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浏览器CSSOM：如何获取一个元素的准确位置

浏览器CSSOM：如何获取一个元素的准确位置-极客时间

浏览器CSSOM：如何获取一个元素的准确位置

2019-03-16 winter 来自北京
《重学前端》
课程介绍

讲述：winter

时长16:36大小15.16M

你好，我是 winter。
在前面的课程中，我们已经学习了 DOM 相关的 API，狭义的 DOM API 仅仅包含 DOM 树形结构相关的内容。今天，我们再来学习一类新的 API：CSSOM。
我想，你在最初接触浏览器 API 的时候，应该都有跟我类似的想法：“好想要 element.width、element.height 这样的 API 啊”。
这样的 API 可以直接获取元素的显示相关信息，它们是非常符合人的第一印象直觉的设计，但是，偏偏 DOM API 中没有这样的内容。
随着学习的深入，我才知道，这样的设计是有背后的逻辑的，正如 HTML 和 CSS 分别承担了语义和表现的分工，DOM 和 CSSOM 也有语义和表现的分工。
DOM 中的所有的属性都是用来表现语义的属性，CSSOM 的则都是表现的属性，width 和 height 这类显示相关的属性，都属于我们今天要讲的 CSSOM。
顾名思义，CSSOM 是 CSS 的对象模型，在 W3C 标准中，它包含两个部分：描述样式表和规则等 CSS 的模型部分（CSSOM），和跟元素视图相关的 View 部分（CSSOM View）。
在实际使用中，CSSOM View 比 CSSOM 更常用一些，因为我们很少需要用代码去动态地管理样式表。
在今天的文章中，我来分别为你介绍这两部分的 API。

CSSOM

首先我们来介绍下 CSS 中样式表的模型，也就是 CSSOM 的本体。
我们通常创建样式表也都是使用 HTML 标签来做到的，我们用 style 标签和 link 标签创建样式表，例如：
<style title="Hello">
a {
color:red;
}
</style>
<link rel="stylesheet" title="x" href="data:text/css,p%7Bcolor:blue%7D">
我们创建好样式表后，还有可能要对它进行一些操作。如果我们以 DOM 的角度去理解的话，这些标签在 DOM 中是一个节点，它们有节点的内容、属性，这两个标签中，CSS 代码有的在属性、有的在子节点。这两个标签也遵循 DOM 节点的操作规则，所以可以使用 DOM API 去访问。
但是，这样做的后果是我们需要去写很多分支逻辑，并且，要想解析 CSS 代码结构也不是一件简单的事情，所以，这种情况下，我们直接使用 CSSOM API 去操作它们生成的样式表，这是一个更好的选择。
我们首先了解一下 CSSOM API 的基本用法，一般来说，我们需要先获取文档中所有的样式表：
document.styleSheets
document 的 styleSheets 属性表示文档中的所有样式表，这是一个只读的列表，我们可以用方括号运算符下标访问样式表，也可以使用 item 方法来访问，它有 length 属性表示文档中的样式表数量。
样式表只能使用 style 标签或者 link 标签创建（对 XML 来说，还可以使用，咱们暂且不表）。
我们虽然无法用 CSSOM API 来创建样式表，但是我们可以修改样式表中的内容。
document.styleSheets[0].insertRule("p { color:pink; }", 0)
document.styleSheets[0].removeRule(0)
更进一步，我们可以获取样式表中特定的规则（Rule），并且对它进行一定的操作，具体来说，就是使用它的 cssRules 属性来实现：
document.styleSheets[0].cssRules
这里取到的规则列表，同样是支持 item、length 和下标运算。
不过，这里的 Rules 可就没那么简单了，它可能是 CSS 的 at-rule，也可能是普通的样式规则。不同的 rule 类型，具有不同的属性。
我们在 CSS 语法部分，已经为你整理过 at-rule 的完整列表，多数 at-rule 都对应着一个 rule 类型：
CSSStyleRule
CSSCharsetRule
CSSImportRule
CSSMediaRule
CSSFontFaceRule
CSSPageRule
CSSNamespaceRule
CSSKeyframesRule
CSSKeyframeRule
CSSSupportsRule
具体的规则支持的属性，建议你可以用到的时候，再去查阅 MDN 或者 W3C 的文档，在我们的文章中，仅为你详细介绍最常用的 CSSStyleRule。
CSSStyleRule 有两个属性：selectorText 和 style，分别表示一个规则的选择器部分和样式部分。
selector 部分是一个字符串，这里显然偷懒了没有设计进一步的选择器模型，我们按照选择器语法设置即可。
style 部分是一个样式表，它跟我们元素的 style 属性是一样的类型，所以我们可以像修改内联样式一样，直接改变属性修改规则中的具体 CSS 属性定义，也可以使用 cssText 这样的工具属性。
此外，CSSOM 还提供了一个非常重要的方法，来获取一个元素最终经过 CSS 计算得到的属性：
window.getComputedStyle(elt, pseudoElt);
其中第一个参数就是我们要获取属性的元素，第二个参数是可选的，用于选择伪元素。
好了，到此为止，我们可以使用 CSSOM API 自由地修改页面已经生效的样式表了。接下来，我们来一起关注一下视图的问题。

CSSOM View

CSSOM View 这一部分的 API，可以视为 DOM API 的扩展，它在原本的 Element 接口上，添加了显示相关的功能，这些功能，又可以分成三个部分：窗口部分，滚动部分和布局部分，下面我来分别带你了解一下。

窗口 API

窗口 API 用于操作浏览器窗口的位置、尺寸等。
moveTo(x, y) 窗口移动到屏幕的特定坐标；
moveBy(x, y) 窗口移动特定距离；
resizeTo(x, y) 改变窗口大小到特定尺寸；
resizeBy(x, y) 改变窗口大小特定尺寸。
此外，窗口 API 还规定了 window.open() 的第三个参数：
window.open("about:blank", "_blank" ,"width=100,height=100,left=100,right=100" )
一些浏览器出于安全考虑没有实现，也不适用于移动端浏览器，这部分你仅需简单了解即可。下面我们来了解一下滚动 API。

滚动 API

要想理解滚动，首先我们必须要建立一个概念，在 PC 时代，浏览器可视区域的滚动和内部元素的滚动关系是比较模糊的，但是在移动端越来越重要的今天，两者必须分开看待，两者的性能和行为都有区别。

视口滚动 API

可视区域（视口）滚动行为由 window 对象上的一组 API 控制，我们先来了解一下：
scrollX 是视口的属性，表示 X 方向上的当前滚动距离，有别名 pageXOffset；
scrollY 是视口的属性，表示 Y 方向上的当前滚动距离，有别名 pageYOffset；
scroll(x, y) 使得页面滚动到特定的位置，有别名 scrollTo，支持传入配置型参数 {top, left}；
scrollBy(x, y) 使得页面滚动特定的距离，支持传入配置型参数 {top, left}。
通过这些属性和方法，我们可以读取视口的滚动位置和操纵视口滚动。不过，要想监听视口滚动事件，我们需要在 document 对象上绑定事件监听函数：
document.addEventListener("scroll", function(event){
//......
})
视口滚动 API 是页面的顶层容器的滚动，大部分移动端浏览器都会采用一些性能优化，它和元素滚动不完全一样，请大家一定建立这个区分的意识。

元素滚动 API

接下来我们来认识一下元素滚动 API，在 Element 类（参见 DOM 部分），为了支持滚动，加入了以下 API。
scrollTop 元素的属性，表示 Y 方向上的当前滚动距离。
scrollLeft 元素的属性，表示 X 方向上的当前滚动距离。
scrollWidth 元素的属性，表示元素内部的滚动内容的宽度，一般来说会大于等于元素宽度。
scrollHeight 元素的属性，表示元素内部的滚动内容的高度，一般来说会大于等于元素高度。
scroll(x, y) 使得元素滚动到特定的位置，有别名 scrollTo，支持传入配置型参数 {top, left}。
scrollBy(x, y) 使得元素滚动到特定的位置，支持传入配置型参数 {top, left}。
scrollIntoView(arg) 滚动元素所在的父元素，使得元素滚动到可见区域，可以通过 arg 来指定滚到中间、开始或者就近。
除此之外，可滚动的元素也支持 scroll 事件，我们在元素上监听它的事件即可：
element.addEventListener("scroll", function(event){
//......
})
这里你需要注意一点，元素部分的 API 设计与视口滚动命名风格上略有差异，你在使用的时候不要记混。

布局 API

最后我们来介绍一下布局 API，这是整个 CSSOM 中最常用到的部分，我们同样要分成全局 API 和元素上的 API。

全局尺寸信息

window 对象上提供了一些全局的尺寸信息，它是通过属性来提供的，我们一起来了解一下来这些属性。
window.innerHeight, window.innerWidth 这两个属性表示视口的大小。
window.outerWidth, window.outerHeight 这两个属性表示浏览器窗口占据的大小，很多浏览器没有实现，一般来说这两个属性无关紧要。
window.devicePixelRatio 这个属性非常重要，表示物理像素和 CSS 像素单位的倍率关系，Retina 屏这个值是 2，后来也出现了一些 3 倍的 Android 屏。
window.screen （屏幕尺寸相关的信息）
window.screen.width, window.screen.height 设备的屏幕尺寸。
window.screen.availWidth, window.screen.availHeight 设备屏幕的可渲染区域尺寸，一些 Android 机器会把屏幕的一部分预留做固定按钮，所以有这两个属性，实际上一般浏览器不会实现的这么细致。
window.screen.colorDepth, window.screen.pixelDepth 这两个属性是固定值 24，应该是为了以后预留。
虽然 window 有这么多相关信息，在我看来，我们主要使用的是 innerHeight、innerWidth 和 devicePixelRatio 三个属性，因为我们前端开发工作只需要跟视口打交道，其它信息大概了解即可。

元素的布局信息

最后我们来到了本节课一开始提到的问题，我们是否能够取到一个元素的宽（width）和高（height）呢？
实际上，我们首先应该从脑中消除“元素有宽高”这样的概念，我们课程中已经多次提到了，有些元素可能产生多个盒，事实上，只有盒有宽和高，元素是没有的。
所以我们获取宽高的对象应该是“盒”，于是 CSSOM View 为 Element 类添加了两个方法：
getClientRects();
getBoundingClientRect()。
getClientRects 会返回一个列表，里面包含元素对应的每一个盒所占据的客户端矩形区域，这里每一个矩形区域可以用 x, y, width, height 来获取它的位置和尺寸。
getBoundingClientRect ，这个 API 的设计更接近我们脑海中的元素盒的概念，它返回元素对应的所有盒的包裹的矩形区域，需要注意，这个 API 获取的区域会包括当 overflow 为 visible 时的子元素区域。
根据实际的精确度需要，我们可以选择何时使用这两个 API。
这两个 API 获取的矩形区域都是相对于视口的坐标，这意味着，这些区域都是受滚动影响的。
如果我们要获取相对坐标，或者包含滚动区域的坐标，需要一点小技巧：
var offsetX = document.documentElement.getBoundingClientRect().x - element.getBoundingClientRect().x;
如这段代码所示，我们只需要获取文档跟节点的位置，再相减即可得到它们的坐标。
这两个 API 的兼容性非常好，定义又非常清晰，建议你如果是用 JavaScript 实现视觉效果时，尽量使用这两个 API。

结语

今天我们一起学习了 CSSOM 这一类型的 API。我们首先就说到了，就像 HTML 和 CSS 分别承担了语义和表现的分工，DOM 和 CSSOM 也有语义和表现的分工。
CSSOM 是 CSS 的对象模型，在 W3C 标准中，它包含两个部分：描述样式表和规则等 CSS 的模型部分（CSSOM），和跟元素视图相关的 View 部分（CSSOM View）。
最后留给你一个问题，写好欢迎留言来讨论，请找一个网页，用我们今天讲的 API，把页面上的所有盒的轮廓画到一个 canvas 元素上。

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精选留言(17)

  • 阿成
    2019-03-16
    Look via gist: https://gist.github.com/aimergenge/2bcf41ac4c4d2586e48ccd5cec5c9768 void function () { const canvas = document.createElement('canvas') canvas.width = document.documentElement.offsetWidth canvas.height = document.documentElement.offsetHeight canvas.style.position = 'absolute' canvas.style.left = '0' canvas.style.right = '0' canvas.style.top = '0' canvas.style.bottom = '0' canvas.style.zIndex = '99999' document.body.appendChild(canvas) const ctx = canvas.getContext('2d') draw(ctx, getAllRects()) function draw (ctx, rects) { let i = 0 ctx.strokeStyle = 'red' window.requestAnimationFrame(_draw) function _draw () { let {x, y, width, height} = rects[i++] ctx.strokeRect(x, y, width, height) if (i < rects.length) { window.requestAnimationFrame(_draw) } else { console.log('%cDONE', 'background-color: green; color: white; padding: 0.3em 0.5em;') } } } function getAllRects () { const allElements = document.querySelectorAll('*') const rects = [] const {x: htmlX, y: htmlY} = document.documentElement.getBoundingClientRect() allElements.forEach(element => { const eachElRects = Array.from(element.getClientRects()).filter(rect => { return rect.width || rect.height }).map(rect => { return { x: rect.x - htmlX, y: rect.y - htmlY, width: rect.width, height: rect.height } }) rects.push(...eachElRects) }) return rects } }()
    展开
    共 2 条评论
    59
  • welkin
    2019-03-25
    希望作者能讲一下虚拟dom 还有浏览器的重绘和重排 以及性能优化，跨域的常用操作(希望细致一点) 包括一些漏洞和攻击，比如xss，sql注入 还有一些技术栈，和一些对于前端需要了解的方案，比如离线方案等
    共 5 条评论
    14
  • 热心网友好宅💫
    2019-04-25
    一直忍着没问，哪来这么多猫片🤣
    3
  • 痕近痕远
    2019-03-17
    请问老师，如何解决UI自动化测试，定位标签显示元素不可见的问题
    3
  • 宋宋
    2019-03-16
    前面讲浏览器渲染时有讲到，CSS经过词法分析和语法分析被解析成一颗抽象语法树。 这个抽象语法树和CSSOM有什么关联么？因为很多文章都讲CSS经过词法分析和语法分析被解析成CSSOM，感觉很疑惑。
    3
  • 周飞
    2019-04-07
    <body> <canvas id="rect"></canvas> <script type="text/javascript"> const canvas = document.getElementById('rect'); canvas.width =document.documentElement.getBoundingClientRect().width; canvas.height = document.documentElement.getBoundingClientRect().height; canvas.style.position="absolute"; canvas.style.top=0; canvas.style.left=0; canvas.style.border='1px solid red'; const ctx = canvas.getContext('2d'); function travaldom(root){ if(root.tagName && root.tagName !=='text' && root.tagName!=='canvas'){ const startX = root.getBoundingClientRect().x; const startY = root.getBoundingClientRect().y; const width = root.getBoundingClientRect().width; const height = root.getBoundingClientRect().height; ctx.beginPath(); ctx.lineWidth="1"; ctx.strokeStyle="blue"; ctx.rect(startX,startY,width,height); ctx.stroke(); } root.childNodes.forEach(node=>{ travaldom(node); }); } travaldom(document); </script> </body>
    展开
    3
  • pcxpccccx_
    2020-03-22
    冲冲冲
    1
  • 。。。
    2019-10-09
    display:inline;的元素会不会产生盒？

    作者回复: 会，而且会产生多个盒

    1
  • Russell
    2019-04-03
    emm~~ 我又读了一遍文档，发现了对我来说很关键词，“狭义的”。 那我现在的理解是酱紫的。 广义的理解，就是BOM+DOM，CSSOM是DOM扩展的一部分；如果狭义的认为DOM就是树形结构的话，就可以分出来DOM、CSSOM两部分内容了。 我这样想对么？
    1
  • Fiona B Y Fan
    2022-04-17
    通过document.getStyleSheets修改style以及window.getComputedStyle window.getBoundingClientRect window.getClientRects方法会导致重排和重绘，影响性能，不是应该少用吗
  • pasico
    2022-02-17
    function dfs(top, callback){ let node = top let stack = Array.from(node.children).reverse() callback(node) while(stack.length){ node = stack.pop() callback(node) stack.push(...Array.from(node.children).reverse()) } } function traverse(){ let body = document.body // let color = 0 let time = 0 let count = 0 let can = document.createElement('canvas') can.style.position = 'fixed' can.style.top=0 can.style.left=0 let ctx = can.getContext('2d') const callback=(node)=>{ time+=50 count++ setTimeout(()=>{ var {x,y,width,height} = node.getBoundingClientRect() console.log('count', count, node, x, y, width, height) if(node === body){ can.style.width = width can.width = width can.style.height = height can.height = height } // color++ // ctx.fillStyle=`rgb(${color%255},${color%255},${color%255})`; // ctx.fillRect(x,y,width, height) ctx.strokeStyle = 'green'; ctx.strokeRect(x, y, width, height); }, time) } dfs(body, callback) body.appendChild(can) } traverse()
    展开
  • 胡永
    2021-06-16
    const newWindow = window.open("about:blank", "_blank", "width=100,height=100,left=100,right=100") const canvas = newWindow.document.body.appendChild(newWindow.document.createElement('canvas')); canvas.width = document.documentElement.offsetWidth canvas.height = document.documentElement.offsetHeight canvas.style.position = 'absolute' canvas.style.left = '0' canvas.style.right = '0' canvas.style.top = '0' canvas.style.bottom = '0' canvas.style.zIndex = '99999' const ctx = canvas.getContext('2d'); const { x: htmlX, y: htmlY } = document.documentElement.getBoundingClientRect() let tagsArr = new Set(); void function getAllElementsTag() { const body = document.body; const { width, height } = document.documentElement.getBoundingClientRect(); return recurtion(body); }() function drawCanvas(ele) { const offsetX = ele.getBoundingClientRect().x - htmlX; const offsetY = ele.getBoundingClientRect().y - htmlY; const { width, height } = ele.getBoundingClientRect(); ctx.strokeStyle = 'red'; ctx.strokeRect(offsetX, offsetY, width, height); } function recurtion(ele) { tagsArr.add(ele.nodeName.slice(0).toLowerCase()); drawCanvas(ele) if (!ele.hasChildNodes()) return; ele.childNodes.forEach(item => { if (item.hasChildNodes()) { return recurtion(item) } if (!/#/.test(item.nodeName)) { drawCanvas(item) } tagsArr.add(item.nodeName.slice(0).toLowerCase()) }) }
    展开
  • Peter
    2020-06-30
    // 创建覆盖在网页上方的canvas const cvs = document.createElement('canvas') cvs.width = document.documentElement.scrollWidth; cvs.height = document.documentElement.scrollHeight; cvs.style.position = 'absolute'; cvs.style.zIndex = 1000; cvs.style.left = 0; cvs.style.top = 0; ctx = cvs.getContext('2d'); ctx.strokeStyle="red"; // 查找所有块元素，计算位置并在对应坐标绘制边框在canvas上。 const BlockLevel = ['block', 'inline-block', 'inline-table', 'table', 'flex', 'grid', 'flow-root']; [].forEach.call(document.body.getElementsByTagName('*'), (item) => { if (BlockLevel.indexOf(getComputedStyle(item).display) > -1) { const rect = item.getBoundingClientRect(); const { x, y, width, height } = rect; ctx.strokeRect(x, y, width, height); } }) document.body.append(cvs);
    展开
  • Yully
    2020-06-05
    removeRule被deleteRule取代了，建议用deleteRule，用法都一样
  • 西伯利亚雪橇犬
    2020-02-17
    IE的edge版本scroll事件，事件中一个元素进行定位，有残影，谷歌就是平滑移动
  • Russell
    2019-04-03
    不对，我觉得我这么理解不对。。。
  • Russell
    2019-04-03
    这个咋换行啊。。。 不好意思，老师好，我想咨询浏览器API的种类。 我可以认为是，DOM，BOM，CSSOM这几类么？

    作者回复: 这是几个大类，还有好多游离的