Shadow DOM v1 简介 | 前端修仙之路

什么是 Shadow DOM

Shadow DOM 是 Web Components 定义的四大标准之一。Shadow DOM 解决了构建网络应用的脆弱性问题。脆弱性是由 HTML、CSS 和 JS 的全局性引起的。

Shadow DOM 为网络开发中的常见问题提供解决方案：

隔离 DOM：组件的 DOM 是独立的（例如，document.querySelector() 不会返回组件 Shadow DOM 中的节点）。
作用域 CSS：Shadow DOM 内部定义的 CSS 在其作用域内。样式规则不会泄漏，页面样式也不会渗入。
组合：为组件设计一个声明性、基于标记的 API。
简化 CSS：作用域 DOM 意味着您可以使用简单的 CSS 选择器，更通用的 id/class 名称，而无需担心命名冲突。
效率：将应用看成是多个 DOM 块，而不是一个大的（全局性）页面。

(图片来源 —— MDN Shadow DOM)

Shadow DOM vs DOM

HTML 因其易于使用的特点驱动着网络的发展。通过声明几个标记，即可在几秒内编写一个带有图文信息和结构的页面。但是，HTML 自身的功能并不强大。对于我们人类而言，理解基于文本语言很容易，但是机器需要更多帮助才能理解。因此，文档对象模型（DOM）应运而生。

Shadow DOM 与普通 DOM 相同，但有两点区别：

1) 创建/使用的方式；

2) 与页面其他部分有关的行为方式。

这里以 “创建/使用的方式” 为例：

创建 DOM

const header = document.createElement('header');
const h1 = document.createElement('h1');
h1.textContent = 'Hello world!';
header.appendChild(h1);
document.body.appendChild(header);

创建 Shadow DOM

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const header = document.createElement('header');
const shadowRoot = header.attachShadow({mode: 'open'});
shadowRoot.innerHTML = '<h1>Hello Shadow DOM</h1>';

需要注意的是，并不是所有的元素都可以挂载 Shadow DOM，其主要原因是：

浏览器已为该元素托管其自身的内部 shadow DOM（比如 textarea、input）。
让元素托管 shadow DOM 毫无意义 (比如 img)。

所以以下方法是行不通的：

1	document.createElement('input').attachShadow({mode: 'open'});

另外使用 Shadow DOM 时，有以下的注意事项：

Shadow DOM，一旦创建就无法删除，它只能用新的替换。
要查看浏览器如何为 input 或 textarea 等元素实现 shadow DOM，对 Chrome 用户来说可以按照：
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DevTools > Settings > Preferences > Elements -> [x] Show user agent shadow DOM
路径启用对应的选项。

Shadow DOM vs Light DOM

Light DOM

组件用户编写的标记，该 DOM 不在组件 shadow DOM 之内，它是元素实际的子项。

<button is="better-button">
  <img src="gear.svg" slot="icon">
  <span>Settings</span>
</button>

Shadow DOM

该 DOM 是由组件的作者编写。Shadow DOM 对于组件而言是本地的，它定义内部结构、作用域 CSS 并封装实现详情。它还可定义如何渲染由组件使用者编写的标记。

#shadow-root
  <style>...</style>
  <slot name="icon"></slot>
  <span id="wrapper">
    <slot>Button</slot>
  </span>

如何创建 Shadow DOM

<div class="dom"></div>

<script>
    let el = document.querySelector('.dom');
    el.attachShadow({ mode: 'open' });
    el.shadowRoot.innerHTML = 'Hi I am shadowed!';

    // 创建新的元素
    let hello = document.createElement('span');
    hello.textContent = 'Hi I am shadowed but wrapped in span';
    el.shadowRoot.appendChild(hello);
</script>

什么是 Shadow Root

ShadowRoot 是 Shadow DOM 的根，从技术上讲，它是一个非元素节点，是一种特殊的文档片段。你可以通过 ShadowRoot 对象上的 appendChild、querySelectorAll 等方法去操作整个 Shadow DOM 树。

对于一个普通的元素，比如 <div>，你可以通过调用该对象上的 attachShadow 方法来创建一个ShadowRoot，attachShadow 接受一个对象进行初始化，这个对象有一个 mode 属性，它有两个取值：'open' 和 'closed'，这个属性是在创造 ShadowRoot 的时候需要初始化提供的，并在创建 ShadowRoot 之后成为一个只读属性。

那么 mode: 'open' 和 mode: 'closed' 有什么区别呢？

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let $element = document.createElement("div");
$element.attachShadow({ mode: "open" });
$element.shadowRoot

在调用 attachShadow 创建 ShadowRoot 之后，attachShdow 方法会返回 ShadowRoot 对象实例，你可以通过这个返回的对象去构造整个 Shadow DOM。

当 mode 为 'open' 时，在用于创建 ShadowRoot 的外部普通节点（比如 <div>）上，会有一个 shadowRoot 属性，这个属性也就是创造出来的那个 ShadowRoot，也就是说，你可以通过这个属性获取 ShadowRoot，进而对它进行操作。

而当 mode 为 'closed' 时，你将不能再得到这个属性，这个属性会被设置为 null，比如：

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let $element = document.createElement("div");
$element.attachShadow({ mode: "closed" });
$element.shadowRoot // null

一般情况下总是使用 open 模式调用 attachShadow 方法，这样的话可以让组件作者和用户都可以根据需要进行相关操作。

如何设定样式

Shadow DOM 最有用的功能是作用域 CSS：

外部页面中的 CSS 选择器不应用于组件内部。
内部定义的样式也不会渗出，它们的作用域仅限于宿主元素。

设置宿主元素样式

<style>
:host {
  display: block; 
  contain: content; 
}
</style>

使用 :host 的一个问题是，父页面中的规则较之在元素中定义的 :host 规则具有更高的特异性。也就是说，外部样式优先。这可让用户从外部替换你已定义的样式。此外，:host 仅在影子根范围内起作用，因此无法在 shadow DOM 之外使用。

除了 :host 之外，还支持 :host(<selector>) 的函数形式，它可让你基于宿主将对用户互动或状态的反应行为进行封装，或对内部节点进行样式设定。

<style>
:host {
  opacity: 0.4;
  will-change: opacity;
  transition: opacity 300ms ease-in-out;
}
:host(:hover) {
  opacity: 1;
}
:host([disabled]) {
  background: grey;
  pointer-events: none;
  opacity: 0.4;
}
:host(.blue) {
  color: blue; 
}
:host(.pink) > #tabs {
  color: pink;
</style>

基于情景设定样式

如果 :host-context(<selector>) 或其任意父级与 <selector> 匹配，它将与组件匹配。一个常见用途是根据组件的环境进行主题化。例如，很多人都通过将 class 应用到 <html> 或 <body> 进行主题化：

<body class="darktheme">
  <fancy-tabs>
    ...
  </fancy-tabs>
</body>

如果 :host-context(.darktheme) 为 .darktheme 的子级，它将对 <fancy-tabs> 进行样式化：

:host-context(.darktheme) {
  color: white;
  background: black;
}

为分布式节点设定样式

比如说我们已创建了一个 name badge 组件：

<name-badge>
  <h2>Eric Bidelman</h2>
  <span class="title">
    Digital Jedi, <span class="company">Google</span>
  </span>
</name-badge>

组件的 shadow DOM 可为用户的 <h2> 和 .title 设定样式：

<style>
::slotted(h2) {
  margin: 0;
  font-weight: 300;
  color: red;
}
::slotted(.title) {
   color: orange;
}
    
/* 以下方式不生效，因为::slotted()只支持顶层元素    
::slotted(.company),
::slotted(.title .company) {
  text-transform: uppercase;
}
*/
</style>
<slot></slot>

从外部为组件设定样式

有几种方法可从外部为组件设定样式：最简单的方法是使用标签名称作为选择器：

fancy-tabs {
  width: 500px;
  color: red;
}

fancy-tabs:hover {
  box-shadow: 0 3px 3px #ccc;
}

外部样式总是优先于在 shadow DOM 中定义的样式。例如，如果用户编写选择器 fancy-tabs { width: 500px; }，它将优先于组件的规则：:host { width: 650px;}。

使用 CSS 自定义属性创建样式钩子

如果组件的作者通过 CSS 自定义属性提供样式钩子，则用户可调整内部样式。从概念上看，这与 <slot> 类似。你创建 “样式占位符” 以便用户进行替换。

比如 <fancy-tabs> 可让用户替换背景颜色：

<!-- main page -->
<style>
  fancy-tabs {
    margin-bottom: 32px;
    --fancy-tabs-bg: black;
  }
</style>
<fancy-tabs background>...</fancy-tabs>

在其 Shadow DOM 内部：

:host([background]) {
  background: var(--fancy-tabs-bg, #9E9E9E);
  border-radius: 10px;
  padding: 10px;
}

在本例中，该组件将使用 black 作为背景值，因为用户指定了该值。否则，背景颜色将采用默认值 #9E9E9E。

浏览器支持

shadow-dom-v1

（图片来源 —— https://caniuse.com/#feat=shadowdomv1）

由上图可知 Chrome 53、Opera 40 和 Safari 10 以上的版本是支持 shadow DOM v1 标准。 Edge 也在考虑中，并具有较高的优先级。

你可以通过以下方法来检测当前浏览器是否支持 shadow DOM v1 标准：

1	const supportsShadowDOMV1 = !!HTMLElement.prototype.attachShadow;

此外对于还不支持 shadow DOM v1 标准的浏览器来说，你也可以引入 shadydom 和 shadycss polyfill 来模拟 v1 的标准。Shady DOM 可以模拟 Shadow DOM 的 DOM 作用域，而 shadycss polyfill 则可以模拟原生 API 提供的 CSS 自定义属性和样式作用域。具体的使用方式，感兴趣的同学，请参考相应的开发文档，这里不再进一步说明。

参考资源

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