WebApi+Bootstrap+KnockoutJs打造单页面程序

一、前言

在前一个专题快速介绍了KnockoutJs相关知识点，也写了一些简单例子，希望通过这些例子大家可以快速入门KnockoutJs。为了让大家可以清楚地看到KnockoutJs在实际项目中的应用，本专题将介绍如何使用WebApi+Bootstrap+KnockoutJs+Asp.net MVC来打造一个单页面Web程序。这种模式也是现在大多数公司实际项目中用到的。

二、SPA（单页面）好处
在介绍具体的实现之前，我觉得有必要详细介绍了SPA。SPA，即Single Page Web Application的缩写，是加载单个HTML 页面并在用户与应用程序交互时动态更新该页面的Web应用程序。浏览器一开始会加载必需的HTML、CSS和JavaScript，所有的操作都在这张页面上完成，都由JavaScript来控制。

单页面程序的好处在于：

更好的用户体验，让用户在Web app感受native app的速度和流畅。
分离前后端关注点，前端负责界面显示，后端负责数据存储和计算，各司其职，不会把前后端的逻辑混杂在一起。
减轻服务器压力，服务器只用生成数据就可以，不用管展示逻辑和页面逻辑，增加服务器吞吐量。MVC中Razor语法写的前端是需要服务器完成页面的合成再输出的。
同一套后端程序，可以不用修改直接用于Web界面、手机、平板等多种客户端。

当然单页面程序除了上面列出的优点外，也有其不足：

不利于SEO。这点如果是做管理系统的话是没影响的
初次加载时间相对增加。因为所有的JS、CSS资源会在第一次加载完成，从而使得后面的页面流畅。对于这点可以使用Asp.net MVC中Bundle来进行文件绑定。关于Bundle的详细使用参考文章：http://www.phpstudy.net/article/84329.htm、http://www.phpstudy.net/article/84329.htm和http://www.phpstudy.net/article/82174.htm。
导航不可用。如果一定要导航需自行实现前进、后退。对于这点，可以自行实现前进、后退功能来弥补。其实现在手机端网页就是这么干的，现在还要上面导航的。对于一些企业后台管理系统，也可以这么做。
对开发人员技能水平、开发成本高。对于这点，也不是事，程序员嘛就需要不断学习来充电，好在一些前端框架都非常好上手。
三、使用Asp.net MVC+WebAPI+Bootstrap+KnockoutJS实现SPA

前面详细介绍了SPA的优缺点，接下来，就让我们使用Asp.net MVC+WebAPI+BS+KO来实现一个单页面程序，从而体验下SPA流畅和对原始Asp.net MVC +Razor做出来的页面进行效果对比。

1.使用VS2013创建Asp.net Web应用程序工程，勾选MVC和WebAPI类库。具体见下图：　　

2. 创建对应的仓储和模型。这里演示的是一个简单任务管理系统。具体的模型和仓储代码如下：

任务实体类实现：

public enum TaskState
 {
 Active = 1,
 Completed =2
 }

 /// <summary>
 /// 任务实体
 /// </summary>
 public class Task
 {
 public int Id { get; set; }

 public string Name { get; set; }
 public string Description { get; set; }

 public DateTime CreationTime { get; set; }

 public DateTime FinishTime { get; set; }

 public string Owner { get; set; }
 public TaskState State { get; set; }

 public Task()
 {
  CreationTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.ToLongDateString());
  State = TaskState.Active;
 }
 }

任务仓储类实现：

/// <summary>
 /// 这里仓储直接使用示例数据作为演示，真实项目中需要从数据库中动态加载
 /// </summary>
 public class TaskRepository
 {
 #region Static Filed
 private static Lazy<TaskRepository> _taskRepository = new Lazy<TaskRepository>(() => new TaskRepository());

 public static TaskRepository Current
 {
  get { return _taskRepository.Value; }
 }

 #endregion

 #region Fields
 private readonly List<Task> _tasks = new List<Task>()
 {
  new Task
  {
  Id =1,
  Name = "创建一个SPA程序",
  Description = "SPA(single page web application),SPA的优势就是少量带宽，平滑体验",
  Owner = "Learning hard",
  FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays(1).ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
  },
  new Task
  {
  Id =2,
  Name = "学习KnockoutJs",
  Description = "KnockoutJs是一个MVVM类库,支持双向绑定",
  Owner = "Tommy Li",
  FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays(2).ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
  },
  new Task
  {
  Id =3,
  Name = "学习AngularJS",
  Description = "AngularJs是MVVM框架，集MVVM和MVC与一体。",
  Owner = "李志",
  FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays(3).ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
  },
  new Task
  {
  Id =4,
  Name = "学习ASP.NET MVC网站",
  Description = "Glimpse是一款.NET下的性能测试工具，支持asp.net 、asp.net mvc, EF等等，优势在于，不需要修改原项目任何代码，且能输出代码执行各个环节的执行时间",
  Owner = "Tonny Li",
  FinishTime = DateTime.Parse(DateTime.Now.AddDays(4).ToString(CultureInfo.InvariantCulture))
  },
 };

 #endregion

 #region Public Methods
 public IEnumerable<Task> GetAll()
 {
  return _tasks;
 }

 public Task Get(int id)
 {
  return _tasks.Find(p => p.Id == id);
 }

 public Task Add(Task item)
 {
  if (item == null)
  {
  throw new ArgumentNullException("item");
  }

  item.Id = _tasks.Count + 1;
  _tasks.Add(item);
  return item;
 }

 public void Remove(int id)
 {
  _tasks.RemoveAll(p => p.Id == id);
 }

 public bool Update(Task item)
 {
  if (item == null)
  {
  throw new ArgumentNullException("item");
  }

  var taskItem = Get(item.Id);
  if (taskItem == null)
  {
  return false;
  }

  _tasks.Remove(taskItem);
  _tasks.Add(item);
  return true;
 }
 #endregion 
 }

3. 通过Nuget添加Bootstrap和KnockoutJs库。

4. 实现后端数据服务。这里后端服务使用Asp.net WebAPI实现的。具体的实现代码如下：

 /// <summary>
 /// Task WebAPI,提供数据服务
 /// </summary>
 public class TasksController : ApiController
 {
 private readonly TaskRepository _taskRepository = TaskRepository.Current;

 public IEnumerable<Task> GetAll()
 {
  return _taskRepository.GetAll().OrderBy(a => a.Id);
 }

 public Task Get(int id)
 {
  var item = _taskRepository.Get(id);
  if (item == null)
  {
  throw new HttpResponseException(HttpStatusCode.NotFound);
  }

  return item;
 }

 [Route("api/tasks/GetByState")]
 public IEnumerable<Task> GetByState(string state)
 {
  IEnumerable<Task> results = new List<Task>();
  switch (state.ToLower())
  {
  case "":
  case "all":
   results = _taskRepository.GetAll();
   break;
  case "active":
   results = _taskRepository.GetAll().Where(t => t.State == TaskState.Active);
   break;
  case "completed":
   results = _taskRepository.GetAll().Where(t => t.State == TaskState.Completed);
   break;
  }

  results = results.OrderBy(t => t.Id);
  return results;
 }

 [HttpPost]
 public Task Create(Task item)
 {
  return _taskRepository.Add(item);
 }

 [HttpPut]
 public void Put(Task item)
 {
  if (!_taskRepository.Update(item))
  {
  throw new HttpResponseException(HttpStatusCode.NotFound);
  }
 }

 public void Delete(int id)
 {
  _taskRepository.Remove(id);
 }
 }

5. 使用Asp.net MVC Bundle对资源进行打包。对应的BundleConfig实现代码如下：

/// <summary>
 /// 只需要补充一些缺少的CSS和JS文件。因为创建模板的时候已经添加了一些CSS和JS文件
 /// </summary>
 public class BundleConfig
 {
 // For more information on bundling, visit http://go.microsoft.com/fwlink/?LinkId=301862
 public static void RegisterBundles(BundleCollection bundles)
 {
  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/jquery").Include(
   "~/Scripts/jquery-{version}.js"));

  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/jqueryval").Include(
   "~/Scripts/jquery.validate*"));

  // Use the development version of Modernizr to develop with and learn from. Then, when you're
  // ready for production, use the build tool at http://modernizr.com to pick only the tests you need.
  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/modernizr").Include(
   "~/Scripts/modernizr-*"));

  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/bootstrap").Include(
   "~/Scripts/bootstrap.js",
   "~/Scripts/bootstrap-datepicker.min.js"));

  bundles.Add(new StyleBundle("~/Content/css").Include(
   "~/Content/bootstrap.css",
   "~/Content/bootstrap-datepicker3.min.css",
   "~/Content/site.css"));

  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/knockout").Include(
   "~/Scripts/knockout-{version}.js",
   "~/Scripts/knockout.validation.min.js",
   "~/Scripts/knockout.mapping-latest.js"));

  bundles.Add(new ScriptBundle("~/bundles/app").Include(
  "~/Scripts/app/app.js"));
 }
 }

6. 因为我们需要在页面上使得枚举类型显示为字符串。默认序列化时会将枚举转换成数值类型。所以要对WebApiConfig类做如下改动：

public static class WebApiConfig
 {
 public static void Register(HttpConfiguration config)
 {
  // Web API 配置和服务

  // Web API 路由
  config.MapHttpAttributeRoutes();

  config.Routes.MapHttpRoute(
  name: "DefaultApi",
  routeTemplate: "api/{controller}/{id}",
  defaults: new { id = RouteParameter.Optional }
  );

  // 使得序列化使用驼峰式大小写风格序列化属性
  config.Formatters.JsonFormatter.SerializerSettings.ContractResolver = new CamelCasePropertyNamesContractResolver();
  // 将枚举类型在序列化时序列化字符串
  config.Formatters.JsonFormatter.SerializerSettings.Converters.Add(new StringEnumConverter());
 }
 }

注：如果上面没有使用驼峰小写风格序列化的话，在页面绑定数据的时候也要进行调整。如绑定的Name属性的时候直接使用Name大写，如果使用name方式会提示这个属性没有定义错误。由于JS是使用驼峰小写风格对变量命名的。所以建议大家加上使用驼峰小写风格进行序列化，此时绑定的时候只能使用"name"这样的形式进行绑定。这样也更符合JS代码的规范。　

7. 修改对应的Layout文件和Index文件内容。

Layout文件具体代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
 <meta charset="utf-8" />
 <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
 <title> Learninghard SPA Application</title>
 @Styles.Render("~/Content/css")
 @Scripts.Render("~/bundles/modernizr")
</head>
 <body>
 <div class="navbar navbar-inverse navbar-fixed-top">
  <div class="container">
  <div class="navbar-header">
   <p class="navbar-brand">简单任务管理系统</p>
  </div>
  <div class="navbar-collapse collapse">
   <ul class="nav navbar-nav">
   <li class="active"><a href="/">主页</a></li>
   </ul>
  </div>
  </div>
 </div>

 <div class="container body-content" id="main">
  @RenderBody()
  <hr />
  <footer>
  <p>© @DateTime.Now.Year - Learninghard SPA Application</p>
  </footer>
 </div>

 @Scripts.Render("~/bundles/jquery")
 @Scripts.Render("~/bundles/bootstrap")
 @Scripts.Render("~/bundles/knockout")
 @Scripts.Render("~/bundles/app")
 </body>
</html>
　　Index页面代码如下：
@{
 ViewBag.Title = "Index";
 Layout = "~/Views/Shared/_Layout.cshtml";
}


<div id="list" data-bind="if:canCreate">
<h2>Tasks</h2>
<div class="table-responsive">
 <table class="table table-striped">
 <thead>
  <tr>
  <th>编号</th>
  <th>名称</th>
  <th>描述</th>
  <th>负责人</th>
  <th>创建时间</th>
  <th>完成时间</th>
  <th>状态</th>
  <th></th>
  </tr>
 </thead>
 <tbody data-bind="foreach:tasks">
  <tr>
  <td data-bind="text: id"></td>
  <td><a data-bind="text: name, click: handleCreateOrUpdate"></a></td>
  <td data-bind="text: description"></td>
  <td data-bind="text: owner"></td>
  <td data-bind="text: creationTime"></td>
  <td data-bind="text: finishTime"></td>
  <td data-bind="text: state"></td>
  <td><a class="btn btn-xs btn-primary" data-bind="click:remove" href="javascript:void(0)">Remove</a></td>
  </tr>
 </tbody>
 </table>
</div>
<div class="col-sm-4">
 <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('all') }">All </a> |
 <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('active') }"> Active</a> |
 <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: function(data, event){ setTaskList('completed') }"> Completed</a>
</div>
<div class="col-sm-2 col-sm-offset-6">
 <a href="javascript:void(0)" data-bind="click: handleCreateOrUpdate">添加任务</a>
</div>
</div>

<div id="create" style="visibility: hidden">
 <h2>添加任务</h2>
 <br/>
 <div class="form-horizontal">
 <div class="form-group">
  <label for="taskName" class="col-sm-2 control-label">名称 *</label>
  <div class="col-sm-10">
  <input type="text" data-bind="value: name" class="form-control" id="taskName" name="taskName" placeholder="名称">
  </div>
 </div>
 <div class="form-group">
  <label for="taskDesc" class="col-sm-2 control-label">描述</label>
  <div class="col-sm-10">
  <textarea class="form-control" data-bind="value: description" rows="3" id="taskDesc" name="taskDesc" placeholder="描述"></textarea>
  </div>
 </div>
 <div class="form-group">
  <label for="taskOwner" class="col-sm-2 control-label">负责人 *</label>
  <div class="col-sm-10">
  <input class="form-control" id="taskOwner" name="taskOwner" data-bind="value: owner" placeholder="负责人">
  </div>
 </div>
 <div class="form-group">
  <label for="taskFinish" class="col-sm-2 control-label">预计完成时间 *</label>
  <div class="col-sm-10">
  <input class="form-control datepicker" id="taskFinish" data-bind="value: finishTime" name="taskFinish">
  </div>
 </div>
 <div class="form-group">
  <label for="taskOwner" class="col-sm-2 control-label">状态 *</label>
  <div class="col-sm-10">
  <select id="taskState" class="form-control" data-bind="value: state">
   <option>Active</option>
   <option>Completed</option>
  </select>
  
  </div>
 </div>
 <div class="form-group">
  <div class="col-sm-offset-2 col-sm-10">
  <button class="btn btn-primary" data-bind="click:handleSaveClick">Save</button>
  <button data-bind="click: handleBackClick" class="btn btn-primary">Back</button>
  </div>
 </div>
 </div>
</div>

8. 创建对应的前端脚本逻辑。用JS代码来请求数据，并创建对应ViewModel对象来进行前端绑定。具体JS实现代码如下：

var taskListViewModel = {
 tasks: ko.observableArray(),
 canCreate:ko.observable(true)
};

var taskModel = function () {
 this.id = 0;
 this.name = ko.observable();
 this.description = ko.observable();
 this.finishTime = ko.observable();
 this.owner = ko.observable();
 this.state = ko.observable();
 this.fromJS = function(data) {
 this.id = data.id;
 this.name(data.name);
 this.description(data.description);
 this.finishTime(data.finishTime);
 this.owner(data.owner);
 this.state(data.state);
 };
};

function getAllTasks() {
 sendAjaxRequest("GET", function (data) {
 taskListViewModel.tasks.removeAll();
 for (var i = 0; i < data.length; i++) {
  taskListViewModel.tasks.push(data[i]);
 }
 }, 'GetByState', { 'state': 'all' });
}

function setTaskList(state) {
 sendAjaxRequest("GET", function(data) {
 taskListViewModel.tasks.removeAll();
 for (var i = 0; i < data.length; i++) {
  taskListViewModel.tasks.push(data[i]);
 }},'GetByState',{ 'state': state });
}

function remove(item) {
 sendAjaxRequest("DELETE", function () {
 getAllTasks();
 }, item.id);
}

var task = new taskModel();

function handleCreateOrUpdate(item) {
 task.fromJS(item);
 initDatePicker();
 taskListViewModel.canCreate(false);
 $('#create').css('visibility', 'visible');
}

function handleBackClick() {
 taskListViewModel.canCreate(true);
 $('#create').css('visibility', 'hidden');
}

function handleSaveClick(item) {
 if (item.id == undefined) {
 sendAjaxRequest("POST", function (newItem) { //newitem是返回的对象。
  taskListViewModel.tasks.push(newItem);
 }, null, {
  name: item.name,
  description: item.description,
  finishTime: item.finishTime,
  owner: item.owner,
  state: item.state
 });
 } else {
 sendAjaxRequest("PUT", function () {
  getAllTasks();
 }, null, {
  id:item.id,
  name: item.name,
  description: item.description,
  finishTime: item.finishTime,
  owner: item.owner,
  state: item.state
 });
 }
 
 taskListViewModel.canCreate(true);
 $('#create').css('visibility', 'hidden');
}
function sendAjaxRequest(httpMethod, callback, url, reqData) {
 $.ajax("/api/tasks" + (url ? "/" + url : ""), {
 type: httpMethod,
 success: callback,
 data: reqData
 });
}

var initDatePicker = function() {
 $('#create .datepicker').datepicker({
 autoclose: true
 });
};

$('.nav').on('click', 'li', function() {
 $('.nav li.active').removeClass('active');
 $(this).addClass('active');
});

$(document).ready(function () {
 getAllTasks();
 // 使用KnockoutJs进行绑定
 ko.applyBindings(taskListViewModel, $('#list').get(0));
 ko.applyBindings(task, $('#create').get(0));
});

到此，我们的单页面程序就开发完毕了，接下来我们来运行看看其效果。

从上面运行结果演示图可以看出，一旦页面加载完之后，所有的操作都好像在一个页面操作，完全感觉浏览器页面转圈的情况。对比于之前使用Asp.net MVC +Razor开发的页面，你是否感觉了SPA的流畅呢？之前使用Asp.net MVC +Razor开发的页面，你只要请求一个页面，你就可以感受整个页面刷新的情况，这样用户体验非常不好。

四、与Razor开发模式进行对比
　　相信大家从效果上已经看出SPA优势了，接下来我觉得还是有必要与传统实现Web页面方式进行一个对比。与Razor开发方式主要有以下2点不同：

1.页面被渲染的时候，数据在浏览器端得到处理。而不是在服务器上。将渲染压力分配到各个用户的浏览器端，从而减少网站服务器的压力。换做是Razor语法，前端页面绑定语句应该就是如下：

@Model IEnumerable<KnockoutJSSPA.Models.Task> 
@foreach (var item in Model)
{
 <tr>
 <td>@item.Name</td>
 <td>@item.Description</td>
 </tr>
}

这些都是在服务器端由Razor引擎渲染的。这也是使用Razor开发的页面会看到页面转圈的情况的原因。因为你每切换一个页面的时候，都需要请求服务端进行渲染，服务器渲染完成之后再将html返回给客户端进行显示。

2. 绑定的数据是动态的。意味着数据模型的改变会马上反应到页面上。这效果归功于KnockoutJs实现的双向绑定机制。

采用这种方式，对于程序开发也简单了，Web API只负责提供数据，而前端页面也减少了很多DOM操作。由于DOM操作比较繁琐和容易出错。这样也意味着减少了程序隐性的bug。并且，一个后端服务，可以供手机、Web浏览器和平台多个平台使用，避免重复开发。

五、总结
到此，本文的介绍就介绍了。本篇主要介绍了使用KnockoutJs来完成一个SPA程序。其实在实际工作中，打造单页面程序的模式更多的采用AngularJS。然后使用KnockoutJs也有很多，但是KnockoutJs只是一个MVVM框架，其路由机制需要借助其他一些类库，如我们这里使用Asp.net MVC中的路由机制，你还可以使用director.js前端路由框架。相对于KnockoutJs而言，AngularJs是一个MVVM+MVC框架。所以在下一个专题将介绍使用如何使用AngularJs打造一个单页面程序(SPA)。

本文所有源码下载：SPAWithKnockoutJs

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助。

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