从 Vite 与 Vue 开始的 D3 数据可视化之旅

这是一个极其简单的并尽可能面向未来的新手教程，它将指导你简单地使用 Vite 启动 Vue 的脚手架，并开始 D3 数据可视化的相关开发。而你无需 Vue 相关的前置使用知识，你只需跟随教程简单地使用它。
在课后如果你仍有兴趣，那么你可以继续地深入了解它。

「简单」是不是用的太多了

首先准备好我们旅行的行李清单。

• Node.js: 本教程开发的前置基础环境，尽管你可能已经早已安装好了它，但以防万一，还是再作提醒。
• npm or yarn: 包管理工具，npm 已随 Node.js 默认安装。yarn 可选，但我建议你不妨试一试。后续的内容也将以此为展开，当然你也可以执拗地使用 npm run 替代教程中的 yarn。
• D3: Data-Driven Documents 数据可视化最为流行的基础库，没有之一。
• Vue: The Progressive JavaScript Framework 目前最为流行的前端框架之一，不可否认的是它相比 React 的学习曲线要更为平缓。
• Vite: Native-ESM powered web dev build tool. It’s fast. 面向未来的前端构建工具。

当然，后续我们会再详细介绍其在旅途中的功用。

单纯使用 D3.JS 与原生的 HTML/CSS/JS 便可以实现数据可视化的种种效果，在制作简易的 Demo 时，这是十分方便且愉快的事情。

但是数据可视化的存在本身常常需要与现有的工程项目结合，而这个项目本身便可能是由 Vue/React 写成（Angular: ???），我们便需要将其进行些许改造，以集成进项目中。

此外，简单的 Demo 页面使用原生的 HTML/CSS/JS 并无大碍，但逻辑一旦复杂起来，组件式开发便务必提上日程，否则极易自顾不暇。

D3 本身的宣传标语便是 Data-Driven Documents，即数据驱动文档。Vue 则同样以数据流驱动为核心理念。
所谓的数据可视化，自然也是以数据为核心。我们理想的情况是在数据变化的同时，便可以响应式地看到变化的效果，而非手动去操纵 DOM 元素。

前端与后端也应当解除耦合，我们只需要关心返回的 JSON 数据，而无需在意其由何种技术搭建、还是其他任意相关内容。

而 Vite 则是 Vue 作者尤雨溪的又一自信之作，旨在通过浏览器原生支持的 ES Module 来解决 Webpack 等打包工具打包加载过慢的问题。社区此前也已经有一个类似概念的工具 snowpack。

当然 Vite 除了和 Vue 生态更加友好之外，也在 README 中列举了一些不同之处。
How is This Different from Snowpack? | Vite

而在摆脱如 IE 般等一些历史兼容包袱后，它很可能成为一个未来的趋势。（尽管 1.0 仍旧处于 RC 阶段，但已基本可以使用。）

一个有趣的互动：

Evan You: I feel I may never be able to go back to webpack

Sean Thomas Larkin 廖肖恩（正在学习汉语的 Webpack 核心团队成员）: 大哥……

既然打算面向未来，Vue 使用释出不久的 v3，D3 则使用 v6，也是毋庸置疑之举。

综上所述，对于目前来说，Vite@1 + Vue@3 + D3@6 是个不错的开始方式。

已更新为 Vite@2。

Vite 站

废话不多说，咱们先启动一个脚手架。

Vite 本身已经提供了一个脚手架工具 create-vite-app。

可以使用以下的方式来初始化项目。进入月台（终端）。

因为我通常习惯使用 yarn。所以后面主要以 yarn 作为示例。
（2020 年末的 npm 与 yarn 并没有显著差异。）

npm init vite-app <project-name>
# or
yarn create vite-app <project-name>

• 初始化项目：yarn create @vitejs/app vue-d3-demo
• 进入项目文件夹：cd vue-d3-demo（如果你使用了 VS Code，你还可以通过 code . 的方式快速打开文件夹）
• 安装依赖：yarn
• 启动项目：yarn dev

默认地址为 http://localhost:3000。（再顺带一提，Vite 底部依赖的是 koa。）

我们应该可以看到这样的效果。

一个简单的由脚手架生成的项目便启动完毕了，此外我们也可以见证到 Vite 到底有多快（相比 Webpack）。

Vue + D3

根据老师的要求，作为一个 Demo 示例，我们只需要简单演示一下 D3 直方图是如何与 Vue 相结合的。

• 安装 D3 依赖: yarn add d3

我们可以参考一下 D3 官方给出的 Bar Chart 示例：https://observablehq.com/@d3/bar-chart

而我们要做的就是将其改造进我们的 Vite + Vue 的项目。

我们先来参观一下示例项目中的代码。

值得一提的是 Vue3 我们也不再须是唯一的根元素了，而可以多个元素并列（如：<h1></h1>, <button></button>, <p></p>）。
这被称做 Fragments | 片段。

// HelloWorld.vue
<template>
  <h1>{{ msg }}</h1>
  <button @click="count++">count is: {{ count }}</button>
  <p>
    Edit <code>components/HelloWorld.vue</code> to test hot module replacement.
  </p>
</template>

<script>
  export default {
    name: "HelloWorld",
    props: {
      msg: String,
    },
    data() {
      return {
        count: 0,
      };
    },
  };
</script>

在开始之前，咱们先准备一下 JSON 数据。（JSON 格式无疑是最佳的选择，而此后我们也可以稍加改造而很方便地对接任意后端的 API。）

官方提供的其实是一个 CSV 文件。D3 也支持读取 CSV 格式的数据，当然我们还是可以先将其转换为 JSON 格式，因为它更通用一些。
为了方便起见，下载下来后，我们可以直接使用 CSV to JSON 等一些类似的网站进行转换。
最后可以得到 alphabet.json。

我们可以将其作为一个独立的静态文件，用请求的方式去加载它，而非将其打包在文件中。

我们只需将该 JSON 文件放置于 public/ 文件夹下，随后启动 Vite（yarn dev）。

便可以访问 http://localhost:3000/alphabet.json 看到 JSON 文件。

大家可能对 AJAX(Asynchronous JavaScript and XML) 早已有所耳闻。

AJAX 应用可以仅向服务器发送并取回必须的数据，并在客户端采用 JavaScript 处理来自服务器的回应。因为在服务器和浏览器之间交换的数据大量减少，服务器回应更快了。同时，很多的处理工作可以在发出请求的客户端机器上完成，因此 Web 服务器的负荷也减少了。

在告别了 JQuery 时代，我们可以使用 axios 这一目前最为流行（没有之一）的 HTTP 请求库来请求咱们事先准备好的 JSON 数据。

• 安装 axios: yarn add axios

在 src/components 文件夹下新建 BarChart.vue 文件。

<template>
  <h2>咱是直方图📊</h2>
</template>

<script>
  import axios from "axios";
  export default {
    /**
     * 在挂载后即开始执行
     */
    mounted() {
      axios.get("./alphabet.json").then((res) => {
        console.log(res.data);
      });
    },
  };
</script>

并在 src/App.vue 中加载该组件。（示例的 HelloWorld.vue 等已经可以删掉了。）

<!-- App.vue -->
<template>
  <img alt="Vue logo" src="./assets/logo.png" />
  <BarChart />
</template>

<script>
  import BarChart from "./components/BarChart.vue";

  export default {
    name: "App",
    components: {
      BarChart,
    },
  };
</script>

F12 打开浏览器控制台，显然我们已经成功地拿到了这一 JSON 数据。

千里之行，我们已经迈出了第一步。

绘制直方图

我们还需先定义一个 bar-chart-container 的容器，以供 D3 操作。

<!-- BarChart.vue -->
<template>
  <h2>咱是直方图📊</h2>
  <div id="bar-chart-container"></div>
</template>

• 安装 D3 依赖：yarn add d3

<script>
  export default {
    data() {
      return {
        color: "steelblue",
        margin: { top: 30, right: 0, bottom: 30, left: 40 },
      };
    },

    mounted(){
      ...
    },

    methods: {
      drawBarChart(data) {
        ...
      },
    },
  };
</script>

在 drawBarChart 函数中初始化 SVG 元素，并放置于我们定义好的 bar-chart-container 容器中。

// 初始化 SVG 元素
const svg = d3
  .select("#bar-chart-container")
  .append("svg")
  .attr("class", "bar-chart")
  .attr("viewBox", `0 0 ${width} ${height}`)
  .attr("width", width)
  .attr("height", height)
  .append("g");

配置比例尺的缩放范围及间距。

d3-scaleband

// x 轴的缩放比例尺
const x = d3
  .scaleBand()
  .domain(d3.range(data.length))
  .range([margin.left, width - margin.right])
  .padding(0.1);

// y 轴的缩放比例尺
const y = d3
  .scaleLinear()
  .domain([0, d3.max(data, (d) => d.value)])
  .nice()
  .range([height - margin.bottom, margin.top]);

定义绘制 X/Y 坐标轴的函数：

• tickSizeOuter(0): 移除 0 处初始的标记
• tickFormat: 记号格式
• axisLeft: 绘制左侧坐标轴

// x 坐标轴
const xAxis = (g) =>
  g.attr("transform", `translate(0,${height - margin.bottom})`).call(
    d3
      .axisBottom(x)
      .tickFormat((i) => data[i].name)
      .tickSizeOuter(0)
  );

// y 坐标轴
// data.format: "%"
// data.y: "↑ Frequency"
const yAxis = (g) =>
  g
    .attr("transform", `translate(${margin.left},0)`)
    .call(d3.axisLeft(y).ticks(null, data.format))
    // 移除区域间的竖线
    .call((g) => g.select(".domain").remove())
    .call((g) =>
      g
        .append("text")
        .attr("x", -margin.left)
        .attr("y", 10)
        .attr("fill", "currentColor")
        .attr("text-anchor", "start")
        .text(data.y)
    );

根据数据绘制直方图并添加到 SVG 中：

svg
  .append("g")
  .attr("fill", this.color)
  .selectAll("rect")
  .data(data)
  .join("rect")
  .attr("x", (d, i) => x(i))
  .attr("y", (d) => y(d.value))
  .attr("height", (d) => y(0) - y(d.value))
  .attr("width", x.bandwidth());

添加坐标轴到 SVG 中：

// 绘制到 SVG
svg.append("g").call(xAxis);
svg.append("g").call(yAxis);

我们还可以对此前的数据（这是一个英文字母使用频率的统计）进行简单的格式化：

将 letter 与 frequency 分别映射到 name 与 value 字段，并降序排列。

Array.prototype.map() | MDN
Array.prototype.sort() | MDN

<script>
  export default {
    ...,
    methods: {
      /**
       * 格式化数据
       */
      formatData(data) {
        return data
          .map(({ letter, frequency }) => {
            return { name: letter, value: frequency };
          })
          .sort((a, b) => d3.descending(a.value, b.value));
      },
      drawBarChart(data) {...},
    },
  };
</script>

万事具备，只欠东风。

我们只需在 mounted 中执行我们定义好的各个函数即可看到我们想要的直方图效果。

<script>
  export default {
    /**
     * 在挂载后即开始执行
     */
    mounted() {
      axios.get("./alphabet.json").then((res) => {
        const barChartData = Object.assign(this.formatData(res.data), {
          format: "%",
          y: "↑ Frequency",
        });
        this.drawBarChart(barChartData);
      });
    },
  };
</script>

如果你需要的话，可以回去检查一下本次旅行的纪念品。

也让我们来回顾一下我们去了哪里吧？

v0.0.1 第一次的旅途

• 搭建了一个简单的 Vite 项目结构
• 使用 Vue@3 构建了一个简单的页面
• 使用 D3@6 绘制了一个简单的柱状图
• 使用 axios 获取 JSON 数据

世间万物终有尽时，天下亦没有不散的宴席。

一个简单的不知所云的小旅途（教程），到此就收工了。后续可能（也可能不）会附带上简单的（Node.js/Go/Python）后台 API 搭建。

还记得「窟嚓嚓」的故事吗？
那辆白色的火车头是有目的地的……
而你也同样存在一个终点站吧
—— 李白「春宵苦短，少女前进吧」

我们为了抵达某个终点而开始自己的旅程，也希望它能成为你变成想要成为的人的途间一块不知名的垫脚石。

黎明将近了，「少年/少女」前进吧！
感谢 LLM 同学的校稿。

在此前，我们简单的学习了 Vue + Vite + D3 的基本操作，并搭建了一个基础的页面。

接下来我们来试图为其添加一个表单，并添加更多辅助开发的功能。（让它更有项目级别的感觉。）

• Sass: CSS 最为流行的预处理器，我们可以借助它来利用嵌套、变量等方式来更加便捷地书写 CSS。
• element-plus: Vue2 时期最流行的前端组件库 element-ui 的 Vue3 版本，Vuetify 虽然也不错，但是目前还没有实现 Vue3 的升级兼容，因为我们的首选方案是 element-plus。
• Vuex: Vue 的全局状态管理工具，等我们用到的时候想必你会明白的。
• vue-router: Vue 的路由管理器，因为本质上作为单页面应用时， Vue 的路由是用 hash 模拟出来的。
• TypeScript: JavaScript 的超集，相比其多了优雅的类型，更利于开发大型项目、协作、排查 BUG。

一下子似乎又多了许多新的内容，但是不用担心，我们是自顶向下式的，我们先使用这些可以提高开发效率的工具，对其产生兴趣，然后再去逐一进一步了解它们。

我觉得提前了解到某些东西可以做到什么样的效果且更有效率，是有必要的。而非一直使用刀耕火种的方式，如先人般重新探索一遍。
想必这也是旅行时，「地图」的作用吧！

对了，因为我们使用的是 Vue3 版本，所以我们使用的 Vue 相关全家桶都得是 next 版本的。

那让我们开始这次新的征程吧！

在此之前，我们需要先准备一点行李，以备不时之需。

新的行李清单

vue-router

Getting Started | Vue Router

开发一个应用级别的网站，必然存在多个页面。
那么我们应该使用更为优雅的方式来组织页面的 url。

vue-router 本质是一个管理生成路由的工具，我们需要手动去导入 Vue 组件并为其分配路由。
这其实蛮麻烦的，我们每新建一个页面，就要去书写对应的路由。

理想的情况下，我们在 pages 文件夹下新建 Vue 组件，它能自动根据组件名，生成对应的路由，这才是最优雅的。

也就是类似 Nuxt pages 自动生成的动态路由 File System Routing。

Nuxt.js automatically generates the vue-router configuration based on your file tree of Vue files inside the pages directory. When you create a .vue file in your pages directory you will have basic routing working with no extra configuration needed.

对于 Vue 来说，Vite 也存在一个类似的插件 vite-plugin-pages。

对照 README 配置一遍就是了。

# vite-plugin-pages 仍然需要使用 vue-router 来创建路由
yarn add vue-router@next
yarn add -D vite-plugin-pages

配置 Vite 插件。

// vite.config.ts
import Vue from "@vitejs/plugin-vue";
import Pages from "vite-plugin-pages";

export default {
  plugins: [Vue(), Pages()],
};

vite-plugin-pages 只做了根据文件路径生成对应路由数据的事情，我们仍然需要 vue-router 来生成 hash 路由。

// src/router/index.ts
import { createRouter, createWebHashHistory } from "vue-router";
import routes from "virtual:generated-pages";

const router = createRouter({
  history: createWebHashHistory(import.meta.env.BASE_URL),
  routes,
});

export default router;

记得在 main.ts 中引入它。

// src/main.ts
...
import router from "./router";
...
const app = createApp(App);
app.use(router);
app.mount("#app");

Getting Started | Vuex

再整一个全局状态管理。也许我们会遇到需要存储管理全局的状态，也可能不需要。

yarn add vuex@next

// src/store/index.ts
import { createStore, createLogger } from "vuex";
// import form from "./modules/form";
const debug = false;

export default createStore({
  state: {},
  mutations: {},
  actions: {},
  modules: {
    // form,
  },
  strict: debug,
  plugins: debug ? [createLogger()] : [],
});

在此内部，我们则可以使用 src/store/modules/xxx.ts 的方式管理模块数据。（之后用到再说吧！）

引入 sass 的流程其实已经被 vite 简化了，我们只需要 import xxx.scss 即可。

scss 是 sassy css，作为 sass 时兼容了 css 的写法。

yarn add sass

// src/main.ts
...
import "./index.scss"
...

element-plus

快速上手 | Element Plus

UI 组件库预置了许多常用的组件，我们可以快速使用它们来构建自己想要的功能原型。（当然我们仍然可以自定义它们。）

yarn add element-plus

再加上我们之前引入的东西，最后 src/main.ts 看起来应该是这个样子。

// src/main.ts
import { createApp } from "vue";
import App from "./App.vue";
// import scss
import "./index.scss";
import router from "./router";
import store from "./store";
import ElementPlus from "element-plus";
import "element-plus/lib/theme-chalk/index.css";

const app = createApp(App);
app.use(ElementPlus).use(router).use(store);
app.mount("#app");

好了，基础的行李们已经准备完毕了，让我们出发吧！

让我们试着借助此前准备好的工具包，构建一个表单功能吧！

To Be Continued.