markdown-it 原理解析

前言

在 《一篇带你用 VuePress + Github Pages 搭建博客》^[1]中，我们使用 VuePress 搭建了一个博客，最终的效果查看：TypeScript 中文文档^[2]。

在搭建博客的过程中，我们出于实际的需求，在《VuePress 博客优化之拓展 Markdown 语法》^[3]中讲解了如何写一个 markdown-it插件，本篇我们将深入markdown-it的源码，讲解 markdown-it的执行原理，旨在让大家对 markdown-it有更加深入的理解。

介绍

引用 markdown-it Github 仓库^[4]的介绍：

Markdown parser done right. Fast and easy to extend.

可以看出 markdown-it是一个 markdown 解析器，并且易于拓展。

其演示地址为：https://markdown-it.github.io/^[5]

markdown-it具有以下几个优势：

• 遵循 CommonMark spec^[6] 并且添加了语法拓展和语法糖（如URL 自动识别，针对印刷做了特殊处理）
• 可配置语法，你可以添加新的规则或者替换掉现有的规则
• 快
• 默认安全
• 社区有很多的插件^[7]或者其他包^[8]

使用

// 安装
npm install markdown-it --save

// node.js, "classic" way:
var MarkdownIt = require('markdown-it'),
    md = new MarkdownIt();
var result = md.render('# markdown-it rulezz!');

// browser without AMD, added to "window" on script load
// Note, there is no dash in "markdownit".
var md = window.markdownit();
var result = md.render('# markdown-it rulezz!');

源码解析

我们查看  markdown-it 的入口代码^[9]，可以发现其代码逻辑清晰明了：

// ...
var Renderer     = require('./renderer');
var ParserCore   = require('./parser_core');
var ParserBlock  = require('./parser_block');
var ParserInline = require('./parser_inline');

function MarkdownIt(presetName, options) {
  // ...
  this.inline = new ParserInline();
  this.block = new ParserBlock();
  this.core = new ParserCore();
  this.renderer = new Renderer();
  // ...
}

MarkdownIt.prototype.parse = function (src, env) {
  // ...
  var state = new this.core.State(src, this, env);
  this.core.process(state);
  return state.tokens;
};

MarkdownIt.prototype.render = function (src, env) {
  env = env || {};
  return this.renderer.render(this.parse(src, env), this.options, env);
};

从 render方法中也可以看出，其渲染分为两个过程：

1. Parse：将 Markdown 文件 Parse 为 Tokens
2. Render：遍历 Tokens 生成 HTML

跟 Babel 很像，不过 Babel 是转换为抽象语法树（AST），而 markdown-it 没有选择使用 AST，主要是为了遵循 KISS(Keep It Simple, Stupid) 原则。

Tokens

那 Tokens 长什么样呢？我们不妨在演示页面^[10]中尝试一下：

可以看出 # header生成的 Token 格式为（注：这里为了展示方便，简化了）：

[
  {
    "type": "heading_open",
    "tag": "h1"
  },
  {
    "type": "inline",
    "tag": "",
    "children": [
      {
        "type": "text",
        "tag": "",
        "content": "header"
      }
    ]
  },
  {
    "type": "heading_close",
    "tag": "h1"
  }
]

具体 Token 里的字段含义可以查看 Token Class^[11]。

通过这个简单的 Tokens 示例也可以看出 Tokens 和 AST 的区别：

1. Tokens 只是一个简单的数组
2. 起始标签和闭合标签是分开的

Parse

查看 parse 方法相关的代码：

// ...
var ParserCore   = require('./parser_core');

function MarkdownIt(presetName, options) {
  // ...
  this.core = new ParserCore();
  // ...
}

MarkdownIt.prototype.parse = function (src, env) {
  // ...
  var state = new this.core.State(src, this, env);
  this.core.process(state);
  return state.tokens;
};

可以看到其具体执行的代码，应该是写在了./parse_core 里，查看下 parse_core.js 的代码：

var _rules = [
  [ 'normalize',      require('./rules_core/normalize')      ],
  [ 'block',          require('./rules_core/block')          ],
  [ 'inline',         require('./rules_core/inline')         ],
  [ 'linkify',        require('./rules_core/linkify')        ],
  [ 'replacements',   require('./rules_core/replacements')   ],
  [ 'smartquotes',    require('./rules_core/smartquotes')    ]
];

function Core() {
 // ...
}

Core.prototype.process = function (state) {
 // ...
  for (i = 0, l = rules.length; i < l; i++) {
    rules[i](state "i");
  }
};

可以看出，Parse 过程默认有 6 条规则，其主要作用分别是：

1. normalize

在 CSS 中，我们使用normalize.css 抹平各端差异，这里也是一样的逻辑，我们查看 normalize 的代码，其实很简单：

// https://spec.commonmark.org/0.29/#line-ending
var NEWLINES_RE  = /\r\n?|\n/g;
var NULL_RE      = /\0/g;


module.exports = function normalize(state) {
  var str;

  // Normalize newlines
  str = state.src.replace(NEWLINES_RE, '\n');

  // Replace NULL characters
  str = str.replace(NULL_RE, '\uFFFD');

  state.src = str;
};

我们知道 \n是匹配一个换行符，\r是匹配一个回车符，那这里为什么要将 \r\n替换成 \n 呢?

我们可以在阮一峰老师的这篇 《回车与换行》^[12]中找到\r\n出现的历史：

在计算机还没有出现之前，有一种叫做电传打字机（Teletype Model 33）的玩意，每秒钟可以打10个字符。但是它有一个问题，就是打完一行换行的时候，要用去0.2秒，正好可以打两个字符。要是在这0.2秒里面，又有新的字符传过来，那么这个字符将丢失。

于是，研制人员想了个办法解决这个问题，就是在每行后面加两个表示结束的字符。一个叫做"回车"，告诉打字机把打印头定位在左边界；另一个叫做"换行"，告诉打字机把纸向下移一行。

这就是"换行"和"回车"的来历，从它们的英语名字上也可以看出一二。

后来，计算机发明了，这两个概念也就被般到了计算机上。那时，存储器很贵，一些科学家认为在每行结尾加两个字符太浪费了，加一个就可以。于是，就出现了分歧。

Unix系统里，每行结尾只有"<换行>"，即"\n"；Windows系统里面，每行结尾是"<回车><换行>"，即"\r\n"；Mac系统里，每行结尾是"<回车>"。一个直接后果是，Unix/Mac系统下的文件在Windows里打开的话，所有文字会变成一行；而Windows里的文件在Unix/Mac下打开的话，在每行的结尾可能会多出一个^M符号。

之所以将 \r\n替换成  \n其实是遵循规范^[13]：

A line ending is a newline (U+000A), a carriage return (U+000D) not followed by a newline, or a carriage return and a following newline.

其中 U+000A 表示换行(LF) ，U+000D 表示回车(CR) 。

除了替换回车符外，源码里还替换了空字符，在正则^[14]中，\0表示匹配 NULL（U+0000）字符，根据 WIKI^[15] 的解释：

空字符（Null character）又称结束符，缩写 NUL，是一个数值为 0 的控制字符。

在许多字符编码中都包括空字符，包括ISO/IEC 646（ASCII）、C0控制码、通用字符集、Unicode和EBCDIC等，几乎所有主流的编程语言都包括有空字符

这个字符原来的意思类似NOP指令，当送到列表机或终端时，设备不需作任何的动作（不过有些设备会错误的打印或显示一个空白）。

而我们将空字符替换为 \uFFFD，在 Unicode 中，\uFFFD表示替换字符：

之所以进行这个替换，其实也是遵循规范，我们查阅 CommonMark spec 2.3 章节^[16]：

For security reasons, the Unicode character U+0000 must be replaced with the REPLACEMENT CHARACTER (U+FFFD).

我们测试下这个效果：

md.render('foo\u0000bar'), '<p>foo\uFFFDbar</p>\n'

效果如下，你会发现原本不可见的空字符被替换成替换字符后，展示了出来：

2. block

block 这个规则的作用就是找出 block，生成 tokens，那什么是 block？什么是 inline 呢？我们也可以在CommonMark spec 中的 Blocks and inlines 章节^[17] 找到答案：

We can think of a document as a sequence of blocks^[18]—structural elements like paragraphs, block quotations, lists, headings, rules, and code blocks. Some blocks (like block quotes and list items) contain other blocks; others (like headings and paragraphs) contain inline^[19] content—text, links, emphasized text, images, code spans, and so on.

翻译一下就是：

我们认为文档是由一组 blocks 组成，结构化的元素类似于段落、引用、列表、标题、代码区块等。一些 blocks （像引用和列表）可以包含其他 blocks，其他的一些 blocks（像标题和段落）则可以包含 inline 内容，比如文字、链接、 强调文字、图片、代码片段等等。

当然在markdown-it中，哪些会识别成 blocks，可以查看 parser_block.js^[20]，这里同样定义了一些识别和 parse 的规则：

关于这些规则我挑几个不常见的说明一下:

code 规则用于识别 Indented code blocks (4 spaces padded)，在 markdown 中:

fence 规则用于识别 Fenced code blocks，在markdown 中：

hr 规则用于识别换行，在 markdown 中：

reference 规则用于识别 reference links，在 markdown 中：

html_block 用于识别 markdown 中的 HTML block 元素标签，就比如div。

lheading 用于识别 Setext headings，在 markdown 中：

3. inline

inline 规则的作用则是解析 markdown 中的 inline，然后生成 tokens，之所以 block 先执行，是因为 block 可以包含 inline ，解析的规则可以查看 parser_inline.js^[21]：

关于这些规则我挑几个不常见的说明一下:

newline规则用于识别 \n，将 \n 替换为一个 hardbreak 类型的 token

backticks 规则用于识别反引号：

entity 规则用于处理 HTML entity，比如 {``¯``"等：

4. linkify

自动识别链接

5. replacements

将 (c)`` (C) 替换成 ©，将 ???????? 替换成 ???，将 !!!!! 替换成 !!!，诸如此类：

6. smartquotes

为了方便印刷，对直引号做了处理：

Render

Render 过程其实就比较简单了，查看 renderer.js^[22] 文件，可以看到内置了一些默认的渲染 rules：

default_rules.code_inline
default_rules.code_block
default_rules.fence
default_rules.image
default_rules.hardbreak
default_rules.softbreak
default_rules.text
default_rules.html_block
default_rules.html_inline

其实这些名字也是 token 的 type，在遍历 token 的时候根据 token 的 type 对应这里的 rules 进行执行，我们看下 code_inline 规则的内容，其实非常简单：

default_rules.code_inline = function (tokens, idx, options, env, slf) {
  var token = tokens[idx];

  return  '<code' + slf.renderAttrs(token) + '>' +
          escapeHtml(tokens[idx].content) +
          '</code>';
};

自定义 Rules

至此，我们对 markdown-it 的渲染原理进行了简单的了解，无论是 Parse 还是 Render 过程中的 Rules，markdown-it 都提供了方法可以自定义这些 Rules，这些也是写 markdown-it 插件的关键，这些后续我们会讲到。

参考资料

系列文章

博客搭建系列是我至今写的唯一一个偏实战的系列教程，预计 20 篇左右，讲解如何使用 VuePress 搭建博客，并部署到 GitHub、Gitee、个人服务器等平台。

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