奇技淫巧之当你不得不 decode HTML Entity 字符串 - 哈喽比特

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导语 | 在 HTML 中遇到一些类似“<”，“>”等符号与标签混合的 case 时，通常做法是用 HTML Entity 对符号做一层转义编码，但这在某些场景下会遇到一些 bug，本文介绍一种针对此类 bug 的另类处理姿势。

从一个 bug 说起

某天产品反馈了一个问题，业务一页面的富文本展示有问题，管理后台输入的是 " a<b<c，但最终页面只展示出 a。定位发现富文本渲染存在一个问题逻辑，它针对管理后台输入的 HTML Entity 字符做了还原，在输入一些类似 HTML 标签的字符时，浏览器在展示时将输入识别成 HTML 标签，结果这部分字符便凭空消失。

此处的富文本渲染流程：

HTML 输入 --> Entity decode --> dangerouslySetInnerHTML --> DOM --> 最终 UI

当 HTML 输入类似这样的格式： a<b<c，Decode 以后它变成了 >a<b<c，导致后面的 <b<c 被识别成了 HTML 的 Tag，只留下 a 在节点中：

解决这个问题，最直接的办法自然是拿掉 Entity decode 这一步骤，但实际操作时陷入一尴尬境地：这段逻辑属于积淀多年的历史代码，被众多地方引用，改动影响范围过大，且带来很大的测试工作量，不敢轻举妄动。

从稳妥的角度出发，既然难以干掉，在有机会赶上大规模测试前，那么是否可以先简单上一个对冲的机制？以此抵消 Entity decode 的作用，产生预期内的 UI 效果；并把改动控制在问题模块内，不影响到其他引用此渲染逻辑的模块，从而让测试工作量变得可控。

修改后的富文本渲染流程类似：

HTML 输入 --> 【特殊处理】 --> Entity decode --> dangerouslySetInnerHTML --> DOM --> 最终 UI

实验表明，确实可以！

理论学习

关于这个【特殊处理】逻辑的实现，直接针对会出问题的场景做个替换，是最朴实简单粗暴的想法。但这本身治标不治本，且还带着引发新的问题的担忧。我们能否从本质角度，一次处理完所有可能的 case？

HTML 存在的意义，并非它各种奇奇怪怪的语法，更核心的点在于描述要让浏览器构造一个什么样的 DOM 树，所以我们的关注点放在浏览器解析 HTML 的过程上。根据 WHATWG 的文档，结合一点点的编译原理知识，可以明确这里基本的工作模式：读取输入字符流，然后通过 Tokenizer（词法分析器）分析词法结构，构建起 DOM。

Tokenizer 分析的过程，涉及到「有限状态机」的概念。大致来说，Tokenizer 内部维护了一个状态机，定义了 HTML 解析过程涉及到的所有状态，从前往后一个个读取字符，一步步跳转到不同的状态。浏览器引擎也专门在内部维护了一套 DOM 树，当解析状态机进入其中的特定状态，状态机产生新的 Token，触发 Tree Construction 步骤，填充完善 DOM 树结构。当字符流读取结束，DOM 树也最终确定下来。

WHATWG HTML5 文档为我们提供了完整的解析流程与状态机定义。其中与这里的标签解析场景相关最关键的是 Tag open state 与End tag open state。解析器从Data state状态开始，输入下一个字符是 < 时，状态进入 open state 状态。紧接着下一个字符的输入非常关键，决定了是否开始按照标签解析。

由定义文档了解到，Tag open state 的下一个输入可能跳转的状态分为以下 6 种情况：

其中 U+xxxxF 代表的是十六进制 Unicode 字符，我们可以适当放弃一些极度精确的严谨性，从直观的角度我们大体可以这么展开：

! 感叹号：跳转到 markup declaration open state （针对 <!DOCTYPE html> / \ / <[CDATA[ 等情况）
/ 斜杠：跳转到 end tag open state（针对关闭标签场景，如 </div>）
ASCII 大小写字母：进入 tag name state，按照标签解析
? 问号：解析异常，产生一个空的注释节点，转向 bogus comment state 重新解析（Reconsume，注释继续包含？号）
EOF 结束输入：输出 < 号（此时没有更多的输入了）
其他情况：输出 < 号（此时产生一个 invalid first character of tag name 异常信号，但不影响工作）

从文档看，只要我们保证 < 以后不出现情况 1-4，Tokenizer 就不会进入标签解析的状态，不产生新的节点，直接展示原文，也就避免了标签结构不匹配导致显示不完全的情况。

hack 实战

从理论上可以跑通，现实落地中我们如何快速验证这个想法、确认合适的字符串替换方案呢？除了写一些 HTML 代码通过不断编辑 - 刷新验证外，还可借助 DevTools Elements 面板的 Edit as HTML 功能去实时编辑调试。

但这都不够直观，只靠观察与猜测还是有些繁琐。我想要做的是针对 WHATWG HTML5 标准解析器的 hack，WHATWG HTML5 Spec 既然是一个标准，或许会有人会基于此做一些不依赖浏览器的 HTML5 解析方案？带着这个问题，简单搜索了下，发现针对 Node.js 做的 HTML5 代码解析器 parse5；顺着项目主页的 Online Playground，还找到一个叫 AST Explorer 的网站。好家伙！这下可以直接观察某 HTML 文本所产生的 DOM 树了，感谢社区。

以这段代码为例：

<!DOCTYPE html>
<html>
  <head>
    <meta charset="utf-8">
    <title>Test</title>
  </head>
  <body>
    <h1>我的第一个标题</h1>
    <p>我的第一个段落。</p>
  </body>
</html>

通过 AST Explorer，这段代码产生的 DOM 树的细节可以说是一览无余：

输入有问题的 a<b<c，观察发现其产生的是一个名为 b<c< ，带一个 p 属性的节点，与标准文档的描述一致。

继续脑洞替换策略：原则上不希望影响 UI；我们在 < 与会产生 tag 的字符之间，加一个不会在渲染树产生节点的空注释节点即可，效果如下。

HTML 输入：a<b<c

效果：

显示也符合预期：

篇幅有限，其他几种情况生成的 Node 暂且不表（<! / <? / </，以及它们的组合），有兴趣的读者可以自行尝试 :P

再补充完善一些关于 Entity 的细节，得到最终解决方案，在实体编码前加上这么一道字符串正则过滤（因为是 hack 代码，需要写上足量的注释，避免未来翻车）：

/**
 * 根据 whatwg 的状态机，解析到 "<" 时会进入 Tag open state
 * 下一个字符若遇到以下 1-4 情况，会导致显示不全
 * 1. "!"，会导致后面字符按注释解析
 * 2. "/"，导致按结束标签解析，若下一个字母是 ascii alpha 产生结束标签，若是 ">" 则空，其他情况会变成注释
 * 3. "?"，导致后面变成注释，不显示
 * 4. ascii alpha 字母，进入 tag name 状态，接下来的字符都会变成标签名，导致无显示
 * 5. 其他情况：正常产生 "<"
 *
 * 替换策略：当匹配到情况 1-4 时，给 "<" 与符号之间补一个空注释节点 <!---->
 *
 * 详情：https://html.spec.whatwg.org/multipage/parsing.html#tag-open-state
 *
 * @param {string} input 输入的带实体HTML字符串
 */
function replaceHTMLEntityTagStr(input = '') {
  // entity 有三种：命名、十六进制、十进制
  return input.replace(
    /((&lt;)|(&#x3C;)|(&#60;))(!|\/|\?|[a-zA-Z])/gi,
    (all, p1, p2, p3, p4, p5) => `${p1}<!---->${p5}`
  );
}

兼容性的考虑：

HTML Tag 解析属于浏览器最最基础的功能，理论上不会有兼容问题（在 Safari / Chromium 的爷爷 WebKit 的最初版本，可以找到与此一致的 Tokenizer 代码，与最新的代码相比并无明显改动）
问题页面用于移动端（iOS 统一系统 WebView；Android 有 QQ 浏览器 X5 内核），可以保持一个比较高版本的 WebKit / Chromium 浏览器内核
本替换逻辑在 IE 7 以上测试均可用，iOS 11 的 Safari / Chromium 44 / Firefox 91.01 测试正常（其他版本暂未验证）

hack 心得

与 bug 的互怼中感触良多，简单总结几点「人生的经验」：

1. 相比于手段而言，更需要关注的是目的本身，罗马只有一个，但通往罗马的道路可以有千万条。在通常的视角，DOM 决定了 UI 的展示，我们的关注点一般会放在 DOM 上，这也成为了一个思维定势。

一棵 DOM 树的来源可以分为这两块：

浏览器解析 HTML，在词法分析中构建起 DOM 树
在 JavaScript 层面，通过 createElement、appendChild 等 API 去构造；在 React / Vue 等 GUI 框架等层面，它将这些方法封装起来，通过构造 Object 树，然后统一 Render 出对应的 DOM 节点

而这一次的异常 hack 场景因为现实条件限制，关注点已不仅仅是 DOM 层面，所以我们的 “罗马” 也放在最终的 UI 上。相同的 UI 展示的背后，可能对应不同的 DOM 树，从数学的角度类似一个 n --> 1 的映射。当一条路难以走通时，我们可以不走寻常路，用另外的方式达成相同的目的。当然，不走寻常路，也意味着自己需要独自去面对一些少有人遇到的风险。

2. 虽然是写前端页面（俗称 “切图”），但计算机基础知识也总在不经意间用上，尝试抓住一些共性的东西，在适当的时候可以实现降维打击；当然这里也不需要太过于高深，一些基础的编译原理知识足矣，标准文档早已把所有要用到的术语概念、算法等都写在了上面，需要的仅仅是静下来阅读的心境。

3. 事物的发展总在一种渐进式的状态，达到理想并非一蹴而就之事，先稳住局面，才有时间优化。一开始可能难以做得完美，更多的是先完成再完美的状态。由此也想到，对于工程师这一角色的要求，除了代码质量外，更重要的大概是一种，在有限的时间内，面向业务对质量与效率的不同需求，得到最合适的解决方案的能力，类似 “快速达到 60 分” 与 “精细打磨到 90 + 分” 之间的一个灵活控制。