JS前端html2canvas手写示例问题剖析

目录

• 前言
• 感性认识
• 第一步：解析 dom 树
• 第二步：按层叠规则分组（重点）
• 第三步：创建画布
• 第四步：渲染
• 另一种方法（html->svg->canvas）
• 结语

前言

这两天把 html2canvas 这玩意抽丝剥茧了一下，搞了个勉强能跑的小 demo，麻雀虽小五脏俱全，来看看实现的效果吧（跟基金一样的绿，离离原上谱）：

现在我们就来实现它。这里是项目地址。

感性认识

目前我们已知的是 html，然后要画到 canvas 上，具体该怎么操作呢？这里可以短暂思考几秒中。。。。ok，没思绪的同学可以瞅瞅下面这张图找找灵感： 上图就是把 html 转成 canvas 的三个小例子（背景、图片和文字），由此我们可以知道要想把 html 变成 canvas，只要把 html 转换成对应的 canvas 语言即可，也就是把上图中左边的代码变成右边的代码。有了这个感性认识，就可以动手开撸啦！

第一步：解析 dom 树

要想把一个元素画到画布上，就得知道在哪里画（位置），画什么（类型），画成什么样（样式）。显然位置的话可以用 getBoundingClientRect 来获取，样式用 getComputedStyle 来获取，类型我们用 tagName 来区分是文本还是图片等等，不同类型处理方式不同。那要想获取上述所有信息，我们肯定要对 dom 进行解析啦，先来看看解析前后的对比图，有个直观印象： 显然，要保持原来的树形结构，遍历 dom 节点是必不可少的啦！大家不要觉得这个很难，遍历 dom 是件很简单的事情，看下面的代码就能够理解，注释也是应有尽有：

// 按照原有的树结构遍历整个 dom，变成我们自己需要的新对象 ElContainer
// ElContainer 主要包括坐标位置和大小、样式、子元素等
class ElContainer {
    constructor(global, el) { // global 就是存储一些全局变量，目前只存储全局的偏移量，因为计算位置的时候需要减去它
        this.bounds = new Bounds(global, el); // 获取位置和大小
        this.styles = window.getComputedStyle(el); // 这里为了方便直接把所有的样式拿过来，其实可以按需过滤一下
        this.elements = []; // 子元素
        this.textNodes = []; // 文本节点比较特殊，单独处理
        this.flags = 0; // falgs 标志是否要创建层叠上下文
        this.el = el; // 元素的引用
    }
}
// 计算元素的位置和大小信息
class Bounds {
    constructor(global, el) {
        const { x = 0, y = 0 } = global.offset;
        const { top, left, width, height } = el.getBoundingClientRect();
        this.top = top - y;
        this.left = left - x;
        this.width = width;
        this.height = height;
    }
}
parseTree(global, el) {
    const container = this.createContainer(global, el);
    this.parseNodeTree(global, el, container);
    return container;
}
parseNodeTree(global, el, parent) {
    [...el.childNodes].map((child) => {
        if (child.nodeType === 3) {
            // 如果是文本节点
            if (child.textContent.trim().length > 0) {
                // 文本节点不为空
                const textElContainer = new TextElContainer(child.textContent, parent);
                parent.textNodes.push(textElContainer);
            }
        } else {
            // 如果是普通节点
            const container = this.createContainer(global, child);
            const { position, zIndex, opacity, transform } = container.styles;
            if ((position !== 'static' && !isNaN(zIndex)) || opacity < 1 || transform !== 'none') { // 需不需要创建层叠上下文的标志，不理解可以先跳过，下面会讲解
                container.flags = 1;
            }
            parent.elements.push(container);
            this.parseNodeTree(global, child, container);
        }
    });
}
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上述代码中要注意的就是：

• 我们计算 bounds 时需要考虑最外层容器 #app 的偏移量，否则当你页面一滚动，bounds.top 值就会变成负数，就会画到画布上方，于是就会出现空白。
• 文本节点比较特殊，因为文本不是容器，它的样式和位置受父节点影响，所以我们用一个单独的变量 textNodes 来保存。 其实遍历的结果和生成虚拟 dom 是一个挺像的过程。

第二步：按层叠规则分组（重点）

我们知道正常情况下页面是流式布局的，元素从上往下、从左往右进行顺序排列，彼此之间互不重叠。不过有时候这种规则会被打破，比如使用了浮动和定位。所以在一个层叠上下文中元素会根据下面的层叠顺序表来展示（大家应该看过类似的图）： 上图中，background/border 为装饰属性，float 和 block 一般用作布局，inline 则用来展示内容。因为页面中内容最重要，所以 inline 的层叠等级会较高。这个层叠顺序也是我们后面用 canvas 绘制的顺序。前端是障眼法的技术，所以先画哪个再画哪个是很有讲究的。现在我们来简单补充下层叠上下文的概念，大家最有印象的应该就是 z-index 了，其实形成层叠上下文的方法大致有三种：

• 页面的根元素 html 本身就是层叠上下文，称为根层叠上下文
• position 为非 static 并且 z-index 为数值
• css3 中的一些新属性 层叠上下文其实就是 photoshop 中图层的概念，不理解的可以想象成一张透明的纸，页面是由很多张纸叠起来的，每张纸上面又有自己的内容。这里我们以 z-index 为例子，通过下面两张图来加深一下印象，假设页面的 html 结构长下面这个样子： 那么我们可以划分出几个层叠上下文，并且他们是可以嵌套的，就像下面这样： 从上图中可以看出 A-2 的 z-index 为 99，但是它却被 C 盖住了，这是因为他们两个元素不在同一层叠上下文（同一张纸）中，所以不能相互比较，这也是我们经常在开发中遇到的一个问题，把某个元素的 z-index 设置成 9999 了，却没有效果，就是这个原因。事实上一个好的页面应该是很少用 z-index 的，除了全局遮罩会用上。
  额。。。讲了这么多废话，还没说下这步要做什么，因为。。。这个东西不好描述，所以我们也是先看看这步处理之后的样子吧： 接下来要做的其实就是根据层叠规则再次遍历上一步中返回的对象，生成上图的样子。思路很简单，就是如果遇到满足新建层叠上下文的条件（如z-index）就新建一个层叠上下文，否则就在当前层叠上下文中将子元素按层叠规则分组，这里需要自己花点时间品一品，建议配合下面代码食用：

class StackingContext { // 这就是层叠上下文
    constructor(container) {
        this.container = container;
        this.negativeZIndex = []; // zIndex为负的元素
        this.nonInlineLevel = []; // 块级元素
        this.nonPositionedFloats = []; // 浮动元素
        this.inlineLevel = []; // 内联元素
        this.positiveZIndex = []; // z-index大于等于1的元素
        this.zeroOrAutoZIndexOrTransformedOrOpacity = []; // 具有 transform、opacity、zIndex 为 auto 或 0 的元素
    }
}
// 开始按层叠规则划分
parseStackingContext(container) {
    const root = new StackingContext(container);
    this.parseStackTree(container, root);
    return root;
}
parseStackTree(parent, stackingContext) { // 这里简化了一些东西，stackingContext 是当前层叠上下文
    parent.elements.map((child) => { // 开始分组
        if (child.flags) { // 创建新的层叠上下文的标识，上文中有提到（比如在遇到 z-index 的时候会置为 1）
            const stack = new StackingContext(child);
            const zIndex = child.styles.zIndex;
            if (zIndex > 0) { // zIndex 可能是 1、10、100，所以其实不是直接 push，而是要比较之后插入
                stackingContext.positiveZIndex.push(stack);
            } else if (zIndex < 0) {
                stackingContext.negativeZIndex.push(stack);
            } else {
                stackingContext.zeroOrAutoZIndexOrTransformedOrOpacity.push(stack);
            }
            this.parseStackTree(child, stack);
        } else {
            if (child.styles.display.indexOf('inline') >= 0) {
                stackingContext.inlineLevel.push(child);
            } else {
                stackingContext.nonInlineLevel.push(child);
            }
            this.parseStackTree(child, stackingContext);
        }
    });
}
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第三步：创建画布

这个就比较简单了，但是要考虑到 dpr（设备像素比）的影响，这样画布才不会模糊，具体原因可以阅读我的另一篇文章： 关于 canvas 模糊的问题（高清图解），专门讲为什么要这么写，事实上一般也是这么创建画布（把 canvas 放大 dpr 倍）：

createCanvas(el) {
    const { width, height } = el.getBoundingClientRect();
    const dpr = window.devicePixelRatio || 1;

    const canvas = document.createElement('canvas');
    const ctx2d = canvas.getContext('2d');
    canvas.width = Math.round(width * dpr);
    canvas.height = Math.round(height * dpr);
    canvas.style.width = width + 'px';
    canvas.style.height = height + 'px';
    ctx2d.scale(dpr, dpr);

    this.canvas = canvas;
    this.ctx2d = ctx2d;
    return canvas;
}
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第四步：渲染

现在我们已经有了各种数据，接下来只要再遍历一次第二步所返回的层级结果，按顺序依次绘制就可以了。这步难的就是针对不同情况如何转成与之对应的 canvas 语言，需要考虑很多东西的，当然我们这里都是些简单的元素，哈哈哈嗝。

// 根据划分的层级数组，一层一层从下往上绘制，并且转换成相对应的 canvas 绘图语句
render(stack) {
    const { negativeZIndex = [], nonInlineLevel = [], inlineLevel = [], positiveZIndex = [], zeroOrAutoZIndexOrTransformedOrOpacity = [] } = stack;
    this.ctx2d.save();
    // 1、先设置会影响全局的属性，比如 transform 和 opacity
    this.setTransformAndOpacity(stack.container);
    // 2、绘制背景和边框
    this.renderNodeBackgroundAndBorders(stack.container);
    // 3、绘制 zIndex < 0 的元素
    negativeZIndex.map((el) => this.render(el));
    // 4、绘制自身内容
    this.renderNodeContent(stack.container);
    // 5、绘制块状元素
    nonInlineLevel.map((el) => this.renderNode(el));
    // 6、绘制行内元素
    inlineLevel.map((el) => this.renderNode(el));
    // 7、绘制 z-index: auto || 0、transform: none、opacity小于1 的元素
    zeroOrAutoZIndexOrTransformedOrOpacity.map((el) => this.render(el));
    // 8、绘制 zIndex > 0 的元素
    positiveZIndex.map((el) => this.render(el));
    this.ctx2d.restore();
}
// 针对不同元素有不同的渲染方式，也就是开篇提到的方式
renderNodeContent(container) {
    if (container.textNodes.length) {
        container.textNodes.map((text) => this.renderText(text, container.styles));
    } else if (container instanceof ImageElContainer) {
        this.renderImg(container);
    } else if (container instanceof InputElContainer) {
        this.renderInput(container);
    }
}
renderNode(container) {
    this.renderNodeBackgroundAndBorders(container);
    this.renderNodeContent(container);
}
renderText(text, styles) { // 这里只考虑影响字体的几个因素，并不全面
    const { ctx2d } = this;
    ctx2d.save();
    ctx2d.font = `${styles.fontWeight} ${styles.fontSize} ${styles.fontFamily}`;
    ctx2d.fillStyle = styles.color;
    ctx2d.fillText(text.text, text.bounds.left, text.bounds.top);
    ctx2d.restore();
}
renderImg(container) { // 这里直接用页面中的 img 元素进行绘制，所以得等到图片加载完成，不然就看不见图片。正常写法应该是在 img.onload 的回调中进行绘制
    const { ctx2d } = this;
    const { el, bounds, styles } = container;
    ctx2d.drawImage(el, 0, 0, parseInt(styles.width), parseInt(styles.height), bounds.left, bounds.top, bounds.width, bounds.height);
}
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同样说几个注意点：

• 类似 transform 和 opacity 这样的样式会影响自身及其子元素，所以我们需要在渲染一开始的时候就设置画布的全局属性（比如 setTransformAndOpacity 中透明度的设置 ctx2d.globalAlpha = opacity;）
• 对于有 transform 属性的元素，画出来的图形应该是错误的。因为我们一开始获取的位置信息 bounds 就是错误的，我们获取的是元素经过 transform 变换后的位置信息，事实上我们需要的是变换前的位置，所以在一开始遍历的时候需要简单处理下数据，就像下面这样：

class ElContainer {
    constructor(global, el) {
        // 获取位置和大小，如果元素用了 transform，我们需要将其先还原，再获取样式，因为我们没有克隆整个 html，所以这里就这样处理
        const transform = this.styles.transform;
        if (transform !== 'none') el.style.transform = 'none';
        this.bounds = new Bounds(global, el);
        if (transform !== 'none') el.style.transform = transform;
        // ...
    }
}
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• 关于背景和边框的绘制，其实就是算出四个点（点是有顺序的，要么顺时针要么逆时针）画四条线然后进行填充或描边；如果有圆角的话，我们就要画四条线和四段圆弧；另外边框的宽度也可能会影响其内部元素的位置，否则会产生一些偏差，不过我们没有处理，哈哈。
• 关于文本的绘制，细心的同学会发现在一开始的效果图中 canvas 上的文字和 html 的有些出入，比如位置会偏移一点，这是因为文字渲染也是件麻烦事，什么字体、怎么对齐、基线在哪、字间距、行高等各种属性五花八门，所以我们也只是简单处理，也不支持换行。
• 关于图片因为加载需要时间，所以渲染应该是异步的，不然可能就绘制不上（还可能受到跨域、图片过大等影响），这里只是简单的把加载好的 img 拿过来绘制。

那如果我们需要一些其他功能怎么办？经过前面的学习你应该有所了解，比如：

• 有些元素不需要绘制怎么办？加个属性或者加个类（data-html2canvas-ignore），遍历的时候过滤掉就好了。
• 文本有省略号怎么办？这里我们得利用 ctx2d.measureText 这个 api 算出文本宽度再自己拼接上 ...，另外这个 api 只能算宽度，不能算高度，高度需要自己（根据字号、行高等）繁琐的计算下。
• 遇到 canvas 元素咋处理？直接把这个 canvas 绘制过来即可，其他元素呢，有 api 就直接用（比如 svg），没 api 就手写（比如复选框）；属性也是一样的，没有对应的 canvas 实现方式就慢慢手写实现。由此可见从 html 到 canvas 基本上都是要一个个转换到对应写法的，想想就头大，所以会有各种各样的问题是很正常的，即便是像本文这么简单的实现版本。此外还很容易产生一些不可描述的bug，然后你一查又会知道几个生僻的属性，最后就剩无奈了‍♀️（我摊牌了，我不会，搞不动，也不想搞）。 知识看了容易忘，这里我们简单看张流程图回顾一下： ps：其实我觉得最难的是获取位置和样式，不过好在浏览器已经帮我们解决了。

另一种方法（html->svg->canvas）

没兴趣的同学可以跳过这一趴。这种方法相对比较简单，就是把 html 装进 svg 里面，再将 svg 搞到 canvas，因为浏览器有提供相应的 api，所以可以这样搞，当然也有它的局限性，这里只是简单带过下：

• 遍历 dom，把所有外联样式写到内联样式中（因为 svg 需要这样，否则样式无效的）
• 把 html 序列化后拼接到 svg 中，然后导出成图片，就像下面这样：

const svg = `<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="${width}" height="${height}">
                 <foreignObject height="100%" width="100%">${htmlString}</foreignObject>
             </svg>`;
const img = new Image();
img.src = `data:image/svg+xml,${svg}`;
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• 最后把 img 画到画布上即可。

ctx2d.drawImage(img, 0, 0);
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看着简单，实际应用也是问题百出。

结语

好了，上面就是 html2canvas 的两种思路，当然在实际开发中，我们肯定是直接使用 html2canvas。不过这回如果在使用中出了问题，你心里就有底了，你就能估摸个大概为什么有的地方会转不成功，这种情况大概率就是不兼容、不支持、没有对应的转换，所以最好的方案就是把 html 和 css 换种写法，少用一些花里胡哨的样式尤为重要。最后，如果你看过 html2canvas 的 README.md，你会发现这样一句话： 这里是项目地址传送门。顺便附上我 canvas 专栏的另外两篇实战文章：

• 用 canvas 搞一个手势识别？醍醐灌顶
• 用 canvas 来画个函数曲线吧！纵享丝滑

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