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# 13 | 架构现代化 ：如何改造老城区前端？

    你好，我是姚琪琳。

前面两节课，我们学习了架构现代化中建设新城区的一些模式。从这节课开始，我们来聊聊改造老城区相关的模式。

我们先回顾下什么是“改造老城区”。改造老城区模式是指对遗留系统内部的模块进行治理，让模块内部结构合理、模块之间职责清晰的一系列模式。也就是说，在遗留系统的单体内部，我们应该如何更好地治理架构。

我们按照从“前”往“后”的顺序，先从前端开始。

## 遗留系统的前端

在第十节课我们学习了一种架构反模式——Smart UI，它是遗留系统最常见的前端模式。以Java Web项目为例，它们往往在JSP页面中掺杂着大量的JavaScript、Java和HTML代码。其中最致命的就是Java代码，因为它们可以随意访问后端的代码，甚至访问数据库。我们重构前端代码最主要的工作，就是移除这些Java代码。

前端的遗留代码和后端的遗留代码一样，也是坏味道的重灾区。Martin Fowler在《重构（第2版）》中，用JavaScript重写了所有代码示例，这对于前端开发人员是相当友好的。它能帮助你识别出JavaScript中的坏味道，并重构这些代码。

要重构前端代码，最好也要优先添加测试。但不幸的是，已有的前端测试工具对基于框架（Angular、React、Vue）的JavaScript代码是相对友好的，但遗留系统中的前端代码，既有JavaScript又有Java，很难用前端工具去编写单元测试。

这里我推荐你编写一些E2E测试，来覆盖端到端的场景。或者使用[HtmlUnit](https://htmlunit.sourceforge.io) 这样的工具，通过编写Java代码来测试JSP。但实际上HtmlUnit也属于某种程度的E2E测试。

## 重构前端代码

前端JSP代码的重构和后端有相似之处，但也有很多不同。我的同事王万德和胡英荣开源了一套端（前端JSP）到端（后端Java API）的遗留JSP[改造方案](https://github.com/yingrong/leave-jsp)，包括重构前后的代码对比。我将以这个代码库的代码为示例，给你讲解一下如何重构前端代码。

我们对于遗留JSP代码的重构，可以分成以下八个步骤。每个步骤都可以小步迭代，增量演进。

### 第一步，梳理业务

要想重构前端代码，你必须先搞懂它的含义。类似代码现代化时，我们用活文档工具去理清一个场景，要重构前端代码，你也得先梳理它的业务含义，搞清楚它到底做了哪些事情。遗憾的是，针对前端的活文档工具，现在我还没发现哪种比较好，因为前端有多种语言交织在一起，分析起来太麻烦。

不过好在前端并不像后端代码那样调用链很深，很多前端代码都是围绕一个页面来展开的，相对来说还算内聚，梳理起来也更容易一些。

### 第二步，模块化

梳理完业务逻辑，下一步就是对前端代码进行模块化。这里的模块化是指，按职责把原先冗长的JSP页面拆分出来，分解成多个小的JSP页面，比如header、footer、content等，并将它们include到大页面中。

开发人员在编写JSP时，很少有这种模块化的思想，导致所有的东西都写到一个文件里。随着页面逻辑越来越复杂，页面里的各种代码越来越多，文件也越来越大。我甚至见过很多超出64KB限制的JSP文件。

模块化怎么实现，我们结合例子来分析分析。从下面这段to-do list的代码示例，可以很明显地看出它由4个部分组成：一个包含若干hidden字段的form、一个包含一段文字的header、一个包含to-do列表的section和一个包含删除按钮的footer：

```xml
<% List<Todo> todoList = (List<Todo>) request.getAttribute("todoList"); %>
<section class="todoapp">
    <form name="todoForm" action="" method="post">
        <input type="hidden" name="sAction"/>
        <input type="hidden" name="title"/>
        <input type="hidden" name="id"/>
    </form>
    <header class="header">
        <h1>todos</h1>
        <input class="new-todo" placeholder="What needs to be done?" autofocus>
    </header>
    <section class="main">
        <input id="toggle-all" class="toggle-all" type="checkbox">
        <label for="toggle-all">Mark all as complete</label>
        <ul class="todo-list">
            <% for (int i = 0; i < todoList.size(); i++) {
                Todo todo = todoList.get(i);
            %>
            <li <%if (todo.getCompleted()) {%> class="completed"<%}%> data-id="<%=todo.getId()%>">
                <div class="view" id="todo_<%=todo.getId()%>">
                    <input class="toggle" id="todo_toggle_<%=todo.getId()%>" onchange="toogle(this)"
                           type="checkbox" <%if (todo.getCompleted()) {%> checked <%}%> />
                    <label><%=todo.getTitle()%>
                    </label>
                    <button class="destroy" onclick="deleteTodo(this)"></button>
                </div>
                <%--            <input class="edit" value="<%=todo.getTitle()%>">--%>
            </li>
            <%}%>
        </ul>
    </section>
    <footer class="footer">
        <%
            boolean hasCompleted = false;
            for (Todo todo : todoList) {
                if (todo.getCompleted()) {
                    hasCompleted = true;
                    break;
                }
            }
        %>
        <%if(hasCompleted) {%>
           <button class="clear-completed" onclick="deleteCompletedTodo()">Clear completed</button>
        <%}%>
    </footer>
</section>

```

对于这段代码，我们就可以将它提取成4个小的JSP页面，重构之后的代码就相当清爽了。

```xml
<section class="todoapp">
    <%@ include file="todoForm.jspf" %>
    <jsp:include page="todoHeader.jsp"/>
    <jsp:include page="todoList.jsp"/>
    <jsp:include page="todoFooter.jsp" />
</section>

```

### 第三步，重构JSP中的JavaScript代码

将页面拆小后，我们还要继续重构各个小页面中的JavaScript代码。

长函数是遗留系统前端最常见的坏味道。早年开发JSP页面的都不是专业的前端开发，很多都是赶鸭子上架的后端开发人员，去写一些相对简单的JavaScript代码。或者是不知道怎么写某个页面元素的联动效果，就去论坛复制一大堆代码过来，稍加修改，只要代码能跑就敢提交，很少会清理和重构代码。这些操作导致业务逻辑、显示逻辑和控件操作杂糅在一起，根本没法维护。

面对这种混乱的代码，我们更要确保思路清晰。你可以按职责来将它分解为若干个小的函数，每个函数只做一件事情。这有点类似于代码重构中的拆分阶段（可以回顾[第九节课](https://time.geekbang.org/column/article/513599)），只不过拆分出来的是不同的职责，而不是一个职责的不同阶段。

下面这段代码是一个页面校验的函数，大体业务是，某家公司在组织团建时需要选择一个团建活动，而不同的团建活动之间有一些校验逻辑。具体的说明可以参考[这里](https://github.com/yingrong/leave-jsp/blob/main/src/main/webapp/long_method/before/selectActivity.jsp)。

```javascript
function clickActivityCheck(activityCheckedObject, packageId, activityId) {
    if (activityCheckedObject.checked) {
        var countInput = document.getElementById("activity_" + activityId + "_count");
        var count = !countInput.value ? -1 : parseInt(countInput.value);
        if (count < 1 || count > 50) {
            alert("参加人数必须在1到50之间！");
            activityCheckedObject.checked = false;
            return;
        }
        if (activityId === 1) {
            var checkBox2 = document.getElementById("activity_2");
            if (checkBox2 && checkBox2.checked) {
                alert("冬奥两日游和户外探险一日游不能同时选择！");
                activityCheckedObject.checked = false;
                return;
            }
        }
        if (activityId === 2) {
            var checkBox1 = document.getElementById("activity_1");
            if (checkBox1 && checkBox1.checked) {
                alert("户外探险一日游和冬奥两日游不能同时选择！");
                activityCheckedObject.checked = false;
                return;
            }
        }
        if (activityId === 5) {
            var checkBox1 = document.getElementById("activity_1");
            if (!checkBox1 || !checkBox1.checked) {
                alert("选择住宿前必须选择冬奥两日游！");
                activityCheckedObject.checked = false;
                return;
            }
        }
        var result = createActivity(activityCheckedObject, packageId, activityId);
        if (!result.success) {
            alert(result.errorMessage);
            activityCheckedObject.checked = false;
            return;
        }
    } else {
        var countInput = document.getElementById("activity_" + activityId + "_count");
        countInput.value = "";
        activityCheckedObject.checked = false;
        if (activityId === 1) {
            var checkBox5 = document.getElementById("activity_5");
            if (checkBox5 && checkBox5.checked) {
                checkBox5.click();
            }
        }
        cancelActivity(activityCheckedObject, packageId, activityId);
    }

```

这段代码有点长，不过我稍微解释一下你就清楚了。  
在选择团建活动的时候，用户可以在“冬奥两日游”、“户外探险一日游”、“唱歌”、“吃饭”、“住宿”等活动中做出选择。

在勾选checkbox的时候，会触发这个函数来进行校验。它首先会校验所填的人数，然后校验所选活动之间的关系，比如冬奥和户外探险不能同时选择，选住宿则必须选冬奥。此外，当取消勾选的时候，也会触发一个联动逻辑，也就是取消冬奥的时候，会连带着一起取消住宿。

题面分析完了，你想到重构的思路了么？你脑海里涌现的第一个想法可能是这样的：可以将每个if都抽取成函数。但这样抽取出来的函数仍然有很多重复代码，逻辑并没有得到简化，而且页面元素的读写和业务判断还是混杂在一起的。仔细观察你会发现，所有的校验逻辑可以大体上分为3种：校验人数、校验互斥的活动、校验有依赖的活动。

对校验逻辑做了抽象之后，就可以把代码重构为下面这个样子：

```javascript
function validateActivities(activityId) {
    var result = validateCount(activityId);
    if (result.success) {
        result = validateMutexActivities(activityId);
        if (result.success) {
            result = validateReliedActivities(activityId);
        }
    }
    return result;
}

function selectActivity(activityId) {
    var result = validateActivities(activityId);
    if (result.success) {
        result = createActivity(activityId);
    }
    return result;
}

function clickActivityCheck(activityId) {
    let activityInfoRow = new ActivityInfoRow(activityId);
    if (activityInfoRow.isChecked()) {
        var result = selectActivity(activityId);
        if (!result.success) {
            alert(result.errorMessage);
            activityInfoRow.setChecked(false);
        }
    } else {
        unSelectActivity(activityInfoRow, activityId);
    }
}

```

注意，这里面还提取了一个ActivityInRow对象，用于保存每一行的活动元素。这样，我们就把页面元素和判断逻辑分离出来了。

### 第四步，移除JSP中的Java代码

JSP中，用<% %>括起来的Java代码叫做Scriptlet，正是这样的代码，把JSP变成了Smart UI。其实早在JSTL和EL诞生的时候，就不再推荐使用Scriptlet了。然而十几年来，情况不曾改观，反倒是新型前端框架的兴起，使前后端彻底分离，才遏制住了Scriptlet的滥用之势。

但对于遗留系统来说，Scriptlet仍然泛滥成灾，重构前端代码的重点，就是移除它们。JSP中的Scriptlet大致可以分为这么几类：

1.对所有请求执行相同的Java代码，如权限验证。这类Scriptlet可以迁移到后端，写到一个Filter里。  
2.直接与数据库交互的Java代码，如从数据库中查询出数据并显示在table中，或登录页面中验证用户名和密码等。这类Java代码其实处理的都是GET/POST请求，也可以迁移到后端，实现一个新的Servlet，将代码迁移到doGet/doPost中。  
3.控制页面显示逻辑的Java代码，如上面to-do的例子中，从后端拿到一个Todo对象的列表，然后遍历这个列表，用<li>便签展示出来。

对于第三种Java代码，你可以用JSTL和EL来替换，就像下面这样：

```javascript
<section class="main">
    <ul>
        <c:forEach var="todoItem" items="${todoList}">
            <li>${todoItem.title}</li>
        </c:forEach>
    </ul>
</section>

```

完成替换后，JSP中就只剩下了HTML、JavaScript和JSTL，已经相当清爽了。如果你的工作就只是移除Java，那么到此就可以告一段落。

但如果目标是前后端分离，彻底告别JSP，你可能会希望使用纯JavaScript来替换。这时候就可以先保留这部分Scriptlet，等下一步引入前端框架的时候，再来替换。

### 第五步，引入前端框架

当Java代码移除之后，我们再引入前端框架。比如对于todoList这个模块，引入Vue后的代码就变成了下面这样：

```javascript
<%
    List<Todo> todoList = (List<Todo>) request.getAttribute("todoList");
    ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
    String todoListString = objectMapper.writeValueAsString(todoList);
%>
<div id="todoListContainer"></div>
<script>
    (function () {
        var todos = JSON.parse('<%=todoListString%>');
        new Vue({
            el: "#todoListContainer",
            data: function () {
                return {
                    todos
                }
            },
            template:`
<section class="main" v-show="todos.length">
    <ul class="todo-list">
        <li v-for="todo in todos" :key="todo.id" :class="{completed: todo.completed}">
            <div class="view">
                <input class="toggle" v-model="todo.completed" type="checkbox" @change="toggleComplted(todo)"/>
                <label>{{todo.title}}</label>
                <button class="destroy" @click="deleteTodo(todo)"></button>
            </div>
        </li>
    </ul>
</section>
            `,
            methods: {
                toggleComplted: function (todo) {
                    var sAction = "markDone";
                    if (!todo.completed) {
                        sAction = "markUnfinished";
                    }
                    rootPage.toggleTodo(todo.id, sAction);
                },
                deleteTodo: function (todo) {
                    rootPage.deleteTodo(todo.id);
                }
            }
        });
    })();
</script>

```

注意，我们这里只是使用脚本的方式引入了Vue。要想更好地使用前端框架，你还需要对这些代码进行组件化和工程化。为了实现小步前进，我们把这两部分内容交给第六和第七步。

### 第六步，前端组件化

引入前端框架之后，我们就可以进一步重构，将前面拆分出来的各个模块转换为组件。比如上面的Vue可以转换为下面这样的组件：

```plain
var todoListComponent = {
    props:{
        todos: {
            type: Array
        }
    },
    template:`
<section class="main" v-show="todos.length">
    <ul class="todo-list">
        <li v-for="todo in todos" :key="todo.id" :class="{completed: todo.completed}">
            <div class="view">
                <input class="toggle" v-model="todo.completed" type="checkbox" @change="toggleComplted(todo)"/>
                <label>{{todo.title}}</label>
                <button class="destroy" @click="deleteTodo(todo)"></button>
            </div>
        </li>
    </ul>
</section>
            `,
    methods: {
        toggleComplted: function (todo) {
            var sAction = "markDone";
            if (!todo.completed) {
                sAction = "markUnfinished";
            }
            this.$emit("toggle-todo", todo.id, sAction);
        },
        deleteTodo: function (todo) {
            this.$emit("delete-todo", todo.id);
        }
    }
}

```

在index.jsp文件中，就可以使用这种方式来引用这个组件：

```javascript
<div id="app">
    <todo-list-component :todos="todos" v-on:toggle-todo="toggleCompleted" v-on:delete-todo="deleteTodo" >
    </todo-list-component>
</div>

```

此时组件的初始化数据还是从request中获取的，要把它们替换成对后端的Ajax调用。这需要你改造一下原有的Servlet，让原本在request中设置attribute的Servlet返回json：

```java
ObjectMapper objectMapper = new ObjectMapper();
PrintWriter out = response.getWriter();
response.setContentType("application/json;charset=UTF-8");
response.setCharacterEncoding("UTF-8");
response.setStatus(HttpServletResponse.SC_OK);
List<Todo> todoList = todoRepository.getTodoList();
out.write(objectMapper.writeValueAsString(todoList));
out.flush();

```

这时，前端页面中的所有Scriptlet都清除干净了，你可以将文件名的后缀从jsp改为html了。

### 第七步，前端工程化

我们上一步虽然将小模块都转换成了前端组件，但它们还是通过<script>的方式引入到页面中的，只能说是个半成品。要构建一个现代化的前端应用，工程化是必不可少的。

对于上面的例子，我们引入Vue CLI，它能更好地管理Vue组件。比如之前的todoList.js，将会变成下面这样的TodoList.vue：

```java
<template>
  <section class="main" v-show="todos.length">
    <ul class="todo-list">
      <li v-for="todo in todos" :key="todo.id" :class="{completed: todo.completed}">
        <div class="view">
          <input class="toggle" v-model="todo.completed" type="checkbox" @change="toggleComplted(todo)"/>
          <label>{{todo.title}}</label>
          <button class="destroy" @click="deleteTodo(todo)"></button>
        </div>
      </li>
    </ul>
  </section>
</template>
<script>
import $ from 'jquery';
export default {
  name: "TodoList",
  props:{
    todos: {
      type: Array
    }
  },
  methods: {
    toggleComplted: function (todo) {
      console.log("toggleComplted ")
      console.log(todo)
      var sAction = "markDone";
      if (!todo.completed) {
        sAction = "markUnfinished";
      }
      $.ajax({
        url: "/todo-list/ajax?sAction=" + sAction,
        method: 'post',
        data: {
          id: todo.id
        },
        error: function () {
          todo.completed = !todo.completed;
        }
      })
    },
    deleteTodo: function (todo) {
      var _this = this;
      $.ajax({
        url: "/todo-list/ajax?sAction=delete",
        method: 'post',
        data: {
          id: todo.id
        },
        success: function () {
          _this.$emit('delete-todo', todo.id);
        }
      })
    }
  }
}
</script>

```

第五步到第七步这三步，如果要改造的页面比较多，无法在一个交付周期内改造完成。你就可以采取这种[单页应用注入（SPA Injection）](https://www.thoughtworks.com/radar/techniques/spa-injection)的方式来逐步地完成替换。

它与绞杀植物模式的思想类似，都是一种以新替旧的方法。只不过与绞杀植物由外及内（outside-in）的替换方式不同，单页应用注入是由内及外（inside-out）的。它把SPA注入到JSP内部，先替换一个局部的组件，然后再慢慢扩散，直到替换完全部功能。通过这种方式，我们就能让SPA和老的JSP共存，更有利于增量演进。

### 第八步，API治理

完成了前面的七个步骤，前端的工作基本上告一段落，接下来要治理的就是后端的API了。在第七步，我们已经将部分Servlet改造成了对Ajax调用友好的API，但这还不够，你可以更进一步，将它们改写为REST API，并且对后端进行分层，以消除事务脚本。这就比较接近[第十节课](https://time.geekbang.org/column/article/514479)代码分层重构的内容了。

## 微服务架构下的前端

前端代码的重构是个浩大的工程，持续的时间会很长。因此我通常不建议直接重构遗留系统的所有前端代码，而是以后端的微服务拆分为契机，拆分出来哪些模块，就重构哪些模块的前端。这样重构的范围会更小，拆分出来的服务从前到后也都是现代化的。

但这样一来会出现一个问题，老的页面仍然是JSP的，而新的页面已经组件化工程化了，如何集成呢？你可以使用[微前端（Micro frontend）](https://martinfowler.com/articles/micro-frontends.html)技术。

微服务是把庞大的单体应用分解成小的、认知负载低的服务，从而将“大事化小，小事化了”。微前端也是同样的思路，它将一个单体的前端应用拆分为多个小型的前端应用，并通过某种方式聚合到一起。各个前端应用可以独立运行、开发和部署。

对于这一部分的内容，推荐你参考我的同事黄峰达开源的一套微前端框架[Mooa](https://github.com/phodal/mooa)，还有跟它配套套的[微前端解决方案文档](https://github.com/phodal/microfrontends)。

## 小结

又到了总结的时候。

今天我们学习了遗留系统前端的特点，以及前端重构的八个步骤， 分别是：梳理业务、模块化、重构JavaScript、移除Scriptlet、引入前端框架、前端组件化、前端工程化和API治理。

![图片](https://static001.geekbang.org/resource/image/c6/4a/c671068a2e4f5c26e57a93a9728ecc4a.jpg?wh=1920x512)

最后，为了在旧页面中更好地集成新的前端组件，我还带你粗略地了解了微前端技术。

在重构前端的时候，对开发人员的要求是很高的。如果他只会前端，可能无法移除Scriptlet；如果只会后端，也许可以按重构Java代码的方式重构JavaScript，但却很难对前端进行组件化和工程化，更别提什么微前端。

作为架构师或重构负责人的你，这时候需要带领不同能力的人一起攻关，必要的时候可以让他们结对，以发挥不同人的特长。

前端的治理就像是对老城区中的“老破小”小区粉刷了一遍外墙，让它变得好看了一些。但实际上，你还是需要好好整治一下内部结构（后端代码），否则就是虚有其表。[下节课](https://time.geekbang.org/column/article/517058)我们就来学习一下，如何治理老城区的后端架构。

## 思考题

感谢你学完了今天的内容，我今天在讲解的过程中故意遗漏了一点，那就是如何遵循**以增量演进为手段**这个原则，不知道你是否看出来了。要想更好地对前端遗留代码进行增量演进，除了小步替换以外，还需要在出现问题时能够及时回退。

你能说说如何实现前端的回退吗？如果需要，可以回过头去复习一下[第六节课](https://time.geekbang.org/column/article/510594)的内容。期待你的分享。

欢迎你在评论区留下你的思考，也欢迎你把这节课分享给你的同事和朋友，我们一起重构前端。