jQuery :技术解密（六）

2.4 解析 jQuery 选择器引擎 Sizzle

jQuery 从 1.3 版本开始，使用了新的选择器引擎 Sizzle(官方网址 http://sizzlejs.com) 。Sizzle 是 jQuery 作者 John Resig 开发的 DOM 选择器引擎 (Dom Selector Engine)，速度号称业界第一。而且它有一个重要的特点就是 Sizzle 是完全独立于 jQuery 的，如果用户不想用 jQuery ，还可以只用 Sizzle 。

Sizzle 选择器引擎目前成为 jQuery 框架默认的选择器引擎，相比原来的 jQuery 引擎，速度有很大的提升，如图 2.3 所示的各种选择器执行效率的对比。

2.4.1 回顾CSS的选择器

在解析 jQuery 选择器引擎 Sizzle 之前，我们不妨回顾一下 CSS 的选择器 (CSS selector) 。CSS选择器可以分为三种基本类型：ID选择器 (#id)、Class选择器(.class)和类型(type)选择器(p)。

另外，CSS还支持高级选择器，如属性选择器 (attribute)、伪类或伪对象选择器 (Pseudo Classes) 等。这些都是单一的选择器，可以在应用中把它们组合起来，形成组合选择器，如 div#id，div:last-child。组合型选择器又包括多种关系形式，如包含关系、并列关系、相邻关系和父子关系等。

2.4.2 解析 jQuery 选择器引擎的设计思路

尽管 jQuery 选择器引擎 Sizzle 非常复杂，功能也非常强大，但是它们都是建立在 JavaScript 已定义的方法或属性基础上来实现的。这主要包括元素的 getElementsByTagName() 和 getElementById() 方法，以及元素的 childNodes、firstChild、lastChild、nextSibling、parentNode 和 previousSibling 属性。借助这些方法和属性可以直接或间接地选择相匹配的 DOM 元素。

为了方便讲解，我们结合一个选择器进行说明。选择器代码如下所示。

$("div.red");

这是一个复合选择器，一搬读者可以这样分析：在DOM文档树中找到 class 属性等于 "red" 的 div 元素。即一步到位，直接从DOM文档树中选择所需要的元素。实际上，如果根据选择器引擎的工作方式，可以把这个字符串拆分成两步走。

• 第一步，根据 document.getElementsByTagName() 方法选择文档树中的 div 元素集合。
• 第二步，根据其 class 是否等于 "red" 进行判断，把不等于该值的元素从结果集中去掉。

不仅是这个选择器，对于所有形式的复合选择器，都可以根据这种思路来拆分选择器，然后分别完成每一部分的操作。

不过，对于 jQuery 选择器引擎来说，不同版本在设计思路上也存在一些细微的区别。例如，针对下面的选择器：

$("div p");

早期的 jQuery 选择器是根据下面的步骤进行解析的。

• 第一步，根据 document.getElementsByTagName() 方法选择文档树中的 div 元素集合。
• 第二步，迭代 div 元素集合，在所有的 div 元素中查找每个 div 元素下的 p 元素。
• 第三步，合并结果。

而 Sizzle 选择器适当调整了解析的顺序。

• 第一步，根据 document.getElementsByTagName() 方法选择文档树中的 p 元素集合。
• 第二步，迭代 p 元素集合，在所有的 p 元素中查找每个 p 元素的父级元素。
• 第三步，检测父级元素。如果不是 div 元素，则遍历上一级元素；如果迭代到文档树的顶层，则排除该 p 元素；如果是 div 元素，则保存该 p 元素。

经过比较可以看到，Sizzle 选择器放弃了合并结果操作，直接在遍历过程中过滤元素，所以导致查找速度大幅提升。

初步把握了 jQuery 选择器的基本工作原理，那么我们就可以了解 jQuery  在匹配元素时是如何工作的。例如，对于 $("div[id=value]");选择器，我们知道 JavaScript 先匹配 div 元素，然后再判断 div 元素的 id 属性是否等于 value ，如果不等于就从结果集中删除掉。而对于 $("div#value"); 选择器也是一样，可以看到 div#value 与 div[id=value] 是完全相同的操作。同样， div.class 也可以转换为属性选择符进行操作。

2.4.3 选择器和过滤器

根据上面的分析，我们可以把 CSS选择器拆分为两大组成部分，或者说可以把选择器分为以下两类。

• 第一类，选择器 (selector) 。即根据给定的选择符，从 DOM 文档树找到相关的元素节点，并存储到结果集中。
• 第二类，过滤器 (filter) 。根据表达式的条件，在结果集中过滤元素。

于是，这里就有一个技术难题：哪些选择符适合选择器(selector)，哪些选择符适合过滤器(filter) ?

由于可以直接使用 document.getElementsByTagName() 方法进行选择，因此对于类型选择器来说，直接使用选择即可。

类型选择器相互之间还可以组成各种形式的复合选择器。例如：

*

E F

E~F

E+F

E>F

E/F

E

虽然这些特殊形式的类型选择器由多个选择器构成，但是它们都可以从文档中直接选择，故我们可以统一把它们归为选择器类型。而对于 ID 选择器和 Class 选择器来说：

• 如果它们在 selector 字符串的起始位置，那么它们也可以完成选择功能。例如 $("#id");、$(".class");。
• 如果它们不在起始位置，那么就应该作为筛选器实现。例如 $("div#id"); 、$("div.class"); 。

实际上，由于 ID 选择器可以直接调用 JavaScript 的 document.getElementById() 方法进行选择。但是对于 Class 选择器来说，由于它无法直接进行选择，因此，我们可以把ID选择器视为选择器，而把 Class 选择器视为过滤器。

对于 Class 选择器来说，还可以把它转换为 "*.class" 形式。其中的 "*" 表示先选取范围内所有的元素，然后再进行过滤，这样就可以实现统一的编程接口。

对于属性选择器、伪类选择器来说，它们只能够附在其他选择器后面使用，如果单独使用，则可以通过在前面添加 * 标签，以便设计成统一的语法格式，以方便选择器引擎的工作。它们与 Class 选择器的工作方式是相同的，即都视为过滤器。

例如，对于下面这个复杂的选择器来说，包含了类型选择器、Class选择器、ID选择器、属性选择器和伪类选择器。

$("div.red:nth-child(odd)[title=bar]#wrap p");

jQuery 解析的步骤如下。

第一步，选择 DOM 文档树中所有的 p 元素，建立初步结果集。

第二步，在结果集中，选择父级元素为 div 的元素，形成新的结果集。

第三步，在新的结果集中筛选class属性为 red 的元素

第四步，解析伪类选择器 :nth-child(odd)，在结果集中筛选元素的子元素为偶数的元素。

第五步，解析属性选择器 [title=bar] ，在结果集中筛选元素的 title 属性为 bar 的元素。

第六步，在结果集中筛选 id 等于 wrap 的元素。

2.4.4 Sizzle 引擎结构

jQuery 的CSS 选择器引擎 Sizzle 共有 1000 多行代码，占据了 jQuery 框架四分之一的份额。 这些代码被直接调用的匿名函数封装在一个独立的空间中，外界是无法访问的。通过下面代码可以把引擎接口传递给 jQuery 空间下的四个公共函数。

jQuery.find = Sizzle;

jQuery.filter = Sizzle.filter;

jQuery.expr = Sizzle.selectors;

jQuery.expr[":"] = jQuery.expr.filters;

Sizzle 引擎在jQuery 框架中的位置犹如咽喉，起到了核心作用，如图 2.4 所示。在下面的 jQuery 选择器逻辑流程图中， 首先，对传入的选择符参数进行过滤， 只有是表达式字符串时，才会进入 jQuery.fn.find() 入口 ，然后进入 Sizzle 接口 (jQuery.find()) ，在 Sizzle 构造器中分别调用 Sizzle.find() 和 Sizzle.filter() 函数完成选择和过滤操作。

在选择 (Sizzle.find()) 和过滤 (Sizzle.filter()) 操作过程中，都会经过这样的处理流程：匹配简单的选择器类型 (To match singleselector type) 。

ID 选择器

Name

Class 选择器

类型选择器

........

对于选择器 (Sizzle.find()) 来说，它会调用 Expr.find[type] ，而对于过滤器 (Sizzle.filter()) 来说，它会调用 Expr.filter[type]，最后分别返回 Sizzle.find() 和 Sizzle.filter()。

在Sizzle.filter() 过程中，它还需要检测关系选择符是否存在 (To check any relative exisits?) 。如果存在，则调用 Expr.relative[]，最后返回结果集。

下面对 Sizzle 引擎的主体结构进行简单的分析。

 <script type="text/javascript">
 /*!
  * Sizzle CSS Selector Engine - v0.9.3
  *  Copyright 2009, The Dojo Foundation
  *  Released under the MIT, BSD, and GPL Licenses.
  *  More information: http://sizzlejs.com/
  */

 // 把 Sizzle 引擎封装在一个独立的空间中
 (function(){
 // 定义用于块识别器的正则表达式
 var chunker = /((?: (?:\([()]+ |[^()]+)+\)| 
      
       (?:\[[[  
      ]*\]|['"][^'"]*['"]|[^[\]'"]+)+\]|\\.|[^ >+~,(\[\\]+)+|[>+~])(\s*,\s*)?/g,
     done = 0,
     toString = Object.prototype.toString;
 // Sizzle 选择器引擎构造器函数
 // 参数说明：
 // selector: 选择器字符串
 // context: 上下文
 // results: 结果集
 // seed: 种子
 var Sizzle = function(selector, context, results, seed) {
     // 省略的函数体
 };
 // Sizzle 匹配函数
 // 参数说明：
 // expr: 匹配表达式
 // set: 条件设置选项
 Sizzle.matches = function(expr, set){
     return Sizzle(expr, null, null, set);
 };
 // Sizzle 查询函数
 // 参数说明：
 // expr: 查询表达式
 // context: 上下文
 // isXML: 检测函数
 Sizzle.find = function(expr, context, isXML){
     // 省略的函数体
 };
 // Sizzle 过滤函数
 // 参数说明：
 // expr: 过滤表达式
 // set: 条件设置选项
 // inplace: 包含项
 // not: 排除项
 Sizzle.filter = function(expr, set, inplace, not){
     // 省略的函数体
 };
 // Sizzle 表达式对象
 // 列举所用的各种匹配表达式
 var Expr = Sizzle.selectors = {
     // 省略成员属性
 };
 // 省略其他辅助性工具函数和逻辑代码暴露的接口
 jQuery.find = Sizzle;
 jQuery.filter = Sizzle.filter;
 jQuery.expr = Sizzle.selectors;
 jQuery.expr[":"] = jQuery.expr.filters;
 // 定义的公共函数
 Sizzle.selectors.filters.hidden = function(elem){};
 Sizzle.selectors.filters.visible = function(elem){};
 Sizzle.selectors.filters.animated = function(elem){};
 jQuery.multiFilter = function(expr, elems, not){};
 jQuery.dir = function(elem, dir){};
 jQuery.nth = function(cur, result, dir, elem){};
 jQuery.sibling = function(n, elem){};
 return;
 window.Sizzle = Sizzle;
 })();
 </script>

通过上面的结构分析，可以看到 Sizzle 引擎主要包括一个构造器 Sizzle()，三个核心功能函数 matches()、find() 和 filter() ，以及一个表达式对象 selectors 。下面分别对它们进行讲解。