导语 | 本文将介绍在前端开发中页面截图的两种方式，包括对其实现原理和使用方式进行详细阐述，希望能为更多前端开发者提供一些经验和帮助。
一、 背景
页面截图功能在前端开发中，特别是营销场景相关的需求中, 是比较常见的。比如截屏分享，相对于普通的链接分享，截屏分享具有更丰富的展示、更多的信息承载等优势。最近在需求开发中遇到了相关的功能，所以调研了相关的实现和原理。
二、相关技术
前端要实现页面截图的功能，现在比较常见的方式是使用开源的截图npm库，一般使用比较多的npm库有以下两个：
dom-to-image:
https://github.com/tsayen/dom-to-image
html2canvas:
https://github.com/niklasvh/html2canvas
以上两种常见的npm库，对应着两种常见的实现原理。实现前端截图，一般是使用图形API重新绘制页面生成图片，基本就是SVG（dom-to-image）和Canvas（html2canvas）两种实现方案，两种方案目标相同，即把DOM转为图片，下面我们来分别看看这两类方案。
三、 dom-to-image
dom-to-image库主要使用的是SVG实现方式，简单来说就是先把DOM转换为SVG然后再把SVG转换为图片。
（一）使用方式
首先，我们先来简单了解一下dom-to-image提供的核心api，有如下一些方法：
toSvg (dom转svg)
toPng (dom转png)
toJpeg (dom转jpg)
toBlob (dom转二进制格式)
toPixelData (dom转原始像素值)
如需要生成一张png的页面截图，实现代码如下：
toPng方法可传入两个参数node和options。
node为要生成截图的dom节点；options为支持的属性配置，具体如下：filter，backgroundColor，width，height，style，quality，imagePlaceholder，cacheBust。
（二）原理分析
dom to image的源码代码不是很多，总共不到千行，下面就拿toPng方法做一下简单的源码解析，分析一下其实现原理，简单流程如下：
整体实现过程用到了几个函数：
toPng（调用draw，实现canvas=>png ）
Draw（调用toSvg，实现dom=>canvas）
toSvg（调用cloneNode和makeSvgDataUri，实现dom=>svg）
cloneNode（克隆处理dom和css）
makeSvgDataUri（实现dom=>svg data:url）
toPng
toPng函数比较简单，通过调用draw方法获取转换后的canvas，利用toDataURL转化为图片并返回。
draw
draw函数首先调用toSvg方法获得dom转化后的svg，然后将获取的url形式的svg处理成图片，并新建canvas节点，然后借助drawImage()方法将生成的图片放在canvas画布上。
toSvg
toSvg函数实现从dom到svg的处理，大概步骤如下：
递归去克隆dom节点（调用cloneNode函数）
处理字体，获取所有样式，找到所有的@font-face和内联资源，解析并下载对应的资源，将资源转为dataUrl给src使用。把上面处理完的css rules放入中，并把标签加入到clone的节点中去。
处理图片，将img标签的src的url和css中backbround中的url，转为dataUrl使用。
获取dom节点转化的dataUrl数据（调用makeSvgDataUri函数）
cloneNode
cloneNode函数主要处理dom节点，内容比较多，简单总结实现如下：
递归clone原始的dom节点，其中, 其中如果有canvas将转为image对象。
处理节点的样式，通过getComputedStyle方法获取节点元素的所有CSS属性的值，并将这些样式属性插入新建的style标签上面, 同时要处理“:before，:after”这些伪元素的样式, 最后处理输入内容和svg。
makeSvgDataUri
首先，我们需要了解两个特性：
SVG有一个元素，这个元素的作用是可以在其中使用具有其它XML命名空间的XML元素，换句话说借助标签，我们可以直接在SVG内部嵌入XHTML元素，举个例子：
可以看到标签里面有一个设置了xmlns=“http://www.w3.org/1999/xhtml”命名空间的标签，此时标签及其子标签都会按照XHTML标准渲染，实现了SVG和XHTML的混合使用。
XMLSerializer对象能够把一个XML文档或Node对象转化或“序列化”为未解析的XML标记的一个字符串。
基于以上特性，我们再来看一下makeSvgDataUri函数，该方法实现node节点转化为svg，就用到刚刚提到的两个重要特性。首先将dom节点通过 XMLSerializer().serializeToString() 序列化为字符串，然后在 标签 中嵌入转换好的字符串，foreignObject 能够在 svg 内部嵌入XHTML，再将svg处理为dataUrl数据返回，具体实现如下：
四、 html2canvas
html2canvas库主要使用的是Canvas实现方式，主要过程是手动将dom重新绘制成canvas，因此，它只能正确渲染可以理解的属性，有许多CSS属性无法正确渲染。
支持的CSS属性的完整列表：
http://html2canvas.hertzen.com/features/
浏览器兼容性：
Firefox 3.5+ Google Chrome Opera 12+ IE9+ Edge Safari 6+
官方文档地址：
（一）使用方式
常用的option配置：
全部配置文档：
（二）原理分析
html2canvas的内部实现相对dom-to-image来说要复杂一些, 基本原理是读取DOM元素的信息，基于这些信息去构建截图，并呈现在canvas画布中。其中重点就在于将dom重新绘制成canvas的过程，该过程整体的思路是：遍历目标节点和目标节点的子节点，遍历过程中记录所有节点的结构、内容和样式，然后计算节点本身的层级关系，最后根据不同的优先级绘制到canvas画布中。
由于html2canvas的源码量比较大，可能无法像dom-to-image一样详细的分析，但还是可以大致了解一下整体的流程，首先可以看一下源码中src文件夹中的代码结构，如下图：
简单解析一下：
index：入口文件，将dom节点渲染到一个canvas中，并返回。
core：工具函数的封装，包括对缓存的处理函数、Context方法封装、日志模块等。
css：对节点样式的处理，解析各种css属性和特性，进行处理。
dom：遍历dom节点的方法，以及对各种类型dom的处理。
render：基于clone的节点生成canvas的处理方法。
基于以上这些核心文件，我们来简单了解一下html2canvas的解析过程, 大致的流程如下:
构建配置项
在这一步会结合传入的options和一些defaultOptions，生成用于渲染的配置数据renderOptions。在过程中会对配置项进行分类，比如resourceOptions（资源跨域相关）、contextOptions（缓存、日志相关）、windowOptions（窗口宽高、滚动配置）、cloneOptions（对指定dom的配置）、renderOptions（render结果的相关配置，包括生成图片的各种属性）等，然后分别将各类配置项传到下接下来的步骤中。
clone目标节点并获取样式和内容
在这一步中，会将目标节点到指定的dom解析方法中，这个过程会clone目标节点和其子节点，获取到节点的内容信息和样式信息，其中clone dom的解析方法也是比较复杂的，这里不做详细展开。获取到目标节点后，需要把克隆出来的目标节点的dom装载到一个iframe里，进行一次渲染，然后就可以获取到经过浏览器视图真实呈现的节点样式。
解析目标节点
目标节点的样式和内容都获取到了之后，就需要把它所承载的数据信息转化为Canvas可以使用的数据类型。在对目标节点的解析方法中，递归整个DOM树，并取得每一层节点的数据，对于每一个节点而言需要绘制的部分包括边框、背景、阴影、内容，而对于内容就包含图片、文字、视频等。在整个解析过程中，对目标节点的所有属性进行解析构造，转化成为指定的数据格式，基础数据格式可见以下代码:
具体到不同类型的元素如图片、IFrame、SVG、input等还会extends ElementContainer拥有自己的特定数据结构，在此不详细贴出。
构建内部渲染器
把目标节点处理成特定的数据结构之后，就需要结合Canvas调用渲染方法了，Canvas绘图需要根据样式计算哪些元素应该绘制在上层，哪些在下层，那么这个规则是什么样的呢？这里就涉及到CSS布局相关的一些知识。默认情况下，CSS是流式布局的，元素与元素之间不会重叠。不过有些情况下，这种流式布局会被打破，比如使用了浮动(float)和定位(position)。因此需要需要识别出哪些脱离了正常文档流的元素，并记住它们的层叠信息，以便正确地渲染它们。那些脱离正常文档流的元素会形成一个层叠上下文。
元素在浏览器中渲染时，根据W3C的标准，所有的节点层级布局，需要遵循层叠上下文和层叠顺序的规则，具体规则如下：
在了解了元素的渲染需要遵循这个标准后，Canvas绘制节点的时候，需要生成指定的层叠数据，就需要先计算出整个目标节点里子节点渲染时所展现的不同层级，构造出所有节点对应的层叠上下文在内部所表现出来的数据结构，具体数据结构如下:
基于以上数据结构，将元素子节点分类，添加到指定的数组中，解析层叠信息的方式和解析节点信息的方式类似，都是递归整棵树，收集树的每一层的信息，形成一颗包含层叠信息的层叠树。
绘制数据
基于上面两步构造出的数据，就可以开始调用内部的绘制方法，进行数据处理和绘制了。使用节点的层叠数据，依据浏览器渲染层叠数据的规则，将DOM元素一层一层渲染到canvas中，其中核心具体源码如下：
在renderStackContent方法中，首先对元素本身调用renderNodeContent和renderNodeBackgroundAndBorders进行渲染处理。
然后处理各个分类的子元素，如果子元素形成了层叠上下文，就调用renderStack方法，这个方法内部继续调用了renderStackContent，这就形成了对于层叠上下文整个树的递归。如果子元素是正常元素没有形成层叠上下文，就直接调用renderNode，renderNode包括两部分内容，渲染节点内容和渲染节点边框背景色。
其中renderNodeContent方法是渲染一个元素节点里面的内容，其可能是正常元素、文字、图片、SVG、Canvas、input、iframe，对于不同的内容也会有不同的处理。
以上过程，就是html2canvas的整体内部流程，在了解了大致原理之后，我们再来看一个更为详细的源码流程图，对上述流程进行一个简单的总结。
五、 常见问题总结
在使用html2canvas的过程中，会有一些常见的问题和坑，总结如下:
（一）截图不全
要解决这个问题，只需要在截图之前将页面滚动到顶部即可：
（二）图片跨域
插件在请求图片的时候会有图片跨域的情况，这是因为，如果使用跨域的资源画到canvas中，并且资源没有使用CORS去请求，canvas会被认为是被污染了，canvas可以正常展示，但是没办法使用toDataURL()或者toBlob()导出数据，详情可参考：https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/HTML/CORS_enabled_image
解决方案：在img标签上设置crossorigin，属性值为anonymous，可以开启CROS请求。当然，这种方式的前提还是服务端的响应头Access-Control-Allow-Origin已经被设置过允许跨域。如果图片本身服务端不支持跨域，可以使用canvas统一转成base64格式，方法如下。
（三）截图与当前页面有区别
方式一：如果要从渲染中排除某些elements，可以向这些元素添加data-html2canvas-ignore属性，html2cnavas会将它们从渲染中排除，例如，如果不想截图iframe的部分，可以如下：
方式二：可以将需要转化成图片的部分放在一个节点内，再把整个节点，透明度设置为0， 其他部分层级设置高一些，即可实现截图指定区域。
六、 小结
本文针对前端截图实现的方式，对两个开源库dom-to-image和html2canvas的使用和原理进行了简单的使用方式、实现原理方面，进行介绍和分析。
参考资料：
1.dom-to-image原理
2.html2image原理简述
3.浏览器端网页截图方案详解
4.html2canvas
5.html2canvas实现浏览器截图的原理（包含源码分析的通用方法）
作者简介
万溪吟
腾讯IEG前端开发工程师
腾讯IEG前端开发工程师，腾讯低代码Oteam核心成员，研究生毕业于中国科学技术大学。目前负责腾讯互娱增值服务效能团队米陆(Milo)相关营销组件框架、营销效能系统和工具的建设和开发。
