTMLElement {
    constructor() {
      super(); // always call super() first in the constructor.
      let shadowRoot = this.attachShadow({mode: 'open'});
      shadowRoot.appendChild(tmpl.content.cloneNode(true));
    }
    // ...
  });
</script>

这几行代码功能强大。让我们了解一下正在发生的关键事情

  1. 我们正在 HTML 中定义一个新的元素:<x-foo-from-template>
  2. 元素的 Shadow DOM 是从 <template> 创建的
  3. 由于 Shadow DOM,元素的 DOM 是局部的
  4. 由于 Shadow DOM,元素的内部 CSS 被限定在元素范围内

// TODO: DevSite - 代码示例已删除,因为它使用了内联事件处理程序

为自定义元素设置样式

即使您的元素使用 Shadow DOM 定义了自己的样式,用户也可以从他们的页面为您的自定义元素设置样式。这些被称为“用户定义的样式”。

<!-- user-defined styling -->
<style>
  app-drawer {
    display: flex;
  }
  panel-item {
    transition: opacity 400ms ease-in-out;
    opacity: 0.3;
    flex: 1;
    text-align: center;
    border-radius: 50%;
  }
  panel-item:hover {
    opacity: 1.0;
    background: rgb(255, 0, 255);
    color: white;
  }
  app-panel > panel-item {
    padding: 5px;
    list-style: none;
    margin: 0 7px;
  }
</style>

<app-drawer>
  <panel-item>Do</panel-item>
  <panel-item>Re</panel-item>
  <panel-item>Mi</panel-item>
</app-drawer>

您可能想知道,如果元素在 Shadow DOM 中定义了样式,CSS 特异性如何工作。就特异性而言,用户样式获胜。它们将始终覆盖元素定义的样式。请参阅关于创建使用 Shadow DOM 的元素的部分。

预先设置未注册元素的样式

在元素升级之前,您可以使用 :defined 伪类在 CSS 中定位它。这对于预先设置组件样式很有用。例如,您可能希望通过隐藏未定义的组件并在它们变为已定义时淡入它们来防止布局或其他视觉 FOUC。

示例 - 在 <app-drawer> 定义之前隐藏它

app-drawer:not(:defined) {
  /* Pre-style, give layout, replicate app-drawer's eventual styles, etc. */
  display: inline-block;
  height: 100vh;
  opacity: 0;
  transition: opacity 0.3s ease-in-out;
}

<app-drawer> 变为已定义后,选择器 (app-drawer:not(:defined)) 不再匹配。

扩展元素

Custom Elements API 对于创建新的 HTML 元素很有用,但它对于扩展其他自定义元素甚至浏览器的内置 HTML 也很有用。

扩展自定义元素

扩展另一个自定义元素是通过扩展其类定义来完成的。

示例 - 创建扩展 <app-drawer><fancy-app-drawer>

class FancyDrawer extends AppDrawer {
  constructor() {
    super(); // always call super() first in the constructor. This also calls the extended class' constructor.
    // ...
  }

  toggleDrawer() {
    // Possibly different toggle implementation?
    // Use ES2015 if you need to call the parent method.
    // super.toggleDrawer()
  }

  anotherMethod() {
    // ...
  }
}

customElements.define('fancy-app-drawer', FancyDrawer);

扩展原生 HTML 元素

假设您想要创建一个更漂亮的 <button>。与其复制 <button> 的行为和功能,不如使用自定义元素逐步增强现有元素,这是一个更好的选择。

自定义内置元素是扩展浏览器内置 HTML 标记之一的自定义元素。扩展现有元素的主要好处是获得其所有功能(DOM 属性、方法、无障碍功能)。没有比逐步增强现有 HTML 元素更好的方式来编写 渐进式 Web 应用程序了。

要扩展元素,您需要创建一个从正确的 DOM 接口继承的类定义。例如,扩展 <button> 的自定义元素需要从 HTMLButtonElement 而不是 HTMLElement 继承。同样,扩展 <img> 的元素需要扩展 HTMLImageElement

示例 - 扩展 <button>

// See https://html.whatwg.com.cn/multipage/indices.html#element-interfaces
// for the list of other DOM interfaces.
class FancyButton extends HTMLButtonElement {
  constructor() {
    super(); // always call super() first in the constructor.
    this.addEventListener('click', e => this.drawRipple(e.offsetX, e.offsetY));
  }

  // Material design ripple animation.
  drawRipple(x, y) {
    let div = document.createElement('div');
    div.classList.add('ripple');
    this.appendChild(div);
    div.style.top = `${y - div.clientHeight/2}px`;
    div.style.left = `${x - div.clientWidth/2}px`;
    div.style.backgroundColor = 'currentColor';
    div.classList.add('run');
    div.addEventListener('transitionend', (e) => div.remove());
  }
}

customElements.define('fancy-button', FancyButton, {extends: 'button'});

请注意,在扩展原生元素时,对 define() 的调用略有变化。所需的第三个参数告诉浏览器您正在扩展哪个标记。这是必要的,因为许多 HTML 标记共享相同的 DOM 接口。<section><address><em>(以及其他标记)都共享 HTMLElement<q><blockquote> 都共享 HTMLQuoteElement;等等……指定 {extends: 'blockquote'} 让浏览器知道您正在创建一个增强版的 <blockquote> 而不是 <q>。请参阅 HTML 规范,了解 HTML DOM 接口的完整列表。

自定义内置元素的使用者可以通过多种方式使用它。他们可以通过在原生标记上添加 is="" 特性来声明它

<!-- This <button> is a fancy button. -->
<button is="fancy-button" disabled>Fancy button!</button>

在 JavaScript 中创建实例

// Custom elements overload createElement() to support the is="" attribute.
let button = document.createElement('button', {is: 'fancy-button'});
button.textContent = 'Fancy button!';
button.disabled = true;
document.body.appendChild(button);

或使用 new 运算符

let button = new FancyButton();
button.textContent = 'Fancy button!';
button.disabled = true;

这是另一个扩展 <img> 的示例。

示例 - 扩展 <img>

customElements.define('bigger-img', class extends Image {
  // Give img default size if users don't specify.
  constructor(width=50, height=50) {
    super(width * 10, height * 10);
  }
}, {extends: 'img'});

用户将此组件声明为

<!-- This <img> is a bigger img. -->
<img is="bigger-img" width="15" height="20">

或在 JavaScript 中创建实例

const BiggerImage = customElements.get('bigger-img');
const image = new BiggerImage(15, 20); // pass constructor values like so.
console.assert(image.width === 150);
console.assert(image.height === 200);

其他细节

未知元素与未定义的自定义元素

HTML 是宽松且灵活的。例如,在页面上声明 <randomtagthatdoesntexist>,浏览器会非常乐意接受它。为什么非标准标记有效?答案是 HTML 规范允许它。未由规范定义的元素将被解析为 HTMLUnknownElement

自定义元素的情况并非如此。如果潜在的自定义元素是用有效名称(包含“-”)创建的,则它们将被解析为 HTMLElement。您可以在支持自定义元素的浏览器中检查这一点。启动控制台:Ctrl+Shift+J(或 Mac 上的 Cmd+Opt+J)并粘贴以下代码行

// "tabs" is not a valid custom element name
document.createElement('tabs') instanceof HTMLUnknownElement === true

// "x-tabs" is a valid custom element name
document.createElement('x-tabs') instanceof HTMLElement === true

API 参考

全局 customElements 定义了用于处理自定义元素的有用方法。

define(tagName, constructor, options)

在浏览器中定义新的自定义元素。

示例

customElements.define('my-app', class extends HTMLElement { ... });
customElements.define(
    'fancy-button', class extends HTMLButtonElement { ... }, {extends: 'button'});

get(tagName)

给定有效的自定义元素标记名称,返回元素的构造函数。如果未注册任何元素定义,则返回 undefined

示例

let Drawer = customElements.get('app-drawer');
let drawer = new Drawer();

whenDefined(tagName)

返回一个 Promise,该 Promise 在自定义元素定义时解析。如果元素已定义,则立即解析。如果标记名称不是有效的自定义元素名称,则拒绝。

示例

customElements.whenDefined('app-drawer').then(() => {
  console.log('ready!');
});

历史和浏览器支持

如果您在过去几年中一直关注 Web 组件,您就会知道 Chrome 36+ 实现了自定义元素 API 的一个版本,该版本使用 document.registerElement() 而不是 customElements.define()。现在这被认为是标准的已弃用版本,称为 v0。customElements.define() 是新的热点,也是浏览器供应商开始实现的东西。它被称为 Custom Elements v1。

如果您碰巧对旧的 v0 规范感兴趣,请查看 html5rocks 文章

浏览器支持

Chrome 54 (状态)、Safari 10.1 (状态) 和 Firefox 63 (状态) 具有 Custom Elements v1。Edge 已开始开发

要进行自定义元素的功能检测,请检查 window.customElements 的存在

const supportsCustomElementsV1 = 'customElements' in window;

Polyfill

在浏览器支持广泛可用之前,有一个 独立的 polyfill 可用于 Custom Elements v1。但是,我们建议使用 webcomponents.js 加载器来最佳地加载 Web 组件 polyfill。加载器使用功能检测来异步加载浏览器所需的必要 polyfill。

安装它

npm install --save @webcomponents/webcomponentsjs

用法

<!-- Use the custom element on the page. -->
<my-element></my-element>

<!-- Load polyfills; note that "loader" will load these async -->
<script src="node_modules/@webcomponents/webcomponentsjs/webcomponents-loader.js" defer></script>

<!-- Load a custom element definitions in `waitFor` and return a promise -->
<script type="module">
  function loadScript(src) {
    return new Promise(function(resolve, reject) {
      const script = document.createElement('script');
      script.src = src;
      script.onload = resolve;
      script.onerror = reject;
      document.head.appendChild(script);
    });
  }

  WebComponents.waitFor(() => {
    // At this point we are guaranteed that all required polyfills have
    // loaded, and can use web components APIs.
    // Next, load element definitions that call `customElements.define`.
    // Note: returning a promise causes the custom elements
    // polyfill to wait until all definitions are loaded and then upgrade
    // the document in one batch, for better performance.
    return loadScript('my-element.js');
  });
</script>

结论

自定义元素为我们提供了一个新工具,用于在浏览器中定义新的 HTML 标记并创建可重用的组件。将它们与其他新的平台原语(如 Shadow DOM 和 <template>)结合起来,我们开始意识到 Web 组件的宏伟蓝图

  • 用于创建和扩展可重用组件的跨浏览器(Web 标准)。
  • 无需任何库或框架即可开始使用。纯 JS/HTML FTW!
  • 提供熟悉的编程模型。它只是 DOM/CSS/HTML。
  • 与其他新的 Web 平台功能(Shadow DOM、<template>、CSS 自定义属性等)良好地集成。
  • 与浏览器的 DevTools 紧密集成。
  • 利用现有的无障碍功能。