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浏览器工作原理(四):HTML解析器 HTML Parser

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泰宁新闻网 http://www.tainingxinwen.cn 2020-09-20 08:48 出处:网络
解析html,浏览器工作原理(四):HTML解析器 HTML Parser HTML解析器的工作是将html标识解析为解析树。

解析html,浏览器工作原理(四):HTML解析器 HTML Parser

HTML解析器的工作是将html标识解析为解析树。

HTML文法定义(The HTML grammar definition)

W3C组织制定规范定义了HTML的词汇表和语法。

非上下文无关文法(Not a context free grammar)

正如在解析简介中提到的,上下文无关文法的语法可以用类似BNF的格式来定义。


不幸的是,所有的传统解析方式都不适用于html(当然我提出它们并不只是因为好玩,它们将用来解析css和js),html不能简单的用解析所需的上下文无关文法来定义。

  Html有一个正式的格式定义——DTD(Document Type Definition文档类型定义)——但它并不是上下文无关文法,html更接近于xml,现在有很多可用的xml解析器,html有个xml的变体——xhtml,它们间的不同在于,html更宽容,它允许忽略一些特定标签,有时可以省略开始或结束标签。总的来说,它是一种soft语法,不像xml呆板、固执。

  显然,这个看起来很小的差异却带来了很大的不同。一方面,这是html流行的原因——它的宽容使web开发人员的工作更加轻松,但另一方面,这也使很难去写一个格式化的文法。所以,html的解析并不简单,它既不能用传统的解析器解析,也不能用xml解析器解析。

HTML DTD

Html适用DTD格式进行定义,这一格式是用于定义SGML家族的语言,包括了对所有允许元素及它们的属性和层次关系的定义。正如前面提到的,html DTD并没有生成一种上下文无关文法。

DTD有一些变种,标准模式只遵守规范,而其他模式则包含了对浏览器过去所使用标签的支持,这么做是为了兼容以前内容。最新的标准DTD在http://www.w3.org/TR/html4/strict.dtd

DOM

输出的树,也就是解析树,是由DOM元素及属性节点组成的。DOM是文档对象模型的缩写,它是html文档的对象表示,作为html元素的外部接口供js等调用。

  树的根是“document”对象。

  DOM和标签基本是一一对应的关系,例如,如下的标签:

<html>
<body>
<p>
Hello DOM
</p>
<div><img src=”example.png” /></div>
</body>
</html>

将会被转换为下面的DOM树:

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图8:示例标签对应的DOM树

和html一样,DOM的规范也是由W3C组织制定的。访问http://www.w3.org/DOM/DOMTR,这是使用文档的一般规范。一个模型描述一种特定的html元素,可以在http://www.w3.org/TR/2003/REC-DOM-Level-2-HTML-20030109/idl-definitions.htm查看html定义。

解析算法(The parsing algorithm)

正如前面章节中讨论的,hmtl不能被一般的自顶向下或自底向上的解析器所解析。

  原因是:

  1. 这门语言本身的宽容特性

  2. 浏览器对一些常见的非法html有容错机制

  3. 解析过程是往复的,通常源码不会在解析过程中发生改变,但在html中,脚本标签包含的“document.write”可能添加标签,这说明在解析过程中实际上修改了输入。

  不能使用正则解析技术,浏览器为html定制了专属的解析器。

  Html5规范中描述了这个解析算法,算法包括两个阶段——符号化及构建树。

  符号化是词法分析的过程,将输入解析为符号,html的符号包括开始标签、结束标签、属性名及属性值。

  符号识别器识别出符号后,将其传递给树构建器,并读取下一个字符,以识别下一个符号,这样直到处理完所有输入。

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图9:HTML解析流程

符号识别算法(The tokenization algorithm)

算法输出html符号,该算法用状态机表示。每次读取输入流中的一个或多个字符,并根据这些字符转移到下一个状态,当前的符号状态及构建树状态共同影响结果,这意味着,读取同样的字符,可能因为当前状态的不同,得到不同的结果以进入下一个正确的状态。

  这个算法很复杂,这里用一个简单的例子来解释这个原理。

  基本示例——符号化下面的html:

<html>
<body>
Hello world
</body>
</html>

 初始状态为“Data State”,当遇到“<”字符,状态变为“Tag open state”,读取一个a-z的字符将产生一个开始标签符号,状态相应变为“Tag name state”,一直保持这个状态直到读取到“>”,每个字符都附加到这个符号名上,例子中创建的是一个html符号。

  当读取到“>”,当前的符号就完成了,此时,状态回到“Data state”,“<body>”重复这一处理过程。到这里,html和body标签都识别出来了。现在,回到“Data state”,读取“Hello world”中的字符“H”将创建并识别出一个字符符号,这里会为“Hello world”中的每个字符生成一个字符符号。

  这样直到遇到“</body>”中的“<”。现在,又回到了“Tag open state”,读取下一个字符“/”将创建一个闭合标签符号,并且状态转移到“Tag name state”,还是保持这一状态,直到遇到“>”。然后,产生一个新的标签符号并回到“Data state”。后面的“</html>”将和“</body>”一样处理。

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图10:符号化示例输入

树的构建算法(Tree construction algorithm)

 在树的构建阶段,将修改以Document为根的DOM树,将元素附加到树上。每个由符号识别器识别生成的节点将会被树构造器进行处理,规范中定义了每个符号相对应的Dom元素,对应的Dom元素将会被创建。这些元素除了会被添加到Dom树上,还将被添加到开放元素堆栈中。这个堆栈用来纠正嵌套的未匹配和未闭合标签,这个算法也是用状态机来描述,所有的状态采用插入模式。

  来看一下示例中树的创建过程:

<html>
   <body>
   <span style="white-space:pre">	</span>Hello world
   </body>
</html>

构建树这一阶段的输入是符号识别阶段生成的符号序列。

  首先是“initial mode”,接收到html符号后将转换为“before html”模式,在这个模式中对这个符号进行再处理。此时,创建了一个HTMLHtmlElement元素,并将其附加到根Document对象上。

  状态此时变为“before head”,接收到body符号时,即使这里没有head符号,也将自动创建一个HTMLHeadElement元素并附加到树上。

  现在,转到“in head”模式,然后是“after head”。到这里,body符号会被再次处理,将创建一个HTMLBodyElement并插入到树中,同时,转移到“in body”模式。

  然后,接收到字符串“Hello world”的字符符号,第一个字符将导致创建并插入一个text节点,其他字符将附加到该节点。

  接收到body结束符号时,转移到“after body”模式,接着接收到html结束符号,这个符号意味着转移到了“after after body”模式,当接收到文件结束符时,整个解析过程结束。

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图11:示例html树的构建过程

解析结束时的处理(Action when the parsing is finished)

 在这个阶段,浏览器将文档标记为可交互的,并开始解析处于延时模式中的脚本——这些脚本在文档解析后执行。

 文档状态将被设置为完成,同时触发一个load事件。

 Html5规范中有符号化及构建树的完整算法(http://www.w3.org/TR/html5/syntax.html#html-parser)。

浏览器容错(Browsers error tolerance)

你从来不会在一个html页面上看到“无效语法”这样的错误,浏览器修复了无效内容并继续工作。

以下面这段html为例:

<html>
<mytag>
</mytag>
<div>
<p>
</div>
  Really lousy HTML
</p>
</html>
这段html违反了很多规则(mytag不是合法的标签,p及div错误的嵌套等等),但是浏览器仍然可以没有任何怨言的继续显示,它在解析的过程中修复了html出现的错误。

浏览器都具有错误处理的能力,但是,另人惊讶的是,这并不是html最新规范的内容,就像书签及前进后退按钮一样,它只是浏览器长期发展的结果。一些比较知名的非法html结构,在许多站点中出现过,浏览器都试着以一种和其他浏览器一致的方式去修复。

  Html5规范定义了这方面的需求,webkit在html解析类开始部分的注释中做了很好的总结。

  解析器将符号化的输入解析为文档并创建文档,但不幸的是,我们必须处理很多没有很好格式化的html文档,至少要小心下面几种错误情况。

  1. 在未闭合的标签中添加明确禁止的元素。这种情况下,应该先将前一标签闭合

  2. 不能直接添加元素。有些人在写文档的时候会忘了中间一些标签(或者中间标签是可选的),比如HTML HEAD BODY TR TD LI等

  3. 想在一个行内元素中添加块状元素。关闭所有的行内元素,直到下一个更高的块状元素

  4. 如果这些都不行,就闭合当前标签直到可以添加该元素。

  下面来看一些webkit容错的例子:

  </br>替代<br>

  一些网站使用</br>替代<br>,为了兼容IE和Firefox,webkit将其看作<br>。

  代码:

if (t->isCloseTag(brTag) && m_document->inCompatMode()) {
reportError(MalformedBRError);
t->beginTag = true;
}

  Note -这里的错误处理在内部进行,用户看不到。

  迷路的表格

  这指一个表格嵌套在另一个表格中,但不在它的某个单元格内。

  比如下面这个例子:

<table>
<table>
<tr><td>inner table</td></tr>
</table>
<tr><td>outer table</td></tr>
</table>
webkit将会将嵌套的表格变为两个兄弟表格:
<table>
<tr><td>outer table</td></tr>
</table>
<table>
<tr><td>inner table</td></tr>
</table>

代码:
if (m_inStrayTableContent && localName == tableTag)
popBlock(tableTag);

webkit使用堆栈存放当前的元素内容,它将从外部表格的堆栈中弹出内部的表格,则它们变为了兄弟表格。

  嵌套的表单元素

  用户将一个表单嵌套到另一个表单中,则第二个表单将被忽略。

  代码:

if (!m_currentFormElement) {
m_currentFormElement = new HTMLFormElement(formTag,m_document);
}

太深的标签继承

  www.liceo.edu.mx是一个由嵌套层次的站点的例子,最多只允许20个相同类型的标签嵌套,多出来的将被忽略。

  代码:

bool HTMLParser::allowNestedRedundantTag(const AtomicString& tagName)
{
unsigned i = 0;
for (HTMLStackElem* curr = m_blockStack;
i < cMaxRedundantTagDepth && curr && curr->tagName == tagName;
curr = curr->next, i++) { }
return i != cMaxRedundantTagDepth;
}

放错了地方的html、body闭合标签

  又一次不言自明。

  支持不完整的html。我们从来不闭合body,因为一些愚蠢的网页总是在还未真正结束时就闭合它。我们依赖调用end方法去执行关闭的处理。

  代码:

if (t->tagName == htmlTag || t->tagName == bodyTag )
return;

  所以,web开发者要小心了,除非你想成为webkit容错代码的范例,否则还是写格式良好的html吧。


------------------------------------下一节,CSS解析(CSS parsing)------------------------------------










<html>
<body>
Hello world
</body>
</html>

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