Giới thiệu

Một single-page application (SPA) là 1 website thực hiện việc render lại nội dung khi thực hiện việc điều hướng ( ví dụ khi người dùng thực hiện việc click vào 1 link ) thì sẽ không thực hiện việc request lên server để lấy toàn bộ html mới về cho trang SPA đó nữa.

Mặc dù trên thực tế có nhiều cách để triển khai ứng dụng SPA, tuy nhiên nhìn chung thì hầu hết chúng đều được xây dựng trên cơ chế của trình duyệt và API để xây dựng những chức năng cốt lõi, Hiểu được những điều này chính là cốt lõi để nắm được nguyên tắc hoạt động của 1 single-page app.

Phân loại SPA

1 SPA có thể quản lý state dựa theo 1 nguồn bên ngoài ( ví dụ : địa chỉ url ) hoặc tự nó có cơ chế quản lý state riêng.

So sánh 2 loại với nhau, 1 SPA sử dụng cách thứ 2 (internal state) có 1 hạn chế : bạn chỉ truy cập vào SPA đó từ 1 địa chỉ cố định ( root của trang SPA đó ), trong quá trình người dùng ( user ) thực hiện việc điều hướng ( navigate ), sẽ không có cách nào để thể hiện sự điều hướng đó ngoài trình duyệt ( browser ).

Điều này sẽ dẫn đến hạn chế, ví dụ như 1 user muốn chia sẻ SPA của bạn cho ai đó thì chắc chắn họ sẽ copy link url và gửi cho người bạn họ muốn chia sẻ ( share), khi đó người nhận được share đó cũng sẽ chỉ truy cập từ đầu là root, và bạn sẽ là người giải thích cách truy cập đến nội dung mà cần share.

Với cách tiếp cận thứ nhất, location based SPA, bạn có thể chia sẻ đường link cho 1 user nào đó và chắc chắn khi user truy cập đường link đó ( giả sử user đó họ hoàn toàn có quyền để truy cập đường link đó hoặc đường link đó public cho mọi user ), thì nội dung hiển thị sẽ tương ứng với link mà họ nhận được, do lúc này địa chỉ truy cập ( url ) luôn tương ứng với quá trình navigate của người dùng.

-> Vì vậy, Bài viết này sẽ tập trung vào cơ chế quản lý state dựa trên location.

Location Primer

Khi địa chỉ url là thứ mà user họ nhìn thấy và tương tác, SPA sẽ làm việc với hàm window.location, Hàm này cho phép ta bóc tách và làm việc với từng phần của địa chỉ url mà không phải tự tay parse.

Đối với SPA có 3 phần trong url là quan trọng: pathname, hash, và search ( còn gọi là query string ), còn hostname và protocol tạm thời bỏ qua.

pathname là phần quan trọng nhất trong 3 phần trong url vì nó quyết định nội dung gì sẽ được render. search và hash sẽ được dùng để hiển thị thêm những dữ liệu khác.

• Ví dụ: Đối với một địa chỉ như /images?of=mountains, pathname là /images sẽ được chỉ định rằng trang được render là trang /images, trong khi ?of=mountains sẽ quy định thêm nội dung gì sẽ được hiển thị trên trang /images đó.

Route matching

SPA phụ thuộc vào router, router là tập hợp danh sách các route, mỗi một route sẽ tương ứng với 1 location nó được match với nhau.

Một route có thể chỉ cố định /about hoặc có thành phần động như /album/:id với id là thành phần bất kì người dùng có thể truyền vào.

Ví dụ :

const routes = [
  { path: '/' },
  { path: '/about' },
  { path: '/album/:id' }
];

Trong quá trình user thực hiện navigate trong SPA, location sẽ được so sánh để tìm ra route tương ứng ( thường chỉ cần so sánh pathname của location), Sau khi tìm được route tương ứng, router sẽ thực hiện việc render lại nội dung SPA cho người dùng.

Việc render có nhiều cách :

• Một trong số đó là mô phỏng theo Observer pattern , dev sẽ đưa cho router một function sẽ có nhiệm vụ render lại SPA và router sẽ thực hiện việc gọi lại function này.

In-App navigation

Khi user click vào một đường dẫn, thường thì đó là thẻ <a>, thông thường các browser đều có behavior mặc định để gắn với 1 event để thực hiện việc navigate, khi bạn muốn override ( ghi đè ) lại behavior của trình duyệt thì có thể sử dụng event.preventDefault() của JavsaSript, và hầu như những framework SPA đều có hỗ trợ cho việc này.

Và khi behavior mặc định của browser bị ghi đè lên, loaction không bị thay đổi nữa, thay vào đó quá trình navigate sẽ do chính chúng ta tự định nghĩa và thực hiện việc điều khiển.

Browser xử lý location như thế nào ?

Mỗi một tab browser có một thứ gọi là browser context , browser context là thứ để quản lý một session history - về bản chất là một mảng các location entry.

Một entry sẽ chứa thông tin về một location: url của location, Document tương ứng với location, state đã được serialized, cũng như 1 vài thuộc tính khác. Mỗi một entry đều có index đi kèm quy định thứ tự của nó trong mảng session history. Browser context cũng giữ thông tin về entry hiện thời đang được sử dụng.

Document

Khi browser thực hiện việc navigate, một request sẽ được gửi tới server và browser sử dụng response nhận về để tạo một object Document. object này mô tả trang ( cây DOM của trang ...) và các method để tương tác với nó. Ví dụ : hàm window.document chính là hàm để tương tác với Document của location entry hiện tại.

Session history

Khi user click vào link và navigate, tab browser sẽ build thêm vào session history. Mỗi một navigate sẽ tạo một request tới server và tạo một entry mới ( bao gồm 1 Document ).

Khi user ấn nút Back trên browser, browser sẽ sử dụng entry hiện tại để xác định entry mới (current.index -1). Document của entry trước đó sẽ được load lại vào browser.

Lúc này, khi user click vào một url, các entry nào nằm phía sau entry hiện tại ( những trang trước khi back về ) sẽ bị xóa và thay bởi entry mới.

Trong trường hợp user dùng navigate tới đúng page hiện tại (location mới có cùng pathname, search và hash với location hiện tại), entry hiện tại sẽ cũng sẽ bị thay thế bằng entry mới, nhưng sẽ không ảnh hưởng gì đến các entry khác.

Trên đây là cơ chế hoạt động của navigation, tuy nhiên việc thực hiện navigate mà không cần phải request đến server.

Làm cách nào để SPA thực hiện được điều này ?

History API

Ban đầu, SPA hooạt động trên cơ chế là ta có thể thay đổi hash của location và browser sẽ tạo một location entry mới mà không cần gửi request tới server , sau này nguyên một bộ History API với mục đích hỗ trợ cho việc phát triển SPA.

Thay vì phải khởi tạo hẳn một document, với mỗi một location, History API sẽ tái sử dụng document hiện thời, chỉ update ( cập nhật ) cho nó phù hợp với location mới.

History Api có 3 hàm chính: pushState(), replaceState() và go(). 3 hàm này ( và các hàm còn lại của History API ) và có thể được gọi thông qua window.history.

Note: Về vấn đề hỗ trợ - tất cả các browser hiện nay đều hỗ trợ History Api.

pushState() và replaceState()

Cả 2 hàm pushState() và replaceState() đều có chung các argument:

• argument đầu tiên là state: argument mặc định có thể null, argument này chính là state của SPA.
• argument thứ 2 là title
• argument thứ 3 là path - là địa chỉ mà ta muốn navigate tới. Đây có thể là 1 url đầy đủ, hoặc chỉ là ở dạng relative path, nhưng nó luôn phải thuộc application hiện tại (chung protocol và hostname), nếu không, browser sẽ văng ra lỗi DOMExeption.

history.pushState(null, '', '/next-location');
history.replaceState(null, '', '/replace-location');

// attaching state to an entry
history.pushState({ msg: 'Hi!' }, '', '/greeting');

// while on medium.com
history.pushState(null, '', 'https://www.google.com');
// throws a DOMException

Hàm pushState() sẽ thêm một entry vào session history phía sau entry hiện tại. Nếu như có entry nào đó đang nằm phía sau entry hiện tại rồi, nó sẽ bị thay thế bởi entry mới, cơ chế này giống như cơ chế bình thường click thẻ <a> như phía trên mình có nói qua.

Hàm replaceState() sẽ thay thế entry mới với chính entry hiện tại trong session history. Các entry khác đều không bị ảnh hưởng. cơ chế này giống như cơ chế bình thường click thẻ <a> như phía trên mình có nói qua, nhưng replaceState() khác ở chỗ nó có thể thay thế entry hiện tại với bất kì locaction nào.

go()

hàm go() là một cách để mô phỏng lại 2 nút back và foward của browser.

Hàm go() chỉ nhận 1 argument: Số các entry cần lấy ra khỏi history. Một con số dương tương đương với hành động foward, số âm tương đương với back, số 0 sẽ tương đương với với reload trang.

go(-1); // back 1 lần
go(1); // forward tiến tới 1 trang
go(-10); // back lại 10 trang
go(0); // reload
go(); // reload

Ngoài ra, còn 2 hàm history.back() và history.foward(), sẽ tương đương với history.go(-1) và history.go(1).

State

Một trong các property của entry là state, 2 hàm pushState() và replaceState() trong argument có chứa state. Vậy state là gì ?

state là dữ liệu ( data ) gắn với một entry. Nó cố định navigation - có nghĩa là khi bạn thêm một state vào một entry, navigate đi, sau đó quay trở lại entry trước, state sẽ vẫn nằm ở đó. state sẽ được gắn vào entry bằng 2 hàm pushState() và replaceState(), và có thể được lấy ra bằng history.state.

Một số ràng buộc đối với state:

• state phải được serialize trước.
• state có giới hạn về kích thước ( ví dụ: Firefox tối đa là 640kb ).
• Khi ta navigate trực tiếp vào một url thì state sẽ được set mặc định là null, do vậy nếu ta set logic trang SPA phụ thuộc vào state để render, ta sẽ gặp vấn đề khi người dùng truy cập thẳng từ url đó,

Do vậy state sẽ hữu ích hơn khi dùng nó để lưu trữ dữ liệu không phụ thuộc vào việc render.

Navigate trong SPA sử dụng History API

Như đã đề cập ở trên, ta có thể sử dụng một click handler - trong đó đã override lại cơ chế mặc định của browser bằng event.preventDefault(). Handler đó có thể gọi pushState() và replaceState() để thực hiện navigation mà không cần ping tới server. Tuy nhiên, History API chỉ cập nhật ( update ) session history, vì vậy handler cũng cần tương tác với cả router để cho router biết location mới.

Có nhiều cách để xử lý 1 handler như thế này. Nếu như bạn sử dụng những framework như Vue hay React, bạn có thể viết như ví dụ sau:

// Ví dụ cho React

const Link = ({ children, href }) => (
  <a
    href={href}
    onClick={event => {
      // override lại cơ chế mặc định
      event.preventDefault();

      // navigate sử dụng History API      
      history.pushState(null, '', href);

      // Thông báo cho router biết là navigate đã được thực hiện
    }
  >
    {children}
  </a>
);

<Link href="/somewhere">Somewhere</Link>

// => render ra cho trình duyệt, click vào thẻ a này sẽ kích hoạt lời gọi history.pushState()
<a href="/somewhere">Somewhere</a>

Việc sử dụng History API khiến cho việc điều khiển navigate SPA dễ dàng hơn. Tuy nhiên, ta vẫn phải xử lý thêm 1 trường hợp nữa: khi user click vào 2 nút back và foward của browser.

Xử lý với 2 nút back và foward

Khi 2 nút back và foward được click (cũng như khi history.go() được gọi), browser sẽ thực hiện 1 lời gọi popstate. Để bắt được sự kiện này, ta phải thêm một event listener.

window.addEventListener('popstate', event => {
  // thông báo cho router biết việc navigate được thực hiện
}, false);

Session history sẽ được update ngay khi event trên được gọi, lúc này ta cần thông báo cho router biết rằng location hiện tại đã thay đổi.

Navigate bằng cách thay đổi trực tiếp trên thanh url

Nếu user thay đổi url bằng cách sửa trực tiếp trên thanh url, việc này sẽ tạo mới một Document. History API lúc này chỉ ngăn việc reload lại với các entry có cùng Document - nghĩa là việc gọi history.go()hay click vào 2 nút forward/back sau lúc này sẽ thực hiện việc load lại page hoàn toàn.

Kết bài

Bài viết này, mình và các bạn cùng tìm hiểu SPA thực hiện việc render nội dung, khi thực hiện việc navigate như thế nào một cách cơ bản, mọi đóng góp các bạn có thể bình luận phía dưới.

Mình có tham khảo tại các bài viết

https://viblo.asia/p/single-page-app-dieu-khien-history-nhu-the-nao-1VgZvEoMKAw https://blog.pshrmn.com/entry/how-single-page-applications-work/

Xin cảm ơn !!