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Custom elements

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小牛编辑
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2023-12-01

我们可以通过描述带有自己的方法、属性和事件等的类来创建自定义 HTML 元素。

在 custom elements （自定义标签）定义完成之后，我们可以将其和 HTML 的内置标签一同使用。

这是一件好事，因为虽然 HTML 有非常多的标签，但仍然是有穷尽的。如果我们需要像 <easy-tabs>、<sliding-carousel>、<beautiful-upload>…… 这样的标签，内置标签并不能满足我们。

我们可以把上述的标签定义为特殊的类，然后使用它们，就好像它们本来就是 HTML 的一部分一样。

Custom elements 有两种：

  1. Autonomous custom elements （自主自定义标签） —— “全新的” 元素, 继承自 HTMLElement 抽象类.
  2. Customized built-in elements （自定义内置元素） —— 继承内置的 HTML 元素，比如自定义 HTMLButtonElement 等。

我们将会先创建 autonomous 元素，然后再创建 customized built-in 元素。

在创建 custom elements 的时候，我们需要告诉浏览器一些细节，包括：如何展示它，以及在添加元素到页面和将其从页面移除的时候需要做什么，等等。

通过创建一个带有几个特殊方法的类，我们可以完成这件事。这非常容易实现，我们只需要添加几个方法就行了，同时这些方法都不是必须的。

下面列出了这几个方法的概述：

class MyElement extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    // 元素在这里创建
  }

  connectedCallback() {
    // 在元素被添加到文档之后，浏览器会调用这个方法
    //（如果一个元素被反复添加到文档／移除文档，那么这个方法会被多次调用）
  }

  disconnectedCallback() {
    // 在元素从文档移除的时候，浏览器会调用这个方法
    // （如果一个元素被反复添加到文档／移除文档，那么这个方法会被多次调用）
  }

  static get observedAttributes() {
    return [/* 属性数组，这些属性的变化会被监视 */];
  }

  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) {
    // 当上面数组中的属性发生变化的时候，这个方法会被调用
  }

  adoptedCallback() {
    // 在元素被移动到新的文档的时候，这个方法会被调用
    // （document.adoptNode 会用到, 非常少见）
  }

  // 还可以添加更多的元素方法和属性
}

在申明了上面几个方法之后，我们需要注册元素：

// 让浏览器知道我们新定义的类是为 <my-element> 服务的
customElements.define("my-element", MyElement);

现在当任何带有 <my-element> 标签的元素被创建的时候，一个 MyElement 的实例也会被创建，并且前面提到的方法也会被调用。我们同样可以使用 document.createElement('my-element') 在 JavaScript 里创建元素。

Custom element 名称必须包括一个短横线 -

Custom element 名称必须包括一个短横线 -, 比如 my-element 和 super-button 都是有效的元素名，但 myelement 并不是。

这是为了确保 custom element 和内置 HTML 元素之间不会发生命名冲突。

例子: “time-formatted”

举个例子，HTML 里面已经有 <time> 元素了，用于显示日期／时间。但是这个标签本身并不会对时间进行任何格式化处理。

让我们来创建一个可以展示适用于当前浏览器语言的时间格式的 <time-formatted> 元素：

<script>
class TimeFormatted extends HTMLElement { // (1)

  connectedCallback() {
    let date = new Date(this.getAttribute('datetime') || Date.now());

    this.innerHTML = new Intl.DateTimeFormat("default", {
      year: this.getAttribute('year') || undefined,
      month: this.getAttribute('month') || undefined,
      day: this.getAttribute('day') || undefined,
      hour: this.getAttribute('hour') || undefined,
      minute: this.getAttribute('minute') || undefined,
      second: this.getAttribute('second') || undefined,
      timeZoneName: this.getAttribute('time-zone-name') || undefined,
    }).format(date);
  }

}

customElements.define("time-formatted", TimeFormatted); // (2)
</script>

<!-- (3) -->
<time-formatted datetime="2019-12-01"
  year="numeric" month="long" day="numeric"
  hour="numeric" minute="numeric" second="numeric"
  time-zone-name="short"
></time-formatted>
  1. 这个类只有一个方法 connectedCallback() —— 在 <time-formatted> 元素被添加到页面的时候，浏览器会调用这个方法（或者当 HTML 解析器检测到它的时候），它使用了内置的时间格式化工具 Intl.DateTimeFormat，这个工具可以非常好地展示格式化之后的时间，在各浏览器中兼容性都非常好。
  2. 我们需要通过 customElements.define(tag, class) 来注册这个新元素。
  3. 接下来在任何地方我们都可以使用这个新元素了。
Custom elements 升级

如果浏览器在 customElements.define 之前的任何地方见到了 <time-formatted> 元素，并不会报错。但会把这个元素当作未知元素，就像任何非标准标签一样。

:not(:defined) CSS 选择器可以对这样「未定义」的元素加上样式。

当 customElement.define 被调用的时候，它们被「升级」了：一个新的 TimeFormatted 元素为每一个标签创建了，并且 connectedCallback 被调用。它们变成了 :defined。

我们可以通过这些方法来获取更多的自定义标签的信息：

  • customElements.get(name) —— 返回指定 custom element name 的类。
  • customElements.whenDefined(name) – 返回一个 promise，将会在这个具有给定 name 的 custom element 变为已定义状态的时候 resolve（不带值）。
在 connectedCallback 中渲染，而不是 constructor 中

在上面的例子中，元素里面的内容是在 connectedCallback 中渲染（创建）的。

为什么不在 constructor 中渲染？

原因很简单：在 constructor 被调用的时候，还为时过早。虽然这个元素实例已经被创建了，但还没有插入页面。在这个阶段，浏览器还没有处理／创建元素属性：调用 getAttribute 将会得到 null。所以我们并不能在那里渲染元素。

而且，如果你仔细考虑，这样作对于性能更好 —— 推迟渲染直到真正需要的时候。

在元素被添加到文档的时候，它的 connectedCallback 方法会被调用。这个元素不仅仅是被添加为了另一个元素的子元素，同样也成为了页面的一部分。因此我们可以构建分离的 DOM，创建元素并且让它们为之后的使用准备好。它们只有在插入页面的时候才会真的被渲染。

监视属性

我们目前的 <time-formatted> 实现中，在元素渲染以后，后续的属性变化并不会带来任何影响。这对于 HTML 元素来说有点奇怪。通常当我们改变一个属性的时候，比如 a.href，我们会预期立即看到变化。我们将会在下面修正这一点。

为了监视这些属性，我们可以在 observedAttributes() static getter 中提供属性列表。当这些属性发生变化的时候，attributeChangedCallback 会被调用。出于性能优化的考虑，其他属性变化的时候并不会触发这个回调方法。

以下是 <time-formatted> 的新版本，它会在属性变化的时候自动更新：

<script>
class TimeFormatted extends HTMLElement {

  render() { // (1)
    let date = new Date(this.getAttribute('datetime') || Date.now());

    this.innerHTML = new Intl.DateTimeFormat("default", {
      year: this.getAttribute('year') || undefined,
      month: this.getAttribute('month') || undefined,
      day: this.getAttribute('day') || undefined,
      hour: this.getAttribute('hour') || undefined,
      minute: this.getAttribute('minute') || undefined,
      second: this.getAttribute('second') || undefined,
      timeZoneName: this.getAttribute('time-zone-name') || undefined,
    }).format(date);
  }

  connectedCallback() { // (2)
    if (!this.rendered) {
      this.render();
      this.rendered = true;
    }
  }

  static get observedAttributes() { // (3)
    return ['datetime', 'year', 'month', 'day', 'hour', 'minute', 'second', 'time-zone-name'];
  }

  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) { // (4)
    this.render();
  }

}

customElements.define("time-formatted", TimeFormatted);
</script>

<time-formatted id="elem" hour="numeric" minute="numeric" second="numeric"></time-formatted>

<script>
setInterval(() => elem.setAttribute('datetime', new Date()), 1000); // (5)
</script>
  1. 渲染逻辑被移动到了 render() 这个辅助方法里面。
  2. 这个方法在元素被插入到页面的时候调用。
  3. attributeChangedCallback 在 observedAttributes() 里的属性改变的时候被调用。
  4. …… 然后重渲染元素。
  5. 最终，一个计时器就这样被我们轻松地实现了。

渲染顺序

在 HTML 解析器构建 DOM 的时候，会按照先后顺序处理元素，先处理父级元素再处理子元素。例如，如果我们有 <outer><inner></inner></outer>，那么 <outer> 元素会首先被创建并接入到 DOM，然后才是 <inner>。

这对 custom elements 产生了重要影响。

比如，如果一个 custom element 想要在 connectedCallback 内访问 innerHTML，它什么也拿不到:

<script>
customElements.define('user-info', class extends HTMLElement {

  connectedCallback() {
    alert(this.innerHTML); // empty (*)
  }

});
</script>

<user-info>John</user-info>

如果你运行上面的代码，alert 出来的内容是空的。

这正是因为在那个阶段，子元素还不存在，DOM 还没有完成构建。HTML 解析器先连接 custom element <user-info>，然后再处理子元素，但是那时候子元素还并没有加载上。

如果我们要给 custom element 传入信息，我们可以使用元素属性。它们是即时生效的。

或者，如果我们需要子元素，我们可以使用延迟时间为零的 setTimeout 来推迟访问子元素。

这样是可行的：

<script>
customElements.define('user-info', class extends HTMLElement {

  connectedCallback() {
    setTimeout(() => alert(this.innerHTML)); // John (*)
  }

});
</script>

<user-info>John</user-info>

现在 alert 在 (*) 行展示了 「John」，因为我们是在 HTML 解析完成之后，才异步执行了这段程序。我们在这个时候处理必要的子元素并且结束初始化过程。

另一方面，这个方案并不是完美的。如果嵌套的 custom element 同样使用了 setTimeout 来初始化自身，那么它们会按照先后顺序执行：外层的 setTimeout 首先触发，然后才是内层的。

这样外层元素还是早于内层元素结束初始化。

让我们用一个例子来说明：

<script>
customElements.define('user-info', class extends HTMLElement {
  connectedCallback() {
    alert(`${this.id} 已连接。`);
    setTimeout(() => alert(`${this.id} 初始化完成。`));
  }
});
</script>

<user-info id="outer">
  <user-info id="inner"></user-info>
</user-info>

输出顺序：

  1. outer 已连接。
  2. inner 已连接。
  3. outer 初始化完成。
  4. inner 初始化完成。

我们可以很明显地看到外层元素并没有等待内层元素。

并没有任何内置的回调方法可以在嵌套元素渲染好之后通知我们。但我们可以自己实现这样的回调。比如，内层元素可以分派像 initialized 这样的事件，同时外层的元素监听这样的事件并做出响应。

Customized built-in elements

我们创建的 <time-formatted> 这些新元素，并没有任何相关的语义。搜索引擎并不知晓它们的存在，同时无障碍设备也无法处理它们。

但上述两点同样是非常重要的。比如，搜索引擎会对这些事情感兴趣，比如我们真的展示了时间。或者如果我们创建了一个特别的按钮，为什么不复用已有的 <button> 功能呢？

我们可以通过继承内置元素的类来扩展和定制它们。

比如，按钮是 HTMLButtonElement 的实例，让我们在这个基础上创建元素。

  1. 我们的类继承自 HTMLButtonElement：

    class HelloButton extends HTMLButtonElement { /* custom element 方法 */ }

  2. 给 customElements.define 提供定义标签的第三个参数：

    customElements.define('hello-button', HelloButton, {extends: 'button'});

    这一步是必要的，因为不同的标签会共享同一个类。

  3. 最后，插入一个普通的 <button> 标签，但添加 is="hello-button" 到这个元素，这样就可以使用我们的 custom element：

    <button is="hello-button">...</button>

下面是一个完整的例子：

<script>
// 这个按钮在被点击的时候说 "hello"
class HelloButton extends HTMLButtonElement {
  constructor() {
    super();
    this.addEventListener('click', () => alert("Hello!"));
  }
}

customElements.define('hello-button', HelloButton, {extends: 'button'});
</script>

<button is="hello-button">Click me</button>

<button is="hello-button" disabled>Disabled</button>

我们新定义的按钮继承了内置按钮，所以它拥有和内置按钮相同的样式和标准特性，比如 disabled 属性。

引用参考

总结

有两种 custom element：

  1. “Autonomous” —— 全新的标签，继承 HTMLElement。

    定义方式：

    class MyElement extends HTMLElement {
  constructor() { super(); /* ... */ }
  connectedCallback() { /* ... */ }
  disconnectedCallback() { /* ... */  }
  static get observedAttributes() { return [/* ... */]; }
  attributeChangedCallback(name, oldValue, newValue) { /* ... */ }
  adoptedCallback() { /* ... */ }
 }
customElements.define('my-element', MyElement);
/* <my-element> */

  2. “Customized built-in elements” —— 已有元素的扩展。

    需要多一个 .define 参数，同时 is="..." 在 HTML 中：

    class MyButton extends HTMLButtonElement { /*...*/ }
customElements.define('my-button', MyElement, {extends: 'button'});
/* <button is="my-button"> */

Custom element 在各浏览器中的兼容性已经非常好了。Edge 支持地相对较差，但是我们可以使用 polyfill https://github.com/webcomponents/webcomponentsjs。

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