NG全家桶全栈项目实践总结

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前言

Angular在国内使用的人并不像国外那么多，基本都是外企在用，但其框架的思想却仍可以为我们所借鉴，在某些问题没有思路的时候可以参考ng相关的处理，ng处理方式和思维确实比较超前，但也因此而曲高和寡。本文旨在通过ng全家桶项目（前端Angular10 + 后端NestJS7）的实践来总结对于ng架构中一些亮点的关注与思考，Angular和Nest在前后端框架的处理上同出一脉，对比起来更有借鉴意义。

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目录

• 前端项目实践
• 后端项目实践
• 源码简析

案例

前端项目实践

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[目录结构]

• src
  • app
    • login
      • login.component.html
      • login.component.scss
      • login.component.spec.ts
      • login.component.ts
    • main
      • main.component.html
      • main.component.scss
      • main.component.spec.ts
      • main.component.ts
    • app.component.html
    • app.component.scss
    • app.component.spec.ts
    • app.component.ts
    • app.module.ts
    • app.service.ts
    • user.ts
  • main.ts
  • index.html
• angular.json

[目录描述]

整个前端项目是基于angular脚手架生成的，其基本目录结构是在src的app下进行相关组件和页面的模块开发，main.ts和index.html是整个单页应用的主入口，根目录下angular.json用于配置相关的打包编译等环境配置参数

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[实践分享]

• 脚手架版本问题：对于ng10.1.x以上的版本其脚手架版本与库版本有出入，会导致引入HttpModule及其他部分模块时报错，需要将@angular/compiler这个库进行相关版本的升级 This likely means that the library (@angular/common/http) which declares HttpClientModule has not been processed correctly by ngcc, or is not compatible with Angular Ivy. Check if a newer version of the library is available, and update if so. Also consider checking with the library's authors to see if the library is expected to be compatible with Ivy.

• 输入框双向数据绑定无效问题：对于forms表单的想使用[(ngModal)]指令，必须在module中引入FormsModule

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

@NgModule({
  imports: [
    FormsModule
  ]
})

• 组件库使用有问题：目前ng的组件库主要有 官方 MATERIAL 组件库、NG-ZORRO 组件库、NG-NEST 组件库，但这几个主要的组件库都在10以下或10.0版本，会有部分bug，因而本次未引入组件库，直接使用html和scss来优化页面

• Animation引入问题：同样的跟版本有关系，想使用ng自带的animation动画库需要配合对应的版本，在做提示框消失时本想使用ng的动画，后来改用了animation直接写

.app-message {
    width: 300px;
    height: 40px;
    background: #fff;
    transition: all 2s none;
    border: 1px solid #ececec;
    border-radius: 4px;
    position: fixed;
    left: 50%;
    top: 10px;
    margin-left: -150px;
    text-align: center;
    

    &-show {
        animation: a 3s ease-out forwards;
        animation-direction: alternate;
        animation-iteration-count: 1;
        @keyframes a {
            0% {opacity: 1;}
            100% {opacity: 0;}
        }
    }

    &-hide {
        opacity: 0;
    }
}

后端项目踩坑实践

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[目录结构]

• src
  • api
    • article
      • article.controller.ts
      • article.module.ts
    • audio
      • audio.controller.ts
      • audio.module.ts
      • audio.processor.ts
    • user
      • dto
        • create-user.dto.ts
        • get-user.dto.ts
        • update-user.dto.ts
      • user.controller.ts
      • user.entity.ts
      • user.interface.ts
      • user.module.ts
      • user.service.ts
  • auth
    • auth.controller.ts
    • auth.service.ts
    • constants.ts
    • jwt.strategy.ts
  • filters
    • exception
      • http-exception.filter.ts
  • guard
    • roles.guard.ts
  • interceptors
    • cache.interceptor.ts
    • exception.interceptor.ts
    • logger.interceptor.ts
    • timeout.interceptor.ts
    • transform.interceptor.ts
  • middlewares
    • logger
      • logger.middleware.ts
      • logger.ts
  • pipes
    • parse-int.pipe.ts
    • validate.pipe.ts
  • main.ts
  • app.module.ts
• nest-cli.json

[目录描述]

后端项目是基于nestjs框架的大型后台项目配置，api模块主要是对外输出的接口，auth、filters、guard、interceptors、middlewares、pipes等是对于需要的模块进行统一的收集处理，main.ts是主入口文件，用于启动及相关配置等，app.module.ts是用来收集所有模块的导入，ng基于模块的方式可以起到非常好的隔离效果

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[实践分享]

• typeorm数据库连接：使用navicat连接需要先创建数据库，否则无法连接

• bull消息队列：nestjs的消息队列使用的是bull.js这个库，其实现了一个调度的消息队列机制

• 微服务：nestjs默认使用的基础的类似java的spring框架，并未采用微服务，如需使用，需要完全重构

源码简析

Angular

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首先，对于没有用过ng的同学科普一下，angular其实分为两个大版本，一个是angular1.x的，也就是ng1，也就是现在还有的angularjs，另一个版本是ng2以后的版本，ng2之后被谷歌收购后，完全重写了框架，唯一和1.x相通的估计也就剩那几个思想还在了：模块化、依赖注入、双向绑定、MVC，对于1.x感兴趣的同学可以去看Vue的1.x的版本，基本算是简化版的ng1.x，Vue2之后就和后来的ng分道扬镳了，vue2主要是以发布订阅来替代依赖注入的思路，扯远了...(ps: 想看ng1版本的可以看这个地址，居然还有更新... angularjs官方仓库)，这里分析的主要是Ng10，ng8之后除了引入Ivy(Ivy架构官方介绍)这个编译渲染器之外，其实改动不大，主要就是在优化以及废除和新建一些api等等。Ng的源码很庞大，goggle自研了一个bazel自动化构建工具，ng自然也是靠这个构建的，对bazel感兴趣的同学，可以看这个Google软件构建工具Bazel原理及使用方法介绍，我这里就不展开所有的源码，整体的核心大框架如下：

• packages
  • complier (ps: 不展开了，这个编译部分做的很优秀，本篇讲不完，回头写编译器部分专门说吧，尤其是Ivy那个，后续react的fiber以及vue3的最新的compiler部分都有其影响)
    • src
      • aot
      • css_parser
      • expression_parser
      • jit
      • ml_parser
      • template_parser
  • core
    • src
      • di
        • injector.ts
      • reflection
        • reflector.ts
      • view
        • provider.ts
      • render3 (ps: Ivy的渲染部分)

Nest

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nestjs是nodejs的web应用的一个大的集成，它最初是基于express封装的一个后端框架，后来将服务端各种理念都使用js实现了一下，虽然不能和成熟的服务端语言框架如java等进行媲美，但是服务端所需要的东西基本都具备了，对于有需求想要使用js来开发后端的同学是个不错的选择，个人认为简单的bff，比如想自己模拟的开发个后台接收请求，选择node直接写或者使用express、koa就可以，对于有一定的中间层给前端处理，可以选用阿里的egg，对于如何基于egg构建中间层，可以看看这篇文章如何为团队定制自己的 Node.js 框架？（基于 EggJS），对于大型的服务端，尤其是前端是以ng为主栈的，可以优先考虑使用nestjs；其次对于io较多而计算较少的（js本身的特质），或者服务端需要与c++配合的，大型服务端应用也可以使用nest。nest默认是不采用微服务的形式的，nest将不同的平台封在了不同的platform下，这里只分析普通的以express为platform的形式，对于喜欢微服务的同学，可以对比和java的springcloud的区别，这里就不做表述了，其整体的核心结构大致如下：

• packages
  • core
    • injector
      • injector.ts
      • module.ts
    • services
      • reflector.service.ts
  • platform-express

源码

这里主要在对依赖注入的实现做一个简单的理解分享，其思路是一脉相承的，对于理解后端理念的依赖注入有很好的理解，这也正是后端前端化的一个体现，也是最早的MVC框架向后来的MVVM框架过度的一个历史过程，依赖注入方式对于最早的前端框架还是有纪念意义的，但是对于ng全家桶来说，这算是其基本哲学的一个基本面

Angular

先来看一下ng是如何实现injector的，这里重点在于使用了抽象类来重载不同函数的使用，对于provider循环依赖的处理，利用了一个Map数据结构来区分不同的Provider

// 抽象类
export abstract class Injector {
    // get方法重载的使用
    abstract get(
        token: Type|InjectionToken|AbstractType, notFoundValue?: T, flags?: InjectFlags
    ): T;

    abstract get(
        token: any, 
        notFoundValue?: any
    ): any;
  
    // create方法重载的使用
    static create(
        providers: StaticProvider[], 
        parent?: Injector
    ): Injector;
  
    static create(
        options: {
            providers: StaticProvider[], 
            parent?: Injector, 
            name?: string
        }
    ): Injector;
  
  
    static create(
        options: StaticProvider[]|{providers: StaticProvider[], parent?: Injector, name?: string},
        parent?: Injector
    ): Injector {
      if (Array.isArray(options)) {
        return INJECTOR_IMPL(options, parent, '');
      } else {
        return INJECTOR_IMPL(options.providers, options.parent, options.name || '');
      }
    }
  
    static __NG_ELEMENT_ID__ = -1;
  }

  // 记录判断prodiver的数据结构，这里使用interface来承载
  interface Record {
    fn: Function;
    useNew: boolean;
    deps: DependencyRecord[];
    value: any;
  }
  
  interface DependencyRecord {
    token: any;
    options: number;
  }

  // 实现抽象类
  export class StaticInjector implements Injector {
    readonly parent: Injector;
    readonly source: string|null;
    readonly scope: string|null;
  
    private _records: Map;
  
    constructor(
        providers: StaticProvider[], 
        parent: Injector = Injector.NULL, 
        source: string|null = null
    ) {
      this.parent = parent;
      this.source = source;
      const records = this._records = new Map();
      records.set(
          Injector, 
          {token: Injector, fn: IDENT, deps: EMPTY, value: this, useNew: false}
      );
      records.set(
          INJECTOR, 
          {token: INJECTOR, fn: IDENT, deps: EMPTY, value: this, useNew: false}
      );
      this.scope = recursivelyProcessProviders(records, providers);
    }
  
    get(token: Type|InjectionToken, notFoundValue?: T, flags?: InjectFlags): T;

    get(token: any, notFoundValue?: any): any;

    get(token: any, notFoundValue?: any, flags: InjectFlags = InjectFlags.Default): any {
      const records = this._records;
      // record的缓存队列
      let record = records.get(token);
      // 利用record避免循环提供的问题
      if (record === undefined) {
        // This means we have never seen this record, see if it is tree shakable provider.
        const injectableDef = getInjectableDef(token);
        if (injectableDef) {
          const providedIn = injectableDef && injectableDef.providedIn;
          if (providedIn === 'any' || providedIn != null && providedIn === this.scope) {
            records.set(
                token,
                record = resolveProvider(
                    {provide: token, useFactory: injectableDef.factory, deps: EMPTY}));
          }
        }
        if (record === undefined) {
          // Set record to null to make sure that we don't go through expensive lookup above again.
          records.set(token, null);
        }
      }
      let lastInjector = setCurrentInjector(this);
      try {
        return tryResolveToken(token, record, records, this.parent, notFoundValue, flags);
      } catch (e) {
        return catchInjectorError(e, token, 'StaticInjectorError', this.source);
      } finally {
        setCurrentInjector(lastInjector);
      }
    }
  
    toString() {
      const tokens = [], records = this._records;
      records.forEach((v, token) => tokens.push(stringify(token)));
      return `StaticInjector[${tokens.join(', ')}]`;
    }
}

  // 解析Provider的函数
function resolveProvider(
    provider: SupportedProvider): Record 
{
    const deps = computeDeps(provider);
    let fn: Function = IDENT;
    let value: any = EMPTY;
    let useNew: boolean = false;
    let provide = resolveForwardRef(provider.provide);
    // 一些错误处理
    ...
    return {deps, fn, useNew, value};
}

  // 处理循环依赖的问题
function recursivelyProcessProviders(
  records: Map, 
  provider: StaticProvider): string|null 
{
    let scope: string|null = null;
    // 根据不同情况处理一些错误  
    ...
    return scope;
}

// 解析Token的函数
function resolveToken(
    token: any, 
    record: Record|undefined|null, 
    records: Map, parent: Injector,
    notFoundValue: any, 
    flags: InjectFlags
): any {
  let value;
  ...
  return value;
}

// 计算依赖函数
function computeDeps(
    provider: StaticProvider): DependencyRecord[] 
{
  let deps: DependencyRecord[] = EMPTY;
  const providerDeps: any[] =
      (provider as ExistingProvider & StaticClassProvider & ConstructorProvider).deps;
  if (providerDeps && providerDeps.length) {
    deps = [];
    for (let i = 0; i < providerDeps.length; i++) {
      let options = OptionFlags.Default;
      let token = resolveForwardRef(providerDeps[I]);
      if (Array.isArray(token)) {
        for (let j = 0, annotations = token; j < annotations.length; j++) {
          const annotation = annotations[j];
          if (annotation instanceof Optional || annotation == Optional) {
            options = options | OptionFlags.Optional;
          } else if (annotation instanceof SkipSelf || annotation == SkipSelf) {
            options = options & ~OptionFlags.CheckSelf;
          } else if (annotation instanceof Self || annotation == Self) {
            options = options & ~OptionFlags.CheckParent;
          } else if (annotation instanceof Inject) {
            token = (annotation as Inject).token;
          } else {
            token = resolveForwardRef(annotation);
          }
        }
      }
      deps.push({token, options});
    }
  }
  ...
  return deps;
}

Nest

再来看一下，nest的实现，不同于ng的实现，nest是利用参数和继承父类参数来确定整个的循环依赖关系的，其没有使用重载来实现，但都对循环依赖做了处理，其基本思路是一致的。

export type InjectorDependency = Type | Function | string | symbol;

export interface PropertyDependency {
  key: string;
  name: InjectorDependency;
  isOptional?: boolean;
  instance?: any;
}

export interface InjectorDependencyContext {
  key?: string | symbol;
  name?: string | symbol;
  index?: number;
  dependencies?: InjectorDependency[];
}

export class Injector {
  // 加载中间件 基于express的load方式
  public async loadMiddleware(
    wrapper: InstanceWrapper,
    collection: Map,
    moduleRef: Module,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
    inquirer?: InstanceWrapper,
  ) {
    ...
  }

  // 记载控制器
  public async loadController(
    wrapper: InstanceWrapper,
    moduleRef: Module,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
  ) {
    ...
  }

  public async loadInjectable(
    wrapper: InstanceWrapper,
    moduleRef: Module,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
    inquirer?: InstanceWrapper,
  ) {
    const injectables = moduleRef.injectables;
    await this.loadInstance(
      wrapper,
      injectables,
      moduleRef,
      contextId,
      inquirer,
    );
  }

  // 加载Provider
  public async loadProvider(
    wrapper: InstanceWrapper,
    moduleRef: Module,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
    inquirer?: InstanceWrapper,
  ) {
    const providers = moduleRef.providers;
    await this.loadInstance(
      wrapper,
      providers,
      moduleRef,
      contextId,
      inquirer,
    );
    await this.loadEnhancersPerContext(wrapper, contextId, wrapper);
  }

  public loadPrototype(
    { name }: InstanceWrapper,
    collection: Map>,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
  ) {
   ...
  }

  // 解析继承父类的参数
  public async resolveConstructorParams(
    wrapper: InstanceWrapper,
    moduleRef: Module,
    inject: InjectorDependency[],
    callback: (args: unknown[]) => void,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
    inquirer?: InstanceWrapper,
    parentInquirer?: InstanceWrapper,
  ) {
    ...
  }

  // 反射继承父类的参数
  public reflectConstructorParams(
      type: Type
    ): any[] 
  {
    ...
  }

  // 反射功能参数
  public reflectOptionalParams(
      type: Type
    ): any[] 
  {
    ...
  }

  // 反射自己的参数
  public reflectSelfParams(
      type: Type
  ): any[] 
  {
    ...
  }

  // 解析单个参数
  public async resolveSingleParam
  (
    wrapper: InstanceWrapper,
    param: Type | string | symbol | any,
    dependencyContext: InjectorDependencyContext,
    moduleRef: Module,
    contextId = STATIC_CONTEXT,
    inquirer?: InstanceWrapper,
    keyOrIndex?: string | number,
  ) {
    if (isUndefined(param)) {
      throw new UndefinedDependencyException(
        wrapper.name,
        dependencyContext,
        moduleRef,
      );
    }
    const token = this.resolveParamToken(wrapper, param);
    return this.resolveComponentInstance(
      moduleRef,
      isFunction(token) ? (token as Type).name : token,
      dependencyContext,
      wrapper,
      contextId,
      inquirer,
      keyOrIndex,
    );
  }

  // 解析参数的token
  public resolveParamToken(
    wrapper: InstanceWrapper,
    param: Type | string | symbol | any,
  ) {
    if (!param.forwardRef) {
      return param;
    }
    wrapper.forwardRef = true;
    return param.forwardRef();
  }
}

总结：从nest和ng对injector的实现可以看出，虽然都是注射器的实现，但是由于呈现方式的不同，因而在实现方式上也会有所不同，对于ts而言，选用interface还是抽象类，确实可以借鉴java的模式思路，对于习惯js的我们来说，对于整个数据类型的扩展（如：抽象类、接口）等是需要向后端借鉴的。整体来说，对于依赖注入的实现最关键的就是在于处理provider的整个依赖问题，这两者都是采用token的方式来区分对待到底是属于哪一个provider，然后对于特殊的相关依赖循环的问题做对应的处理

总结

ng整个生态体系在国内应用的并不广，但并不妨碍其作为前端理念的扩展先行者的这样一个角色，个人认为其在隔离性以及系统性方面都是要优于vue和react的，因而对于目前比较流行的微前端框架(ps: 对于ng的微前端应用，可以参考这篇文章【第1789期】使用 Angular 打造微前端架构的 ToB 企业级应用)，个人觉得在沙箱隔离等系统融合方面确实可以借鉴一下ng的某些思路，或许正是由于这个原因，它才是三大框架中最先上ts的，也有可能整个ng的开发者更像是传统的软件工程师，对于整个开发要做到定义数据、定义模型、系统设计等等，对于大型项目而言，这样确实会减少很多因bug而需要重复修改的时间，但是对于小型项目，个人认为还是vue更合适。虽然对于国内，ng基本已经属于明日黄花了，但是它的一些理念及设计思路确实还是值得借鉴的，在这个内卷的时代，各大应用都在向着高级化、大型化发展，说不定哪天ng又在国内重回巅峰了呢，虽然很难~~哈哈哈，各位加油！

参考

• Angular源码
• Angular中文文档
• Nest源码
• Nest中文文档
• AngularJs和angular的对比
• Angular 9.1.0在项目路径包含软链接时编译某些包时报错，9.1.1已修正
• angularjs源码分析
• 如何为团队定制自己的 Node.js 框架？（基于 EggJS）
• 【第1789期】使用 Angular 打造微前端架构的 ToB 企业级应用