大前端的技术原理和变迁史
本文适合前端新手入门，阅读人群最好是前端新手或者后台开发人员，因为我不敢保证对前端老司机有太多收获。
通过阅读本文，你将会大致了解前端这些年发生的事情，以及一些前端当前主流技术的简单原理介绍。所有涉及的内容，都是尽可能的让你捅破这层窗户纸，知道其大致的玩法。
目录
- 前端技术发展轨迹
- 角色架构发展史
- 前端技术发展史
- ECMAScript语法发展史
- Ajax技术发展史
- 当前主流技术原理介绍
- SPA 单页面应用原理
- Node.js 服务器端JS运行原理
- SSR 服务器端渲染原理
- Vue MVVM原理
- Webpack 打包原理
- Sass CSS编译原理
- 一些新技术探索
- TypeScript
- PWA
- GraphQL
- Flutter
- 两个流行的概念解答
- 什么是大前端
- 什么是前端工程化
一、前端技术发展轨迹
本节知识点：
- 角色架构发展史
- 前端技术发展史
- ECMAScript语法发展史
- Ajax技术发展史
1.1 角色架构发展史
Web1.0 到 Web2.0过渡的标志，就是Ajax的出现（2005年）。
1.2 前端技术发展史
1.3 ECMAScript语法发展史
1.4 Ajax技术发展史
AJAX 即 Asynchronous JavaScript and XML（异步的 JavaScript 与 XML 技术）。
STEP1：XMLHttpRequest 原生对象
var request = new XMLHttpRequest();
request.open('GET', '/my/url', true);
request.onload = function() {
if (request.status >= 200 && request.status < 400) {
// Success!
var data = JSON.parse(request.responseText);
} else {
// We reached our target server, but it returned an error
}
};
request.onerror = function() {
// There was a connection error of some sort
};
request.send();
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STEP2：$.ajax 操作
$.ajax({
type: 'GET',
url: '/my/url',
data: data,
success : function(result){
//TODO RESULT
}
});
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STEP3：Promise 操作
let getData = function (url) {
return new Promsie(function (resolve, reject) {
$.ajax({
type: 'GET',
url: url,
success: function (data) {
resolve(data);
},
error: function (err) {
reject(err);
}
});
});
};
var data = getData('/my/url').then(function (data) {
//TODO DATA
});
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STEP4：生成器 Gererator
let it = null;
let ajax = function(url,data){
$.ajax({
type: 'GET',
url: url,
data: data || {},
success : function(result){
it.next(result);
}
});
};
function *getData(){
var data = yield ajax('/my/url');
console.log('data=',data);
};
it = getData();
it.next();
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STEP5：Async/Await 高级操作
let ajax = function(url,data){
return $.ajax({
type: 'GET',
url: url,
data: data || {}
});
};
async function getData(){
var data = await ajax('/my/url');
console.log('data=',data);
};
getData();
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Ajax的相关背景资料：
1999年，微软公司发布IE浏览器5.0版，第一次引入新功能：允许JavaScript脚本向服务器发起HTTP请求。这个功能当时并没有引起注意，直到2004年Gmail发布和2005年Google Map发布，才引起广泛重视。
2005年2月，AJAX这个词第一次正式提出，指围绕这个功能进行开发的一整套做法。从此，AJAX成为脚本发起HTTP通信的代名词，W3C也在2006年发布了它的国际标准。
二、当前主流技术原理介绍
本节知识点：
- SPA 单页面应用原理
- Node.js 服务器端JS运行原理
- SSR 服务器端渲染原理
- Vue MVVM原理
- Webpack 打包原理
- Sass CSS开发原理
2.1 SPA 单页面应用原理
什么是SPA? SPA 即单页面，就是页面整体不刷新，不同的页面只改变局部的内容的一种实现方式。
一个完整的URI有以下几部分组成：
scheme:[//[user[:password]@]host[:port]][/path][?query][#fragment]
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浏览器的URL也遵循以上规则，而对于以上规则中，只有 # 后面的 fragment 发生改变时，页面不会重新请求，其它参数变化，均会引起页面的重新请求，而在Js中恰恰还有事件 window.onhashchange 能监听到 fragment 的变化，于是就利用这个原理来达到一个修改局部内容的操作。
#fragment 部分就是对应到Js中的 location.hash 的值。
直接上代码描述：
<!DOCTYPE html>
<head>
<script type="text/javascript">
window.onhashchange = function(){
var page = location.hash;
if(page === '#home'){
document.getElementById('main').innerHTML = '这是首页';
return;
};
if(page === '#help'){
document.getElementById('main').innerHTML = '这是帮助页面';
return;
};
document.getElementById('main').innerHTML = '404';
}
</script>
</head>
<body>
<header>
<a href="#home">首页</a>
<a href="#help">帮助</a>
</header>
<article id="main"></article>
</body>
</html>
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以上代码直接在HTML上面有2个链接，点击后在页面的部分区域直接显示这2个链接对应的不同的页面内容。
2.2 Node.js 服务器端JS运行原理
服务器上如何应用Js呢？这句话可以理解为：在非网页情况下如何运行Js程序（或者命令行如何运行）。
与Java在服务器上运行需要按照JDK一样，Js要运行也需要安装Node环境，安装以后就可以运行了，具体的可以对照着Java程序来解释说明。
2.3 SSR 服务器端渲染原理
用过Java的人一定对 FreeMarker 不陌生，其工作原理：
对于Node.js来说也是一样，只是使用的框架不是FreeMarker罢了！究其原理无非都是：
Template + Data = Output
只是现在前端说的这个SSR，其实就是指后台渲染好数据，直接返回到浏览器，浏览器就直接显示了，下面我们做一个对比，用来说明传统的AJax操作和SSR之间的区别。
使用Ajax操作数据渲染到页面
<!DOCTYPE html>
<head>
<script type="text/javascript" src="lib/jquery.min.js"></script>
<script type="text/javascript">
/**
* 使用jQuery将后台接口返回的数据显示到页面上
*/
function renderData(){
$.post(url,param,function(result){
//假设返回的是是一个List，我们追加到页面的ul中
$.each(result,function(i,d){
$('#list').append('<li>' + d.name + '</li>');
})
});
};
renderData();
</script>
</head>
<body>
<ul id="list"></ul>
</body>
</html>
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主要流程如下：
- 用户地址栏输入URL
- 浏览器使用HTTP协议从后台获取资源
- 浏览器解析并渲染HTML页面呈现到浏览器上，同时异步执行Ajax操作
- 浏览器发送Ajax请求后台接口
- 浏览器获取到数据后，执行回调函数，将内容动态追加到页面上
使用SSR技术显示页面
下面示例我们以Vue框架后台直出方案为例：
const Vue = require('vue')
const server = require('express')()
const renderer = require('vue-server-renderer').createRenderer()
server.get('*', (req, res) => {
//vue对象包含了template+data
const app = new Vue({
data: {
list: [{
name : 'lilei'
},{
name : 'hanmeimei'
}]
},
template: `<ul><li v-for="item in list">{{item.name}}</li></ul>`
})
//将vue对象传入最终返回output结果html
//再将html通过reponse对象返回给前端浏览器
renderer.renderToString(app, (err, html) => {
res.end(`
<!DOCTYPE html>
<html>
<body>${html}</body>
</html>
`)
})
})
server.listen(8080)
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主要流程如下：
- 用户地址栏输入URL
- 浏览器使用HTTP协议从后台获取资源
- 浏览器解析并渲染HTML页面呈现到浏览器上
如果有人对这个vue示例的完整构建流程感兴趣，可以按照如下流程快速搭建环境并允许起来：
- 下载并安装Nodejs：https://nodejs.org/zh-cn/download/
- 新建一个目录，打开命令窗口，切换到当前目录
- 执行命令：npm init，一直回车进行下一步，快速创建一个node工程
- 安装所需要的js包：npm i vue express vue-server-renderer --save-dev
- 新建文件：vi index.js，将上面的vue代码片段全部粘贴进去
- 执行文件启动Node程序：node index.js
- 打开浏览器访问：http://localhost:8080（注意端口号不要跟本地已有程序冲突）
2.4 Vue MVVM原理
什么是MVC？什么是MVVM？
通过上图可以清晰的看到，MVVM相比MVC来说，缺少了 Controller 一层，传统 Controller做的事情就是处理一堆复杂的逻辑，然后将数据输出到 View 上面。那么现在缺少了这一层以后，View 和 ViewModel 之间如何进行双向自动关联数据绑定的呢？
也就是说，页面上数据发生变化，Js中的数据如何跟着也变化；相反，Js中数据变化了，页面如何自动跟着变化？
举个例子来进一步阐明这个问题，下面的效果如何实现？
页面数据发生变化如何通知到JS
通过给页面元素添加 onchange 或者 oninput 事件，在事件中获取表单的值，然后赋值给Js对应的对象上即可。
比如：示例中的输入框就可以添加oninput事件
<input type="text" oninput="evtInput" />
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然后在js中定义这个函数执行相关赋值操作就可以：
function evtInput(){
vue.name = this.value;
}
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JS数据变化如何通知到页面
JavaScript原生有个方法 Object.defineProperty() ，这个方法可以重新设置一个js对象中某个元素的一些属性，同时提供了 get 和 set 方法，允许用户对元素进行重新赋值和取值操作。
简单分析一下代码：
正式由于我们可以通过拦截一个属性的 set 方法。所以，我们就可以在 set 方法中讲获取到的新值赋值给页面元素就可以了。
Object.defineProperty(data,'name',{
set : function(v){
document.getElementById('input').value = v;
}
});
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2.5 Webpack 打包原理
前端为什么要打包？
那么前端为什么要进行打包呢？前端代码不是直接就能运行到浏览器么，还打包干嘛？
要搞清楚这个问题，那么我们就以java为例可能比较恰当，比如：java的工程目录中有一个源码目录：src
它是用来存放java源码的，但是java实际编译后肯定就没有src这个目录了对吧？
那么 src 源码的作用是什么呢？就是用来更好的归类整理我们的源代码，它有可能是跟我们实际运行的代码结构完全不一样，因为实际运行的是机器能读懂的，而源码是给人看的。
所以前端也一样，由于当前阶段，前端的业务逻辑也变的非常复杂，再不是传统意义上的一个 html、一个js、一个css就能搞定的。所以我们要分模块，分目录存放源码，最终通过打包再组装成浏览器可以读懂的代码和目录结构。
比如：我们通过vue的脚手架创建一个vue的webpack项目，看看它的默认的源码目录（src）的树结构：
src
├── App.vue
├── assets
│ └── logo.png
├── components
│ └── HelloWorld.vue
├── main.js
└── router
└── index.js
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src中除了有3个子目录 assets components router ，还有2个 .vue 结尾的文件。所以，这种目录结构和文件在浏览器中肯定是无法运行的，如果我们要运行，就必须对它进行编译，翻译成浏览器能读懂的html/js/css文件才行。
当我们打包以后，看到项目的dist目录下就有了编译以后的，浏览器可执行的代码结构：
dist
├── index.html
└── static
├── css
│ ├── app.30790115300ab27614ce176899523b62.css
│ └── app.30790115300ab27614ce176899523b62.css.map
└── js
├── app.b22ce679862c47a75225.js
├── app.b22ce679862c47a75225.js.map
├── manifest.2ae2e69a05c33dfc65f8.js
├── manifest.2ae2e69a05c33dfc65f8.js.map
├── vendor.7fed9fa7b7ba482410b7.js
└── vendor.7fed9fa7b7ba482410b7.js.map
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所以，当前前端代码逻辑复杂，各种框架横行的年代，源码都是不能直接在浏览器访问的，都需要借助打包工具，如：gulp、webpack这些工具进行打包翻译，才能得到真正的可执行的文件。
Webpack 打包原理
一句话概括Webpack的本质：
webpack 是一个打包模块化js的工具，可以通过Loader转换文件，通过Plugin扩展功能。
Webpack打包的简易示意图：
2.6 Sass CSS编译原理
什么是Sass？就是一种能提高CSS开发效率的工具。
其编译原理是：
实际在项目中怎么用Sass呢？
前面在说Webpack的时候说过了，现在前端技术离开打包工具是不能直接运行 ，类似于这种Sass文件也一样。所以，我们只需要在Webpack中增加Sass文件的Loader，这样在代码编译环境，就能自动把Sass文件转换为Css文件，最后引入到Html中的是Css文件，这样页面就能正常渲染了。
Sass有什么好处？
test.scss文件：
$color-red: #00ff00;
$color-white: #ffffff;
#main p {
color: $color-red;
97%;
.redbox {
background-color: $color-red;
color: $color-white;
}
}
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如果用传统的css写：
#main p {
color: #00ff00;
97%;
}
#main p .redbox {
background-color: #00ff00;
color: #ffffff;
}
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三、一些新技术探索
本节知识点：
- TypeScript
- PWA
- GraphQL
- Flutter
3.1 TypeScript
什么是TypeScript？
TypeScript 是微软开源发布的JavaScript类型的超集，它可以编译成纯JavaScript。
它是一个Js框架，可以用来开发前端系统。
之所以说TypeScript是JavaScript的超集，就意味着TypeScript在JavaScript的语法基础上，又扩展了更多语法，使得开发更加方便。
接下来我们看看TypeScript的相比JavaScript额外增加的部分：
学Java的同学不要惊慌，个人看来TypeScript就是把Java用JavaScript重新实现了一遍！
1、强数据类型
//Boolean类型
let isDone: boolean = false;
//数字类型
let decLiteral: number = 6;
//字符串
let name: string = "bob";
//数组
let list: Array<number> = [1, 2, 3];
//函数定义
function add(x: number, y: number): number {
return x + y;
}
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2、接口
interface LabelledValue {
label: string;
}
function printLabel(labelledObj: LabelledValue) {
console.log(labelledObj.label);
}
let myObj = {size: 10, label: "Size 10 Object"};
printLabel(myObj);
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这里的接口与Java中的接口不一样，TypeScript中的接口仅仅是对参数的一种契约约定，即：参数必须是接口定义的结构和参数名等。
3、类
//定义类
class Greeter {
greeting: string;
constructor(message: string) {
this.greeting = message;
}
greet() {
return "Hello, " + this.greeting;
}
}
let greeter = new Greeter("world");
//类的继承
class Animal {
move(distanceInMeters: number = 0) {
console.log(`Animal moved ${distanceInMeters}m.`);
}
}
class Dog extends Animal {
bark() {
console.log('Woof! Woof!');
}
}
//共有、私有变量、方法
class Animal {
private id: number; //仅类内部访问，实例无法访问
public name: string;//类内部和实例都可以访问
protected pid: number;//仅类内部和子类可以访问
public constructor(theName: string) { this.name = theName; }
public move(distanceInMeters: number) {
console.log(`${this.name} moved ${distanceInMeters}m.`);
}
}
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4、泛型
function identity<T>(arg: T): T {
return arg;
}
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5、枚举
enum Direction {
Up = 1,
Down,
Left,
Right
}
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3.2 PWA
什么是PWA？
Progressive Web App, 简称 PWA，是渐进式提升 Web App 的体验的一种新方法，能给用户原生应用的体验。
PWA 本质上是 Web App，就是运行在手机上的App不是纯Native的，而是很多页面都是网页。
Web App ，我们都知道就是App中有网页嘛！但是 Progressive 渐进式 又该怎么理解？
个人理解，渐进式 的意思就是：循序渐进的发展或者改造。
PWA更直白的意思就是：
第一步：我们现在要开发一个App，但是开发纯原生App的维护和扩展成本太高，所以我们需要增加一些网页进去，毕竟网页好维护嘛！（这部分其实就是混合类App，也叫：Hybrid App）
第二步：但是我们App中增加网页不能太暴力，太暴力容易让用户觉得很不自然，所以需要使用循序渐进的方式进行，那么如何循序渐进的进行才能让用户的体验达到极致（也就是几乎看不出来某一个页面是一个网页！）
第三步：我们就需要增加一些策略，先保证用户体验，比如：为了保证安全网页全部使用HTTPS、使用离线缓存来减少用户打开页面的等待时间等等。
所以，PWA就是以循序渐进的方式，提升混合类APP的用户体验，而影响体验最大的问题就是页面加载，所以PWA最核心的技术就是：离线缓存 ，离线缓存大家普遍采用的方案就是：Service Worker
3.3 GraphQL
在了解什么是GraphQL之前，我们先了解一下什么是SQL？
什么是SQL？
Structured Query Language，一种结构化的查询语言，它是关系式数据库管理系统的标准语言。
说白了，SQL是一种特定的语法，也可以称之为是数据库管理的API，操作数据库必须通过这个语法进行。
什么是GraphQL呢？
一种用于API的查询语言
GraphQL 既是一种用于 API 的查询语言也是一个满足你数据查询的运行时。 GraphQL 对你的 API 中的数据提供了一套易于理解的完整描述，使得客户端能够准确地获得它需要的数据，而且没有任何冗余，也让 API 更容易地随着时间推移而演进，还能用于构建强大的开发者工具。
用一组图来说明下：
那你又要说了？没有GraphQL我现在客户端和后台之间不照样可以交互吗？
没错！你是这么交互的：
所以，不是说离开GraphQL我们就不能活，而是它给我们提供了一种全新的API查询交互方式，使得客户端和后台的接口通信更加高效罢了。
那么GraphQL相比传统的接口请求，都有哪些优势呢？
1、所见即所得
//查询条件
{
user(uid:1) {
uid
name
}
}
//返回结果
{
"data": {
"user": {
"uid": "1",
"name": "xxx"
}
}
}
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传统的API是什么样子？
//查询条件
{
uid : 1
}
//返回结果
{
"data": {
"user": {
"uid": "1",
"name": "xxx"
}
}
}
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2、减少网络请求次数
只需要一次网络请求，就能获得资源和子资源的数据（例如，上文中文章的评论信息）。
//查询条件
{
article(aid:1) {
title
content
author {
uid
name
}
},
comment {
content,
author {
uid
name
}
}
}
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传统的查询，一般先查询Article，再查询Comment。当然你可以一次性去查，让后台一次性返回来，但是一般没有后台会给你设计这样的一个API：getArticleAndComment，如何按照Restful的接口标准，你应该需要查询2次。
3、参数类型强校验
GraphQL规定了一套数据类型，这就保证接口查询的时候，字段类型就被明确定义，而传统的接口一般很难保证查询参数的类型。
比如，以下就是GraphQL的语法定义：
type Starship {
id: ID!
name: String!
length(unit: LengthUnit = METER): Float
}
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3.4 Flutter
什么是Flutter？
Flutter是谷歌的移动UI框架，可以快速在iOS和Android上构建高质量的原生用户界面。
下图就是使用Flutter开发一款App的样子：
类似于 React Native 框架一样，Flutter也是可以调用一些App系统级的命令，能让你快速开发一款混合类App（Hybrid App）。
有兴趣的可以去官网学习：Flutter中文网
四、两个流行的概念解答
本节知识点：
- 什么是大前端
- 什么是前端工程化
4.1 什么是大前端
本文的标题是 大前端的技术原理和演变史，现在给大家解答一下，什么是：大前端。
大前端 就是相比 前端 而言变大了，那么到底传统意义的前端指什么？变成大前端又有哪些东西变大了呢？
传统的意义的前端指是什么呢？
传统的前端就是指直接面对客户的应用或者系统，比如：网页、手机App。
而开发网页、搞iOS和Android开发的程序员都可以称之为前端工程师。
只是传统意义来说，前端工程师仅仅指网页开发的人，而iOS和Android开发的一般指客户端开发人员，或者归结到软件工程师岗位去了。
那么大前端又指什么呢？其实经过各种资料考证，并没有这么一个明确的定义，只是随着技术的进步，大家有了一种默认的约定，大前端之所以称之为大前端，主要体现在以下一些方面：
1、大前端 - 前后端分离
随着前后端职责和技术框架的分离发展，产品对前端的要求越来越高，用户对前端的期待越来越高，前端技术发展越来越快，导致前端这个岗位并没有像JSP时代那种画画页面就完事了。这部分体现的是前端的要求更高，责任越大了。
2、大前端 - Node全栈
前后端分离后，前端要独立完成一个事情是不行的，因为缺少后台的支持。但是随着Node的出现，前端可以不用依赖后台人员，也不用学习新的后台语言，就可以轻松搞定后台的这部分事情。这样，面对一些小的系统，前端工程师就可以搞定整个系统。这部分体现了前端的全面性和全栈性。
3、大前端 - 应对各种端
传统的前端工程师，一般指网页开发工程师，网站一般指运行在PC浏览器，慢慢的也要运行在手机上。但是，随着移动互联网的发展，突然冒出来更多的移动设备，比如：手机分为Android手机和苹果手机、智能手表、VR/AR技术支撑的可穿戴设备、眼睛、头盔、车载系统、智能电视系统等等。而这些设备都需要前端的支撑，这时候对前端的技术要求、能力要求就更高。这部分体现了前端的涉猎范围变大。
4、大前端 - 微应用
当微信小程序出来以后，大家第一感觉是前端又可以火一把啦，不需要后台、不需要服务端，只需要在微信平台上开发网页就可以发布上线了。
而近期又有国内多个手机厂家联合推出 快应用 , 跟小程序差不多，只是通过简单的前端开发发布以后，用户不需要安装应用就可以直接在类似于小米、vivo、oppo等手机上打开这样的应用。
类似于这些微应用，免后台、免安装的形式出现，也促使了前端这个行业也将涉及到这样的新型领域中，一起推动技术的进步。这部分体现了前端是时代发展的幸运儿。
综上所述，我们可以得到一个大致的定义：
大前端指前端涉猎范围越来越广、涉及的端越来越多、技术要求越来越高、影响范围越来越大的一种体现。
4.2 什么是前端工程化
前端工程化的定义：
前端工程化是根据业务特点，将前端开发流程规范化，标准化，它包括了开发流程，技术选型，代码规范，构建发布等，用于提升前端工程师的开发效率和代码质量，最终交付一个稳定性高、扩展性好、易于维护的系统的过程。
一般情况下，一个符合前端工程化要求的方案应该包含以下要素：
- 开发规范
- 模块化开发
- 组件化开发
- 组件仓库
- 性能优化
- 部署
- 开发流程
- 开发工具
另外，我们再谈到工程化，不能只想着前端工程化，而应该站在整个系统考虑如何进行工程化，也就是说对于一整个项目，我们谈到工程化应该考虑哪些因素呢？
一个系统的工程化建设，应该包含以下因素：
- 目标，搞清楚目标群体，并持续为他们做好最优质的服务；
- 边界，与别的系统划清界限，同时做好接口，保证自身系统职责定位清晰的同时，管理好依赖系统，增加自身健壮性；
- 壁垒，自身平台建设，其中就包含了前端工程化建设，以及后台工程化建设，还有项目整体建设等诸多因素。
参考资料
- 前端开发的历史和趋势-阮一峰
- JavaScript语言的历史-阮一峰
- 关于原生JS的AJAX
- JavaScript异步编程
- YOU MIGHT NOT NEED JQUERY
- Going Async With ES6 Generators
- 统一资源标志符-维基百科
- 统一资源定位符-维基百科
- 剖析Vue实现原理 - 如何实现双向绑定mvvm
- Vue.js 服务器端渲染指南
- Webpack:Output Management
- webpack原理与实战-gwuhaolin/blog
- TypeScript Handbook（中文版）
- 什么是 PWA
- GraphQL和RESTful的比较
- 当我们在谈大前端的时候，我们谈的是什么
- 前端工程——基础篇-张云龙
转载于https://juejin.cn/post/6844903647805964301