如何使用 JS 实现一个 HTML 解析器

发布于 2023-08-18 12:51:06 字数 8190 浏览 31 评论 0

浏览器底层有一块非常重要的事情就是 HTML 解析器，HTML 解析器的工作是把 HTML 字符串解析为树，树上的每个节点是一个 Node，很多同学都好奇是怎么实现的，这篇文章就用 JS 来实现一个简单的 HTML 解析器。

原理讲解

1、效果

我们需要实现一个 parse 方法，并且传入 HTML 字符串，返回一个树结构：

const root = parse(`<div id="test" class="container" c="b">
<div class="text-block"><span>Hello World</span>
</div><img src="xx.jpg" /></div>`);
console.log(root);
// [{"tagName":"","children":[{"tagName":"div","attrs":{"id":"test","class":"container"},
"rawAttrs":"id=\"test\" class=\"container\" c=\"b\"","type":"element","range":[0,128],
"children":[{"tagName":"div","attrs":{"class":"text-block"},"rawAttrs":"class=\"text-block\"",
"type":"element","range":[39,102],"children":[{"tagName":"span","attrs":{"id":"xxx"},
"rawAttrs":"id=\"xxx\"","type":"element","range":[63,96],"children":[
{"type":"text","range":[78,89],"value":"Hello World"}]}]},{"tagName":"img","attrs":{},
"rawAttrs":"src=\"xx.jpg\" ","type":"element","range":[102,122],"children":[]}]}]}]

2、核心原理

用正则匹配出 <tag class="tag" aa=""> 、 </tag>
通过先进后出（栈）的方式匹配标签对（ <tag></tag> ）

3、初始化

首先我们需要初始化一些简单的变量和方法备用：

// 初始化 2 种 Node 类型
// HTML [nodeType](https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Node/nodeType) 会比较多，这里为了让大家明白核心原理，省去了一些不重要的
const nodeType = {
 TEXT: 'text',
 ELEMENT: 'element',
};
// 最外层增加一个模拟的根节点标签
const frameflag = 'rootnode';
// 计算一个完整标签的范围，eg. [0, 50]
const createRange = (startPos, endPos) => {
 // 因为最外层模拟了 <rootnode>，所以需要将这部分长度减掉
 const frameFlagOffset = frameflag.length + 2;
  return [startPos - frameFlagOffset, endPos - frameFlagOffset]
};

// 找到数组的最后一项
function arrBack(arr) {
 return arr[arr.length - 1];
}

function parse(data) {
  // 最外层模拟的节点
 const root = {
  tagName: '',
  children: [],
 };

  // 设置 root 为父节点
 let currentParent = root;
  // 栈管理
 const stack = [root];
 let lastTextPos = -1;

  // 将模拟的根节点和需要解析的 html 拼接
 data = `<${frameflag}>${data}</${frameflag}>`;

  // ...开始遍历/解析

  // 通过处理，将 stack 返回就是最终的结果
  return statck;
}

4、遍历解析/提取 HTML 标签字符串

我们用一个例子来说明，给出一个 HTML 片段：

<div id="test" class="container" c="b">
  <div class="text-block">
    <span id="xxx">Hello World</span>
  </div>
  <img src="xx.jpg" />
</div>

对于这个片段，我们需要依次解析出下面的字符串：

<div id="test" class="container" c="b">
<div class="text-block">
<span id="xxx">
</span>
</div>
<img src="xx.jpg" />
</div>

再说解析之前，我们来学习下 RegExp.prototype.exec() 的使用方法，已经会的可以跳过

exec() 方法会搜索匹配指定的字符串，返回一个数组或 null ，如果正则设置了 global，会逐条的遍历所有匹配结果，每次匹配到都会将匹配的字符串末尾位置记录在 lastIndex 属性中，看下下面 Demo

const regex = /foo/g;
const str = 'table football, foosball';
let matchArray;

while ((matchArray = regex.exec(str)) !== null) {
  console.log(`Found ${matchArray[0]}. Next starts at ${regex.lastIndex}.`);
  // expected output: "Found foo. Next starts at 9."
  // expected output: "Found foo. Next starts at 19."
}

那么我们就可以利用 regex.exec 特性将需要的字符串依次匹配出来：

// 参考标签文档：https://html.spec.whatwg.org/multipage/custom-elements.html#valid-custom-element-name
const kMarkupPattern = /<(\/?)([a-zA-Z][-.:0-9_a-zA-Z]*)((?:\s+[^>]*?(?:(?:'[^']*')|(?:"[^"]*"))?)*)\s*(\/?)>/g;
while ((match = kMarkupPattern.exec(data))) {
  /**
    * matchText: 匹配的字符  eg. <span>
    * leadingSlash: 是否为闭合标签 eg. /
    * tagName: 标签名 eg. span
    * attributes: 属性 eg. id="xxx"
    * closingSlash: 是否为自闭合 eg. /
    */
  let { 0: matchText, 1: leadingSlash, 2: tagName, 3: attributes, 4: closingSlash } = match;
  // 本次匹配到的字符串
  const matchLength = matchText.length;
  // 本次匹配的起始位置
  const tagStartPos = kMarkupPattern.lastIndex - matchLength;
  // 本次匹配的末尾位置
  const tagEndPos = kMarkupPattern.lastIndex;

  if (lastTextPos > -1) {
    // 处理文本，eg. hello world
    // 上次匹配的末尾位置 + 本次匹配的字符长度 小于 本次匹配的末尾位置就说明中间有 text，这个稍微想下其实还是比较好理解的
    // 如果没有 text，lastTextPos + matchLength 都会等于 tagEndPos
    if (lastTextPos + matchLength < tagEndPos) {
      // 上次匹配的末尾位置到本次匹配的起始位置
      const text = data.substring(lastTextPos, tagStartPos);
      currentParent.children.push({
        type: nodeType.TEXT,
        range: createRange(lastTextPos, tagStartPos),
        value: text,
      });
    }
  }

  // 记录上次匹配的位置
  lastTextPos = kMarkupPattern.lastIndex;

  // 如果匹配到的标签是模拟标签，就跳过
  if (tagName === frameflag) continue;

  // ...处理 nodeType 为 element 逻辑
}

5、处理开标签（eg. `<div>` ）

接下来我们开始处理开标签的逻辑（比如 <div> 、 <img /> ），开标签包含了闭合标签和非闭合标签，直接看代码：

if (!leadingSlash) {
  const attrs = {};
  // 解析 id、class 属性，并且挂到 attrs 对象下
  const kAttributePattern = /(?:^|\s)(id|class)\s*=\s*((?:'[^']*')|(?:"[^"]*")|\S+)/gi;
  for (let attMatch; (attMatch = kAttributePattern.exec(attributes));) {
    const { 1: key, 2: val } = attMatch;
    // 属性值是否带引号
    const isQuoted = val[0] === `'` || val[0] === `"`;
    attrs[key.toLowerCase()] = isQuoted ? val.slice(1, val.length - 1) : val;
  }

  const currentNode = {
    tagName,
    attrs,
    rawAttrs: attributes.slice(1),
    type: nodeType.ELEMENT,
    // 这里的 range 不一定是正确的 range，需要匹配到闭标签以后更新
    range: createRange(tagStartPos, tagEndPos),
    children: [],
  };
  // 将当前节点信息放入到 currentParent 的 children 中
  currentParent.children.push(currentNode);
  // 重置 currentParent 节点为当前节点
  currentParent = currentNode;
  // 将每个节点依次塞到栈中，然后在后面的闭标签中以栈的方式释放
  stack.push(currentParent);
}

这里 stack 非常重要，利用了栈的先进后出原理一一匹配到对应的开闭标签

6、处理闭标签和自闭合标签（eg. `</div>` 、 `<img />` ）

上面处理开标签过程中将标签放入栈中以后，我们还需要匹配到闭标签后更新 range 并且将之从栈（stack）中踢出：

  
// 自闭合元素
const kSelfClosingElements = {
 area: true,
    img: true,
    // ...省略了部分标签
};
if (leadingSlash || closingSlash || kSelfClosingElements[tagName]) {
  // 开闭标签名是否匹配，比如有可能写成 <div></div1>，这种就需要异常处理
  if (currentParent.tagName === tagName) {
    // 更新 range，之前处理开标签算出的 range 是不包含闭标签的
    currentParent.range[1] = createRange(-1, Math.max(lastTextPos, tagEndPos))[1];
    // 将处理完的开闭标签踢出
    stack.pop();
    // 将 stack 的最后一个节点赋值给 currentParent
    currentParent = arrBack(stack);
  } else {
    // <div></div1>，异常直接从栈中踢出，不更新 range
    stack.pop();
    currentParent = arrBack(stack);
  }
}

最后

上述讲解了如何用 JS 实现一个基本的 HTML 解析器，但还有一些代码没有处理，比如省略了 script、style 等标签的处理（nodeType 不全），而且上面的节点我都用普通 Object 来替换，但其实每个 nodeType 对应的对象都会继承自 Node，分别会有 Element 、 HTMLElement 、 Text 、 Comment 等，有兴趣的同学可以基于 W3C 标准实现真正的 HTML 解析器。

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