初探 jQuery 的 Sizzle 选择器 发布日期：2010年7月15日

作者：yleo77 类别：JavaScript , 前端技术 , 未分类 | 评论(5)

这是一篇关于介绍jQuery Sizzle选择器的文章，由我和obility共同完成。在文中，我们试图用自己的语言配以适量的代码向读者展现出Sizzle在处理选择符时的流程原 理，以及末了以少许文字给你展示出如何借用Sizzle之手实现自定义选择器（也许更标准的叫法叫做过滤符）和它与YUI 选择器的大致比较。

前序

jQuery相比1.2的版本，在内部代码的构造上已经出现了巨大的变化，其之一便是模块的分发.我记得09年在jquery 9月开的一次大会上 john放出的一张ppt上 也指出了当前的jquery下一步目标，不仅仅是除了sizzle选择器的分离，届时core，attribute，css以及 manipulation，包括event也都会独立成单独的js文件.（1.4的文件结构，其实已经分成单独的16 个模块的组成）

随着jQuery被用来构建web app的场合愈来愈多，它的性能自然受到了大部分开发者的高度关注，它的内部实现机理又是如何，比如选择器的实现。

Sizzle ，作为一个独立全新的选择器引擎，出现在jQuery 1.3版本之后，并被John Resig作为一个开源的项目，可以用于其他框架：Mool, Dojo，YUI等。

好了，现在来看为什么Sizzle选择器如此受欢迎，使它能够在常用dom匹配 上都快于其他选择器而让这些框架们都垂青于它。

 

概要

一般选择器的匹配模式（包括jq1.2之前），都是一个顺序的思维方式，在需要递进式匹配时，比如$(‘div span’) 这样的匹配时，执行的操作都是先匹配页面中div然后再匹配它的节点下的span标签，之后返回结果。

Sizzle则采取了相反Right To Left的实现方式，先搜寻页面中所有的span标签，再其后的操作中才去判断它的父节点（包括父节点以上）是否为div，是则压入数组，否则pass，进入下一判断，最后返回该操作序列。

另外，在很多细节上也进行了优化。

浅析源码

在探索 $ 符 和 Sizzle的协同工作原理前，先引用一张图片.

开始吧。（$符在这里不作过多的介绍）.

当我们给$符传递进一个参数（也可能是多个）时，此时它会根据参数的类型（domElement | string | fn | array）进入不同的流程，在此，重点看 string 类型的处理，因为只有它才可以触发Sizzle。首先调用正则匹配看是否为创建dom节点的操作，然后看是否为简单id匹配，这一步也由正则匹配完成，否 则进入jQuery.fn.find()函数，由此进入Sizzle的天地。

当进入Sizzle时，一般情况下会配备三参：所要匹配的选择符，上下文，匹配的结果集。调用正则对传入的selector做一次”预匹配”.

var
 chunker
 =
 /((?:\((?:\([^()]+\)|[^()]+)+\)|\[(?:\[[^[\]]*\]|['"][^'"]*['"]|[^[\]'"]+)+\]|\\.|[^ >+~,(\[\\]+)+|[>+~])(\s*,\s*)?/g
,

让我们看一下一个简单选择器的实现过程：比如 div > p。我们要先找出符合条件的div[div]，再找出符合条件的p[p]，最后在上下文里[div]过滤出符合条件”>”的p[p];抽象一点的说法就是：在已知的上下文 里，根据关系 找出相应的节点 。他们靠关系联系起来。那么对于选择器的操作也就是根据关系来分组。一次次缩小上下文，直到找出符合条件的节点。

回到我们的话题，还是先看看这个令人费解的正则，相信你会有更好的分析方法，但是眼下，我还是一点点的拆分，让它表达的更清晰一点。先按照分组拆，即():

((?:\((?:\([^()]+\)|[^()]+)+\)|\[(?:\[[^\[\]]*\]|['"][^'"]*['"]|[^\[\]'"]+)+\]|\\.|[^ >+~,(\[\\]+)+|[>+~])

(\s*,\s*)?

((?:.|\r|\n)*)

第一行还是有点长，用’|'拆分它:

1. (?:\((?:\([^()]+\)
2.[^()]+)+\)
3. \[(?:\[[^[\]]*\]
4. [^[\]]+)+\]|\\.
5.[^ >+~,(\[]+)+
6.[>+~]

对于如div > p。会得到数组结果['div','>','p']。

对于更复杂的选择器，如div.classname > p.classname。会得到结果['div.classname','>','p.classname']。

对于具有合并的‘,’,只是递归调用下获取结果再合并而已。过程开始变得简单起来。

对于普通的解析过程，我们遵循着从左到右的顺序即可完成我们的目标。

让我们总结下步骤：

1.先查找页面上所有的div 

2.循环所有的div，查找每个div下的p  

3.合并结果

Sizzle用了截然相反的步骤：

1.先查找页面上所有的p 

2.循环所有的p，查找每个p的父元素
  1.如果不是div，遍历上一层。
  2.如果已经是顶层，排除此p。
  3.如果是div，则保存此p元素。

由子元素来查找父元素，能得到更好的效率。看，打破常规思维后不仅步骤更简单了，而且效率上也得到了些许提升。

所有的选择器都可以这样解析吗？不是，采用right -> left的顺序是有前提条件的：没有位置关系的约束。

比如如下这段html：

<div

>

<p

 id
=
"p1"
>
p1content
<p

 id
=
"p2"
>
p2content
</
div

>

<div

>

<p

 id
=
"p3"
>
p3content
<p

 id
=
"p4"
>
p4content
</
div

>

对于选择器：$(“div p:first”)只会返回["#p1"]

而$(“div p:first-child”)则返回["#p1", "#p3"]

两者的区别在于位置filter的结果依赖于它前面的selector解析的结果，而其它 filter，只依赖于当前元素本身，就可以判断它是否满足filter。

那Sizzle是通过什么来判定进入哪一个流程呢，答案是origPOS的正则匹配,origPos指向了Expr中match对象的POS属性,而POS中存储了五花八门的位置类约束，如下：

/:(nth|eq|gt|lt|first|last|even|odd)(?:\((\d*)\))?(?=[^-]|$)/     //POS的值

这样一来，第一步的流程判断就已明朗。

当处于1的情况时:

首先根据需要对当前处理的A数组元素进行一系列修正操作（Expr.relative主刀）。然后调用posProcess函数对修复后的元素进行匹配.

其中，还需一层判断，如果有层级约束，eg ‘>,’:input’ 会转化为 ‘> :input’,因为在最初调用chunker进行预匹配的时候，这些是会被分割为单个数组元素的，但在这里需要将它们做一次合并，这是由 posProcess所处理的数据格式所决定的

源码片段a: — posProcess函数匹配核心

//如果存在伪类选择符，从selector中移除，并保存在later中

// 这样一来，匹配对象便分离出来：selector（简单选择符存储器）和later（伪类选择符存储器）。

while
 (
 (
match =
 Expr.match
.PSEUDO
.exec
(
 selector )
)
 )
 {

    later +=
 match[
0]
;

    selector =
 selector.replace
(
 Expr.match
.PSEUDO
,
 ""
 )
;

}

//构造selector，并调用Sizzle进行匹配,将结果存储在tmpSet中

selector =
 Expr.relative
[
selector]
 ?
 selector +
 "*"
 :
 selector;

for
 (
 var
 i =
 0,
 l =
 root.length
;
 i <
 l;
 i++
 )
 {

    Sizzle(
 selector,
 root[
i]
,
 tmpSet )
;

}

// 最后便是filter的过滤

return
 Sizzle.filter
(
 later,
 tmpSet )
;

源码片段b: — 对预匹配后的数组A中元素的处理

//这个为特例，被正则分割的A数组长度为2，则合并数组元素，上下文则原封不动为Sizzle传递进来的context。

if
 (
 parts.length
 ===
 2 &
amp;&
amp;
 Expr.relative
[
 parts[
0
]
 ]
 )
 {

    // 完成一次匹配， 由posProcess 内部调用 filter进行匹配

    // 但在匹配前，完成了一次连接选择符的操作

    // 存入set，注 set 当前还不是最终的结果，其这里的set和上面的tmpSet一样，都是一个"暂时性"的结果集

    set =
 posProcess(
 parts[
0]
 +
 parts[
1]
,
 context )
;

源码片段c: — 如果存在位置约束关系， 正向匹配。

set =
 Expr.relative
[
 parts[
0
]
 ]
 ?

    [
 context ]
 :

    // 否则对队列首元素进行一次简单匹配操作

    Sizzle(
 parts.shift
(
)
,
 context )
;

分析Expr.relative，可以看出，它包含了4种dom元素间关系的判断，分别是 “+”, “>”, “”, “~”

每一轮的匹配，都会先判断A数组的首元素是不是代表tag间关系符(+,>等) ，而做后续处理.同时对A数组进行循环，依次做类似的处理

源码片段d — 对A数组(parts)的循环处理及后续

while
 (
 parts.length
 )
 {

    // 依次对 所匹配到的 数组中元素进行 递进匹配

    selector =
 parts.shift
(
)
;

    //   '>'  -> '>input' 的形式

    if
 (
 Expr.relative
[
 selector ]
 )

        selector +=
 parts.shift
(
)
;


    set =
 posProcess(
 selector,
 set )
;

当处于2的情况时:

就有着不同之处,先看小片代码

源码片段e: — 根据当前流程设置ret(两种情况)

//为ret绑定正确的返回值

var
 ret =
 seed ?
       //seed 为上一次调用sizzle返回值， 即前文中提到的set|tmpset

    //将预匹配后的A数组(parts)中的最后元素设置为ret的expr属性，set属性设为上一次匹配的结果集。

    {
 expr:
 parts.pop
(
)
,
 set:
 makeArray(
seed)
 }
 :

    //如果是第一次调用，则进行匹配操作,调用find函数

    // 以parts数组最末元素为当前选择符，进行匹配操作，同时设置与之相关的context

    Sizzle.find
(
 parts.pop
(
)
,
 parts.length
 ===
 1 &
amp;&
amp;
 context.parentNode
 ?
 context.parentNode
 :
 context,
 isXML(
context)
 )
;

2的情况为一般逻辑处理，从这小段代码便可得到Sizzle的匹配机制，每一次的调用都以数组末元素为基准，以上一次（或预设context）为上下文约束关系以右到左的匹配,最后返回匹配结果。结合了DOM结构的特性，性能上也得到了大幅的提升。

我们知道选择器的类型是有效率差别的，id选择器效率最高，其次是class、name、tag、最后是最差的*表达式。在Sizzle.find 函数中，会按照这个效率的顺序查找元素，如果没有id就找class，依次下去。当然，class的支持需要方法 getElementsByClassName。如果没有，就只好从id跳到name。

if
 (
 document.getElementsByClassName
 &
amp;&
amp;
 document.documentElement
.getElementsByClassName
 )
 (
function
(
)
{

    // ...

    // 如果支持直接获取，则将获取class的方法 直接添加进 Expr.order中   ['ID', 'NAME', 'TAG']

    Expr.order
.splice
(
1
,
 0
,
 "CLASS"
)
;

    //同时在find中追加对class的获取

    Expr.find
.CLASS
 =
 function
(
match,
 context,
 isXML)
 {

        if
 (
 typeof
 context.getElementsByClassName
 !==
 "undefined"
 &
amp;&
amp;
 !
isXML )
 {

            return
 context.getElementsByClassName
(
match[
1]
)
;

        }

    }
;

}
)
(
)
;

在Sizzle.find函数中，做了一系列的逻辑判断，来保证返回结果的正确性，首先在进入find时，保证了expr不为空的，然后根据表达式 类型(id|name|tag|class?)来选择与之对应的匹配分支进行实现，最后再做适当的收尾工作，将返回结果定义为对象，来移交给 filter,完成整个流程。

源码片段f: — find 函数核心

//order: [ "ID", "NAME", "TAG" ]

// 当然，如果浏览器支持对class的直接获取时，order中就会出现class的相关匹配规则

for
 (
 var
 i =
 0,
 l =
 Expr.order
.length
;
 i <
 l;
 i++
 )
 {

    var
 type =
 Expr.order
[
i]
,
 match;

    // 根据 type 对所传进来的expr 进行正则匹配

    // match中通过正则限制了这三类匹配方式的条件。

    // 1. ID: /#((?:[\w\u00c0-\uFFFF_-]|\\.)+)/,

    // 2. NAME: /\[name=['"]*((?:[\w\u00c0-\uFFFF_-]|\\.)+)['"]*\]/,

    // 3. TAG: /^((?:[\w\u00c0-\uFFFF\*_-]|\\.)+)/,

    if
 (
 (
match =
 Expr.match
[
 type ]
.exec
(
 expr )
)
 )
 {

        var
 left =
 RegExp.leftContext
;

        //保证返回结果的正确性，如果存在\，则删除

        if
 (
 left.substr
(
 left.length
 -
 1
 )
 !==
 "\\
"
 )
 {

            match[
1]
 =
 (
match[
1]
 ||
 ""
)
.replace
(
/\\/g
,
 ""
)
;

            // 根据type调用 sizzle.selector.find方法获取结果集。

            set =
 Expr.find
[
 type ]
(
 match,
 context,
 isXML )
;

            if
 (
 set !=
 null
 )
 {

                //如果匹配成功，删除已经匹配的expr

                expr =
 expr.replace
(
 Expr.match
[
 type ]
,
 ""
 )
;

                break
;

            }

        }

    }

}


return
 {
set:
 set,
 expr:
 expr}
;

}
;

在所返回的对象中，expr的作用便是为了辅佐filter这把大器所需要完成任务的工具,到此就可以调用Sizzle.filter对ret.set再做一次精确匹配(匹配规则即ret.expr),以及tag间的位置约束关系的匹配（这部分同1中类似）.

源码片段g: — 和源码片段d有类似之处。不作详述

    while
 (
 parts.length
 )
 {

        var
 cur =
 parts.pop
(
)
,
 pop =
 cur;

        // 是否存在 类似这样的匹配 eg:  '+',  '>'等

        if
 (
 !
Expr.relative
[
 cur ]
 )
 {

            cur =
 ""
;

        }
 else
 {

            //如果存在层间关系的约束  则修复 cur 和pop的指向

            // eg  ['div', '+', 'span'] =>   pop = div;  cur = '+'; 并进入 relative的匹配。

            pop =
 parts.pop
(
)
;

        }

        //  确保拥有上下文 代码略过

        Expr.relative
[
 cur ]
(
 checkSet,
 pop,
 isXML(
context)
 )
;

    }

之后便接近sizzle尾声：结果集的处理(将所匹配的结果set 追加进 result中)。当然，如果有多表达式,便会再一次调用。

实例

以’div > span p span:last’这个选择符为例，看看它的调用链是如何顺次完成的。

根据对源码的剖析，理解如下：

1. jquery.init -> jquery.prototype.find
2. 进入Sizzle(对xml的判断) -> 设置parts数组等在匹配中所需要的元素 -> 根据数组长度以及调用origPos进行判断，来决定进入哪个分支，在这个实例下进入分支1
3. 循环调用Sizzle进行匹配，将结果存入set中(因为在这一过程中是循环调用，所以对Sizzle的判断也是需要多次，进入哪一分支当然也会 是不一样的，比如第二轮循环判断则进入分支2中进行处理) ,对于>号的处理，也会将它合并在其后的span中，构成新的选择符 ‘>span’,然后进入Expr.relative进行匹配，同时调用posProcess。
4. 调用Sizzle.find 匹配除伪类以外的部分(即这里的选择器不包含:last),首先会调用Expr.find的find方法来判断是否为哪一类匹配，在这一实例中，为TAG匹配。
5. 对从4步中生成的对象进行过滤,匹配’>'(这一步的匹配是由Sizzle.filter触发，由Expr.relative完成),而在 匹配’span:last’时则由posProcess来触发，设置later值(:first)以及selector(span)，对span的匹配和 4步骤一样，重复匹配，而对:first的匹配则是第5步的重头戏，也就是调用Sizzle.filter来完成, 由此便生成了最后的匹配结果。

对于有‘,’这样需要合并的选择器，Sizzle在获取结果后会按照文档流进行排序。所以，你可能会遇到这样的问题：把一个结果集append到新的节点后，新的节点可能不会按照你书写的选择器的顺序出现。

以上，可以得出以下结论：大致通过如下步骤来完成：

1.对表达式分组。
2.选择合适的处理顺序。
3.在当前的上下文里过滤要找的节点。并更新上下文。重复这一过程，直到结尾。
4.对结果排序，如果需要的话。
5.返回结果数组。

前向兼容

querySelectorAll

其实不止这一处，在Sizzle的API手册 中Internal部分的find 函数（与filter构成了Sizzle的两把宝剑），在传递进该方法的参数可以用 querySelectorAll() （依赖于当前的浏览器执行环境） 直接获取时，它则直接调用该方法，既拥有了向前兼容的特性，又达到了速度的提升。

虽然有些环境实现了方法querySelectorAll，但是会有bug。

//如果当前document 支持 querySelectorAll方法,则将浏览器可以完成的匹配完全交给浏览器

if
 (
 document.querySelectorAll
 )
 (
function
(
)
{

    var
 oldSizzle =
 Sizzle;

    // 解决Safari bug 略过 ...

    Sizzle =
 function
(
query,
 context,
 extra,
 seed)
{

        context =
 context ||
 document;


    // 因为querySelectorAll 在domElement 节点上操作时，存在bug 所以多了这样的判断

    // bug info: http://ejohn.org/blog/thoughts-on-queryselectorall/

        if
 (
 !
seed &
amp;&
amp;
 context.nodeType
 ===
 9 &
amp;&
amp;
 !
isXML(
context)
 )
 {

            return
 makeArray(
 context.querySelectorAll
(
query)
,
 extra )
;

        }

        // querySelectorAll 可用则直接返回结果，否则才调用 sizzle

        return
 oldSizzle(
query,
 context,
 extra,
 seed)
;

    }
;


    // oldSizzle 方法追加进 新的 Sizzle 中


}
)
(
)
;

对于任何一个开发者，我想，若浏览器原生已提供了实现方法，他都不会去高效而求繁琐吧。这一点在Sizzle中得到了充分的体现，总是尽可能的使用 相应环境下已实现的原生方法。所以在IE的低版本中(比如IE6)Sizzle的表现更加出众，在高级的浏览器中的对比却没有那么大的差别。

扩展

如何定义自己的选择器呢.如果项目中频繁使用某些过滤规则，是不是把它作为一个选择器更有效呢。
既然javascript的对象可以任意扩充，只要我们访问得到，那么我们就可以很轻松得创建出自己的选择器

在jQuery.expr.filter对象中，有很多内置的选择器，比如 ‘disabled’,'text’,那我们就扩充它,比如，想寻找包含span的div元素

// filter的简写  ':'

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

$.extend
(
$.expr
[
':'
]
,
 {

    hasSpan:
 function
(
e)
 {

       return
 $(
e)
.find
(
'span'
)
.length
 >
 0
;

    }

}
)
;

这样，我们就拥有了 ‘:hasSpan’ 的选择器，使用当然和默认的一样。

//直接用就可以了

$(
'div:hasSpan'
)
....

比较

再拾YUI3，在经过大幅度变化，以全新姿态出现，从选择器上的执行上效率不逊色于Sizzle几毫，初看YUI时就一直对它的模块细粒度化赞不绝 口，但是从如我这样的实用主义者的角度来看，选择器就应该是一个单独的模块，就如同jQuery分离而出的Sizzle。但在YUI term眼里，为了让代码的组织结构看上去更加的理想化，更加具有”YUI3“的特色，将之在代码结构上又细分出一二三，比起Sizzle的简洁，它显得 太过学院派。

除此，在选择器的扩展上，sizzle表现胜于YUI3 selector，在实现css1~css3选择器的基础上，又对常用的功能进行了扩展。比如对表单元素快捷操作。据我所知，开发者对这类型选择器的使用 频率并不是想象中那么低。既然有了模块的细分，为什么不将这部分作为一个可扩充性的功能点模块融入框架中呢。Sizzle于开发者就如同一块可口味佳的点 心，满足我们各式各样的胃口，简洁，不失其功能的强劲，这点非常值得称道。

总得来看，Sizzle与YUI就好象一个面向实际与理想主义的比较。这里没有对错之分，从不同角度来看，都能略窥其各自的禅意。前者从如何为开发 者带来便利的角度考虑，让开发者实时觉得它的简单可信赖。后者，也寄托了自己对web的构想，如果浏览器原生全部支持css3-selector，那岂不 是完全不用引入该模块了，不过我想，真到那时候，各框架也都会有很大的变化了，只是我对这一天的到来抱有比较消极的态度，这是后话。

总结

本文从总体上讨论了jQuery之Sizzle选择器的实现原理，通过一个初步的流程分析，让各位读者对此有一个大致印象，毫无疑问，更深层次的匹配，也只是它的递归调用，再匹配而已。

这里，没有做与其他框架在效率上的比较，如果你还对它的效率还有所怀疑的话，你可以自行 比较。

如果你感兴趣，更推荐你继续去探索在1.4中着重优化的api源码，或许，会给你更多的启示

思考

从jQuery的角度来讲，Sizzle的出现随之也带来了web上的一些新的局面，在追求效率的同时，即使是这类单种子模式的库也是需要将之分离开来，来设计成能够独立使用，独立维护的引擎。

从选择器的角度来讲，Sizzle这次算法的提升，我初步的结论是它结合了DOM这一特定的数据结构，使其每次的匹配能够更精准,以此获得引擎效率上的提升。

我们可否多想想，在思维的开拓上能给我们留下多少财富。很多问题的解决，在换一种新的思维方式后，是不是常常会有柳暗花明的感觉呢。

相关参考：

W3C css selector:CSS1 ,CSS2 ,CSS3

CSS Support History -Brian Wilson

CSS Selectors and Pseudo Selectors and browser support – kimblim.dk

Javascript CSS Selector Engine Timeline – Paul Irish