本文由ELab團隊技術團隊分享，原題“Twitter和微博都在用的 @ 人的功能是如何設計與實現的？”，有修訂。
1、引言
第一次使用@人功能到現在已經有差不多10年了，初次使用是通過微博體驗的。@人的功能現在遍布各種應用，基本上涉及社交（IM、微博）、辦公（釘釘、企業微信）等場景，就是一個必不可少的功能。
最近正好在調研 IM 各種功能的技術實現方案，所以也詳細地了解了下@人功能在Web網頁前端的技術實現，正好借此機會給大家分享一下我所掌握的技術原理和代碼實現。
2、相關資料
本文分享的@人功能是針對Web網頁前端的，跟移動端原生代碼的實現，從技術原理和實際實現上，還是有很大差異，所以如果想了解移動端IM這種社交應用中的@人實現功能，可以讀一下《Android端IM應用中的@人功能實現：仿微博、QQ、微信，零入侵、高可擴展[圖文+源碼]》這篇文章。
3、業內實現
3.1 微博的實現
微博的實現比較簡單，就是通過正則匹配，最后用空格表示匹配結束，所以實現上是直接使用了textarea標簽。
但是這個實現必須依賴的一個事情是：用戶名必須唯一。
微博的用戶名就是唯一的，所以正則所匹配到的ID，一般的可以映射到唯一的一個用戶上（除非ID不存在）。不過，微博中的這個功能整體輸出比較寬松，你可以構造任何不存在的ID進行@操作。
3.2 Twitter的實現
Twitter 的實現跟微博類似，也是以@開始，空格結尾做匹配。但是使用的是 contenteditable 這個屬性進行富文本操作。
相似之處在于 Twitter 的 ID 也是唯一，但是可以通過昵稱進行搜索，然后轉化成 ID，這一點在體驗上好了不少。
4、技術思路
通過分析業內的主流實現，@人功能的技術實現思路大致如下：
- 1）監聽用戶輸入，匹配用戶以@開頭的文字；
- 2）調用搜索彈窗，展示搜索出來的用戶列表；
- 3）監聽上、下、回車鍵控制列表選擇，監聽ESC鍵關閉搜索彈窗；
- 4）選擇需要@的用戶，把對應的HTML文本替換到原文本上，在HTML文本上添加用戶的元數據。
一般來說，如果像平常用的Lark搜索（Lark就是“飛書”），我們是不會通過唯一的『工號』去進行搜索，而是通過名字，但是名字會出現重復，所以就不太適合用textarea的方式，而是用contenteditable，把@文本替換成HTML標簽特殊化標記。
5、代碼實現第1步：獲得用戶的光標位置
想要獲得用戶輸入的字符串，然后替換進去，第一步就是需要獲得用戶所在的光標。要獲取光標信息，那就要先了解什么是『選擇（Selection） 』和『范圍（Range） 』。
5.1 范圍（Range）
Range本質上是一對“邊界點”：范圍起點和范圍終點。
每個點都被表示為一個帶有相對于起點的相對偏移（offset）的父 DOM 節點。如果父節點是元素節點，則偏移量是子節點的編號，對于文本節點，則是文本中的位置。
例如：
let range = newRange();
然后使用 range.setStart(node, offset) 和 range.setEnd(node, offset) 來設置選擇邊界。
假設 HTML 片段是這樣的：
<pid="p">Example: <i>italic</i> and <b>bold</b></p>
選擇 "Example: <i>italic</i>"，它是 <p> 的前兩個子節點（文本節點也算在內）：
<pid="p">Example: <i>italic</i> and <b>bold</b></p>
<script>
let range = new Range();
range.setStart(p, 0);
range.setEnd(p, 2);
// 范圍的 toString 以文本形式返回其內容（不帶標簽）
alert(range); // Example: italic
document.getSelection().addRange(range);
</script>
解釋一下：
- 1）range.setStart(p, 0) ：將起點設置為 <p> 的第 0 個子節點（即文本節點 "Example: "）；
- 2）range.setEnd(p, 2) ： 覆蓋范圍至（但不包括）<p> 的第 2 個子節點（即文本節點 " and "，但由于不包括末節點，所以最后選擇的節點是 <i>）。
如果像這樣操作：
這也是可以做到的，只需要將起點和終點設置為文本節點中的相對偏移量即可。
我們需要創建一個范圍：
- 1）從的第一個子節點的位置 2 開始（選擇 "Example: " 中除前兩個字母外的所有字母）；
- 2）到 的第一個子節點的位置 3 結束（選擇 “bold” 的前三個字母，就這些），代碼如下。
<pid="p">Example: <i>italic</i> and <b>bold</b></p>
<script>
let range = new Range();
range.setStart(p.firstChild, 2);
range.setEnd(p.querySelector('b').firstChild, 3);
alert(range); // ample: italic and bol
window.getSelection().addRange(range);
</script>
range 對象具有以下屬性：
解釋一下：
- 1）startContainer，startOffset —— 起始節點和偏移量：
- - 在上例中：分別是 <p> 中的第一個文本節點和 2。
- 2）endContainer，endOffset —— 結束節點和偏移量：
- - 在上例中：分別是 <b> 中的第一個文本節點和 3。
- 3）collapsed —— 布爾值，如果范圍在同一點上開始和結束（所以范圍內沒有內容）則為 true：
- - 在上例中：false
- 4）commonAncestorContainer —— 在范圍內的所有節點中最近的共同祖先節點：
- - 在上例中：<p>
5.2 選擇（Selection）
Range 是用于管理選擇范圍的通用對象。
文檔選擇是由 Selection 對象表示的，可通過 window.getSelection() 或 document.getSelection() 來獲取。
根據 Selection API 規范：一個選擇可以包括零個或多個范圍（不過實際上，只有 Firefox 允許使用 Ctrl+click (Mac 上用 Cmd+click) 在文檔中選擇多個范圍）。
這是在 Firefox 中做的一個具有 3 個范圍的選擇的截圖：
正如我們將看到的，某些 Selection 方法暗示可能有多個范圍，但同樣，在除 Firefox 之外的所有瀏覽器中，范圍最多是 1。
與范圍相似，選擇的起點稱為“錨點（anchor）”，終點稱為“焦點（focus）”。
主要的選擇屬性有：
- 1）anchorNode：選擇的起始節點；
- 2）anchorOffset：選擇開始的 anchorNode 中的偏移量；
- 3）focusNode：選擇的結束節點；
- 4）focusOffset：選擇開始處 focusNode 的偏移量；
- 5）isCollapsed：如果未選擇任何內容（空范圍）或不存在，則為 true ；
- 6）rangeCount：選擇中的范圍數，除 Firefox 外，其他瀏覽器最多為 1。
看完上面，不知道了解了沒？沒關系，我們繼續往下。
綜上所述：一般我們只有一個 Range，當我們的光標在 contenteditable 的 div 上閃動的時候，其實就有了一個 Range，這個 Range 的開始和結束位置都是一樣的。
另外：我們還可以直接通過 Selection.focusNode獲取到對應的節點，通過 Selection.focusOffset 獲取到對應的偏移量。
就像下圖：
這樣，我們就獲取到了光標的位置以及對應的TextNode對象。
6、代碼實現第2步：獲取需要@的用戶
在上一節我們獲得了光標在對應Node節點的偏移量，以及對應的Node節點。那么就可以通過textContent方法獲取整個文本。
一般來說，通過一個簡單的正則就可以獲取@的內容了：
// 獲取光標位置
const getCursorIndex = () => {
const selection = window.getSelection();
return selection?.focusOffset;
};
// 獲取節點
const getRangeNode = () => {
const selection = window.getSelection();
return selection?.focusNode;
};
// 獲取 @ 用戶
const getAtUser = () => {
const content = getRangeNode()?.textContent || "";
const regx = /@([^@\s]*)$/;
const match = regx.exec(content.slice(0, getCursorIndex()));
if(match && match.length === 2) {
return match[1];
}
return undefined;
};
因為@的插入可能是末尾，可能是中間，所以我們在判斷前，還需要截取光標前的文本。
所以簡單地slice一下就好了：
content.slice(0, getCursorIndex())
7、代碼實現第3步：彈窗展示以及按鍵攔截
彈窗是否展示的邏輯，跟判斷@用戶類似，都是同一個正則。
// 是否展示 @
const showAt = () => {
const node = getRangeNode();
if(!node || node.nodeType !== Node.TEXT_NODE) returnfalse;
const content = node.textContent || "";
const regx = /@([^@\s]*)$/;
const match = regx.exec(content.slice(0, getCursorIndex()));
return match && match.length === 2;
};
彈窗需要出現在正確的位置，幸好現代瀏覽器有不少好用的API。
const getRangeRect = () => {
const selection = window.getSelection();
const range = selection?.getRangeAt(0)!;
const rect = range.getClientRects()[0];
const LINE_HEIGHT = 30;
return {
x: rect.x,
y: rect.y + LINE_HEIGHT
};
};
當出現彈窗之后，我們還需要攔截掉輸入框的『上』、『下』、『回車』的操作，否則在輸入框響應這些按鍵會讓光標位置偏移到其他地方。
const handleKeyDown = (e: any) => {
if(showDialog) {
if(
e.code === "ArrowUp"||
e.code === "ArrowDown"||
e.code === "Enter"
) {
e.preventDefault();
}
}
};
然后在彈窗里面監聽這些按鍵，實現上下選擇、回車確定、關閉彈窗的功能。
const keyDownHandler = (e: any) => {
if(visibleRef.current) {
if(e.code === "Escape") {
props.onHide();
return;
}
if(e.code === "ArrowDown") {
setIndex((oldIndex) => {
return Math.min(oldIndex + 1, (usersRef.current?.length || 0) - 1);
});
return;
}
if(e.code === "ArrowUp") {
setIndex((oldIndex) => Math.max(0, oldIndex - 1));
return;
}
if(e.code === "Enter") {
if(
indexRef.current !== undefined &&
usersRef.current?.[indexRef.current]
) {
props.onPickUser(usersRef.current?.[indexRef.current]);
setIndex(-1);
}
return;
}
}
};
8、代碼實現第3步：替換@文本為定制標簽
大致的原理圖：
8.1 把原來的 TextNode 進行切塊
假如文本是：“請幫我泡一杯咖啡@ABC，這是后面的內容”。
那么我們需要根據光標的位置，替換掉@ABC文本，然后分成前后兩塊：『請幫我泡一杯咖啡』、『這是后面的內容』。
8.2 創建 At 標簽
為了能實現刪除鍵能把刪除全部刪除，需要把 at 標簽的內容包裹起來。
這是第一版寫的一個標簽，但是如果直接用會有點小問題，留著后續再討論：
const createAtButton = (user: User) => {
const btn = document.createElement("span");
btn.style.display = "inline-block";
btn.dataset.user = JSON.stringify(user);
btn.className = "at-button";
btn.contentEditable = "false";
btn.textContent = `@${user.name}`;
return btn;
};
8.3 把標簽插進去
首先：我們可以獲取 focusNode 節點，然后就可以獲取它的父節點以及兄弟節點。
現在需要做的是：把舊的文本節點刪除，然后在原來的位置上依次插入『請幫我泡一杯咖啡』、【@ABC】、『這是后面的內容』。
具體來看看代碼：
parentNode.removeChild(oldTextNode);
// 插在文本框中
if(nextNode) {
parentNode.insertBefore(previousTextNode, nextNode);
parentNode.insertBefore(atButton, nextNode);
parentNode.insertBefore(nextTextNode, nextNode);
} else{
parentNode.appendChild(previousTextNode);
parentNode.appendChild(atButton);
parentNode.appendChild(nextTextNode);
}
8.4 重置光標的位置
我們這一頓操作之前，因為原來的文本節點丟失，所以我們的光標也失去了。這時候就需要重新把光標定位到 at 標簽之后。
簡單來說就是把光標定位到 nextTextNode 節點之前即可：
// 創建一個 Range，并調整光標
const range = newRange();
range.setStart(nextTextNode, 0);
range.setEnd(nextTextNode, 0);
const selection = window.getSelection();
selection?.removeAllRanges();
selection?.addRange(range);
8.5 優化 at 標簽
第2步中，我們創建了 at 標簽，但是會有點小問題。
這時候光標就定位到了『按鈕邊框內』，但光標的位置實際上是正確的。
為了優化這個問題，首先想到的是在nextTextNode中添加一個『0寬字符』——\u200b。
// 添加 0 寬字符
const nextTextNode = newText("\u200b"+ restSlice);
// 定位光標時，移動一位
const range = newRange();
range.setStart(nextTextNode, 1);
range.setEnd(nextTextNode, 1);
但是，事情沒那么簡單。因為我發現如果往前可能也會這樣……
最后一想：把內容區弄寬一點不就行了？比如左右加個空格？然后就把標簽包裹了一層……
const createAtButton = (user: User) => {
const btn = document.createElement("span");
btn.style.display = "inline-block";
btn.dataset.user = JSON.stringify(user);
btn.className = "at-button";
btn.contentEditable = "false";
btn.textContent = `@${user.name}`;
const wrapper = document.createElement("span");
wrapper.style.display = "inline-block";
wrapper.contentEditable = "false";
const spaceElem = document.createElement("span");
spaceElem.style.whiteSpace = "pre";
spaceElem.textContent = "\u200b";
spaceElem.contentEditable = "false";
const clonedSpaceElem = spaceElem.cloneNode(true);
wrapper.appendChild(spaceElem);
wrapper.appendChild(btn);
wrapper.appendChild(clonedSpaceElem);
return wrapper;
};
窮人粗糙版 at 人，最終完結~
9、小結一下
Web前端富文本的坑確實比較多，之前沒怎么了解過這部分的知識。雖然整個過程看起來很粗糙，但是技術原理就是這樣。
不完善的地方很多，有更好的方式可以共同討論下。
如果有興趣，也可以到 Playground 玩一玩（點此進入）。
上面鏈接打開后是這樣的，可以在線試試本文代碼的運行效果：
10、參考資料
[1] Selection的W3C官方API手冊
[2] 現代JavaScript 教程
[3] Range的MDN在線API手冊
[4] Android端IM應用中的@人功能實現：仿微博、QQ、微信，零入侵、高可擴展
附錄：更多IM入門實踐文章
《跟著源碼學IM(一)：手把手教你用Netty實現心跳機制、斷線重連機制》
《跟著源碼學IM(二)：自已開發IM很難？手把手教你擼一個Andriod版IM》
《跟著源碼學IM(三)：基于Netty，從零開發一個IM服務端》
《跟著源碼學IM(四)：拿起鍵盤就是干，教你徒手開發一套分布式IM系統》
《跟著源碼學IM(五)：正確理解IM長連接、心跳及重連機制，并動手實現》
《跟著源碼學IM(六)：手把手教你用Go快速搭建高性能、可擴展的IM系統》
《跟著源碼學IM(七)：手把手教你用WebSocket打造Web端IM聊天》
《跟著源碼學IM(八)：萬字長文，手把手教你用Netty打造IM聊天》
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