Web 中的“选区”和“光标”需求实现
在 web 开发中，有时不可避免会和“选区”与“光标”打交道，比如选中高亮、选中出现工具栏、手动控制光标位置等。选区就是用鼠标选中的那一部分，通常是蓝色
光标呢，是那个闪烁的竖线吗？
温馨提示：文章比较长，耐心看完可以完全自主的操作选区和光标
一、“选区”和“光标”是什么？
先说结论：光标是一种特殊的选区。
想搞清楚这个，不得不提到两个重要的对象：Section[1]和 Range[2]。这两个对象都有大量的属性和方法，详细可以查看官方文档，这里简单介绍一下：
Selection 对象表示用户选择的文本范围或插入符号的当前位置。它代表页面中的文本选区，可能横跨多个元素。通常由用户拖拽鼠标经过文字而产生。
Range对象表示包含节点和部分文本节点的文档片段。通过
selection对象获得的range对象才是我们操作光标的重点。获取selection，可以通过全局的 getSelection[3] 方法
const selection = window.getSelection();
通常情况下我们不会直接操作 selection 对象，而是需要操作用 seleciton 对象所对应的用户选择的 range 。获取方式如下：
const range = selection.getRangeAt(0);
为什么这里 getRangeAt需要传一个序列呢，难道选区还能有几个吗？还真是，只不过目前只有 Firefox 支持多选区，通过cmd键（windows 上是 ctrl键）可以实现多选区
可以看到，此时 selection 返回的 rangeCount为 5。不过大部分情况下都不需要考虑多选区的情况。
如果想获取选中的文本内容也非常简单，直接toString 就可以了
window.getSelection().toString()
// 或者
window.getSelection().getRangeAt(0).toString()
再看一个range返回的一个属性，collapsed，表示选区的起点与终点是否重叠。当collapsed为true时，选中区域被压缩成一个点，对于普通的元素，可能什么都看不到，如果是在可编辑元素上，那这个被压缩的点就变成了可以闪烁的光标。
所以，光标就是一种起始点相同的选区
二、可编辑元素
虽然选区和元素是否可编辑并没有直接关系，唯一的区别就是，在可编辑元素上可以看到光标，不过很多时候的需求都是针对可编辑元素的。
提到可编辑元素，一般有两种，一种是默认的表单输入框 input和textarea
<input type="text">
<textarea></textarea>
另外一种是给元素添加属性contenteditable="true"，或者 CSS 属性 -webkit-user-modify
<div contenteditable="true">yux阅文前端</div>
或者
div{
-webkit-user-modify: read-write;
}
这两种有什么区别呢？简单来说，表单元素更容易控制，浏览器提供了更直观的 API 来操控选区。
三、input 和 textarea 选区操作
首先看这类元素的操作方式，几乎可以不用 section 和 range 相关 API，可能更好理解一些。API 不太好记，直接看几个例子吧，这里以 textarea为例
假设 HTML 如下
<textarea id="txt">阅文旗下囊括 QQ 阅读、起点中文网、新丽传媒等业界知名品牌，拥有 1450 万部作品储备，940 万名创作者，覆盖 200 多种内容品类，触达数亿用户，已成功输出包括《庆余年》《赘婿》《鬼吹灯》《琅琊榜》《全职高手》在内的动画、影视、游戏等领域的 IP 改编代表作。</textarea>
1. 主动选中某一区域
表单元素选中区域可以用到 setSelectionRange[4]方法
inputElement.setSelectionRange(selectionStart, selectionEnd [,
selectionDirection]);
有 3 个 参数，分别是 selectionStart (起始位置 )、 selectionEnd （ 结束位置）和 selectionDirection（方向）
比如我们想主动选中前两个字 “阅文”，那么可以
btn.onclick = () => {
txt.setSelectionRange(0,2);
txt.focus();
}
如果想全部选中，可以直接用 select 方法
btn.onclick = () => {
txt.select();
txt.focus();
}
2. 聚焦到某一位置
如果我们想把光标移动到“阅文”的后面，根据前面所讲，光标其实是选区起始位置相同的产物，所以可以这样
btn.onclick = () => {
txt.setSelectionRange(2,2); // 设置起始点相同
txt.focus();
}
3. 还原之前的选区
有时候，我们需要在点击其他地方后，再重新选中之前的选区。这就需要先记录一下之前选区的起始位置，然后主动设置一下就行了
选区的起始位置，可以用 selectionStart和selectionEnd这两个属性来获取，所以
const pos = {}
document.onmouseup = (ev) => {
pos.start = txt.selectionStart;
pos.end = txt.selectionEnd;
}
btn.onclick = () => {
txt.setSelectionRange(pos.start,pos.end)
txt.focus();
}
4. 在指定选区插入（替换）内容
表单输入框插入内容需要用到 setRangeText[5] 方法，
inputElement.setRangeText(replacement);
inputElement.setRangeText(replacement,start, end [,selectMode]);
这个方法有两种形式，第2中形式有 4 个参数，第一个参数 replacement ，表示需要替换的文本，然后start和end是起始位置，默认是该元素当前选中区域，最后一个参数selectMode，表示替换后选区的状态，有 4 个可选项
select 替换后选中
start 替换后光标位于替换词之前
end 替换后光标位于替换词之后
preserve 默认值，尝试保留选区
比如，我们在选区插入或替换成一段文本“❤️❤️❤️”，可以这样：
btn.onclick = () => {
txt.setRangeText('❤️❤️❤️')
txt.focus();
}
上面有一个默认值“尝试保留选区” 是什么意思呢？假设手动选中的区域是[9,10]，如果在[1,2]的位置替换新内容，那么选区仍然在之前位置。如果在[8,11]的位置替换新内容，由于新内容的位置覆盖了之前的选区，原选区也就不存在了，那么替换完之后，选区会选中刚刚插入的新内容
btn.onclick = () => {
txt.setRangeText('❤️❤️❤️',5,10,'preserve')
txt.focus();
}
以上完整代码可以访问 setSelectionRange & setRangeText (codepen.io)[6]，关于表单输入框的相关操作就到这里了，下面介绍普通元素的
四、普通元素的选区操作
首先，普通元素并没有以上方法
section和range相关方法了，这里 API 也很多，还是从例子看起吧
1. 主动选中某一区域
首先需要主动创建一个Range对象，接着设置区域的起始位置，然后将这个对象添加到Section中就可以了。值得注意的是，设置区域起始位置的方法为 range.setStart[7] 和 range.setEnd[8]
range.setStart(startNode, startOffset);
range.setEnd(endtNode, endOffset);
为什么要分成两部分呢？原因在于普通元素的选区远比表单要复杂的多 ！ 表单输入框里只有单一的文本，普通元素可能会包含多个元素
通过两个方法，可以把这两者之前的内容区域选中
添加到选区的方法是 selection.addRange[9]
selection.addRange(range)
不过一般在添加之前，应该清除掉之前的选区，可以用selection.removeAl -lRanges[10] 方法
selection.removeAllRanges()
selection.addRange(range)
先看纯文本的例子，假设 HTML 如下
<div id="txt" contenteditable="true">阅文旗下囊括 QQ 阅读、起点中文网、新丽传媒等业界知名品牌，拥有 1450 万部作品储备，940 万名创作者，覆盖 200 多种内容品类，触达数亿用户，已成功输出包括《庆余年》《赘婿》《鬼吹灯》《琅琊榜》《全职高手》在内的动画、影视、游戏等领域的 IP 改编代表作。</div>
如果想将前面两个字“阅文”选中，可以这样做
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
range.setStart(txt.firstChild,0);
range.setEnd(txt.firstChild,2);
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);
}
这里需要注意一点，在setStart和setEnd中设置的节点是txt.firstChild，而不是txt，这是为什么呢？
MDN 上是这么定义的：
如果起始节点类型是
Text，Comment, orCDATASection之一, 那么startOffset指的是从起始节点算起字符的偏移量。对于其他Node类型节点，startOffset是指从起始结点开始算起子节点的偏移量
什么意思呢？假设有一个这样的结构：
<div>yux阅文前端</div>
其实结构是这样的
所以如果将最外层的 div 作为起始节点，那么对于它本身来说，它只有1个文本节点，如果设置偏移为 2，浏览器就直接报错，由于只有一个文本节点，所以需要以它的第一个文本节点作为起始节点，也就是 firstChild，那样它就会以每个字符作为偏移量
2. 主动选中富文本中的某一区域
普通元素相比表单元素，最大的区别就是，支持内嵌标签，也就是富文本，假设这样一个 HTML
<div id="txt" contenteditable="true">yux<span>阅文</span>前端</div>
真实结构是这样的
childNodes获取子节点
div.childNodes
如果要选中“阅文”该怎么做呢？
由于“阅文”是一个独立的标签，可以用到另外两个新的 API，range.selectNode[11] 和 range.selectNodeContents[12]，这两个都是表示选中某一节点，不同的是，selectNodeContents仅包含只节点，不包含自身
这里“阅文”所在的标签是第2个，所以
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
range.selectNode(txt.childNodes[1])
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);}
这里可以看看 selectNodeContents 和 selectNode 的具体区别，给 span 添加一个红色的样式，下面是selectNode的效果
再看selectNodeContents的效果
很明显selectNodeContents只是选中的节点的内部，当删除后，节点本身还在，所以重新输入内容还是红色的。
如果只想选中“阅文”的“阅”字，那如何操作呢？其实就是在这个标签下往下查找就行了
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
range.setStart(txt.childNodes[1].firstChild, 0)
range.setEnd(txt.childNodes[1].firstChild, 1)
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);}
可以看到，这里的起始点都是相对于span元素的，而不是外层div的，这似乎有些不合常理？通常我们希望的肯定是针对最外层指定一个区间，比如 [2,5]，不管你是什么结构，直接选中就行了，而不是像这样手动去找具体的标签，这该怎么处理呢？
选区最关键的一点就是获取起始点和结束点以及偏移量，如何通过相对外层的偏移量获取到最里层元素的信息呢？
假设有这样一段 HTML，稍微有点复杂
<div>yux<span>阅文<strong>前端</strong>团队</span></div>
试着找了很多官方文档，可惜并没有直接获取的 API，只能逐层遍历了。整体思路就是，先通过childNodes获取第一层的信息，被分成好几个区间，如果需要的偏移量在这个区间，就继续往里遍历，直到最底层，示意如下：
function getNodeAndOffset(wrap_dom, start=0, end=0){
const txtList = [];
const map = function(children){
[...children].forEach(el => {
if (el.nodeName === '#text') {
txtList.push(el)
} else {
map(el.childNodes)
}
})
}
// 递归遍历，提取出所有 #text
map(wrap_dom.childNodes);
// 计算文本的位置区间 [0,3]、[3, 8]、[8,10]
const clips = txtList.reduce((arr,item,index)=>{
const end = item.textContent.length + (arr[index-1]?arr[index-1][2]:0)
arr.push([item, end - item.textContent.length, end])
return arr
},[])
// 查找满足条件的范围区间
const startNode = clips.find(el => start >= el[1] && start < el[2]);
const endNode = clips.find(el => end >= el[1] && end < el[2]);
return [startNode[0], start - startNode[1], endNode[0], end - endNode[1]]
}
有了这个方法，就可以选中任意的区间了，不管是什么结构
<div id="txt" contenteditable="true">阅文旗下<span>囊括 <span><strong>QQ</strong>阅读</span>、起点中文网、新丽传媒等业界知名品牌</span>，拥有 1450 万部作品储备，940 万名<span>创作者</span>，覆盖 200 多种内容品类，触达数亿用户，已成功输出包括《庆余年》《赘婿》《鬼吹灯》《琅琊榜》《全职高手》在内的动画、影视、游戏等领域的 IP 改编代表作。</div>
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
const nodes = getNodeAndOffset(txt, 7, 12);
range.setStart(nodes[0], nodes[1])
range.setEnd(nodes[2], nodes[3])
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);
}
3. 聚焦到某一位置
这个就比较容易了，只需要把起始点设置相同就可以了，比如这里想把光标移动到“QQ”的后面，“QQ”后的位置是“8”，所以可以这样来实现
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
const nodes = getNodeAndOffset(txt, 8, 8);
range.setStart(nodes[0], nodes[1])
range.setEnd(nodes[2], nodes[3])
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);
}
4. 还原之前的选区
这个有两种方式，第一种，可以先把之前的选区存下来，然后后面复原就行了
let lastRange = null;
txt.onkeyup = function (e) {
var selection = document.getSelection()
// 保存最后的range对象
lastRange = selection.getRangeAt(0
}
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
selection.removeAllRanges();
// 还原上次的选区
selection.addRange(lastRange);
}
但是这种方式不太靠谱，存下来的lastRange很容易丢失，因为这个是跟随内容的，如果内容发生了改变，这个选区也就不存在了，所以需要一种更靠谱的方式，比如记录之前的绝对偏移量，同样需要之前的遍历，找到最底层文本节点，然后计算出相对整段文本的偏移量，代码如下：
function getRangeOffset(wrap_dom){
const txtList = [];
const map = function(children){
[...children].forEach(el => {
if (el.nodeName === '#text') {
txtList.push(el)
} else {
map(el.childNodes)
}
})
}
// 递归遍历，提取出所有 #text
map(wrap_dom.childNodes);
// 计算文本的位置区间 [0,3]、[3, 8]、[8,10]
const clips = txtList.reduce((arr,item,index)=>{
const end = item.textContent.length + (arr[index-1]?arr[index-1][2]:0)
arr.push([item, end - item.textContent.length, end])
return arr
},[])
const range = window.getSelection().getRangeAt(0);
// 匹配选区与区间的#text，计算出整体偏移量
const startOffset = (clips.find(el => range.startContainer === el[0]))[1] + range.startOffset;
const endOffset = (clips.find(el => range.endContainer === el[0]))[1] + range.endOffset;
return [startOffset, endOffset]
}
然后就可以利用这个偏移量，就主动选中该区域了
const pos= {}
txt.onmouseup = function (e) {
const offset = getRangeOffset(txt)
pos.start = offset[0]
pos.end = offset[1]
}
btn.onclick = () => {
const selection = document.getSelection();
const range = document.createRange();
const nodes = getNodeAndOffset(txt, pos.start, pos.end); range.setStart(nodes[0], nodes[1])
range.setEnd(nodes[2], nodes[3])
selection.removeAllRanges();
selection.addRange(range);
}
5. 在指定选区插入（替换）内容
在选区插入内容，可以用到 range.insertNode[13] 方法，它表示在选区的起点处插入一个节点，并不会替换掉当前已经选中的，如果要替换，可以先删除，删除需要用到 deleteContents[14] 方法，具体实现就是
let lastRange = null;
txt.onmouseup = function (e) {
lastRange = window.getSelection().getRangeAt(0);
}
btn.onclick = () => {
const newNode = document.createTextNode('我是新内容')
lastRange.deleteContents()
lastRange.insertNode(newNode)
}
这里需要注意的是，必须是一个节点，如果是文本，可以用 document.createTextNode 来创建
还可以插入带标签的内容
btn.onclick = () => {
const newNode = document.createElement('mark');
newNode.textContent = '我是新内容'
lastRange.deleteContents()
lastRange.insertNode(newNode)
}
插入的新内容默认是选中的，如果希望插入后光标在新内容后边，怎么处理呢
这时可以用到 range.setStartAfter[15] 方法，表示设置区间的起点为该元素的后面，终点默认就是该元素的后面，不用处理，实现就是
btn.onclick = () => {
const newNode = document.createElement('mark');
newNode.textContent = '我是新内容'
lastRange.deleteContents()
lastRange.insertNode(newNode)
lastRange.setStartAfter(newNode)
txt.focus()
}
6. 给指定选区包裹标签
最后再来看一个比较常见的例子，在选中时将所选区域包裹一层标签。
这个是有官方 API 支持的，需要用到 range.surroundContents[16] 方法，表示给选区包裹一层标签
btn.onclick = () => {
const mark = document.createElement('mark');
lastRange.surroundContents(mark)
}
但是，这个方法有一个缺陷，当选区有“断层”时，比如这种情况，就会直接报错
这里可以用另一种方式，能够规避这个问题，和上面替换内容原理类似，不过需要先获取选区内容，获取选区内容可以通过 range.extractContents[17] 方法，该方法返回的是一个 DocumentFragment[18] 对象，将选区内容添加到新节点上，然后插入新内容，具体实现如下
btn.onclick = () => {
const mark = document.createElement('mark');
// 记录选区内容
mark.append(lastRange.extractContents())
lastRange.insertNode(mark)
}
以上完整代码可以访问 Section & Range (codepen.io)[19]
五、用两张图总结一下
如果完全掌握这些方法，相信对选区的处理可以游刃有余，记住一点，光标是一种特殊的选区，并且跟元素是否聚焦没什么关系，然后就是各种 API 了，这里用两张图列了一下大致关系
以上 API 并不全面，但覆盖了平时开发中了绝大部分场景，如果想了解更全面的属性和方法，可以上 MDN 查看。
随着 vue 、react 这些框架的流行，这些原生的 API 可能会很少有人提及，大部分的功能框架都帮我们做了封装，但总有一些功能是不满足的，这就必须要借助“原生的力量”了。最后，如果觉得还不错，对你有帮助的话，欢迎点赞、收藏、转发❤❤❤
References
[1] Section: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Selection[2] Range: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range
[3] getSelection: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/getSelection
[4] setSelectionRange: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/HTMLInputElement/setSelectionRange
[5] setRangeText: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/HTMLInputElement/setRangeText
[6] setSelectionRange & setRangeText (codepen.io): https://codepen.io/xboxyan/pen/LYOdXpB
[7] range.setStart: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/setStart
[8] range.setEnd: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/setEnd
[9] selection.addRange: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Selection/addRange
[10] selection.removeAllRanges: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Selection/removeAllRanges
[11] range.selectNode: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/selectNode
[12] range.selectNodeContents: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/selectNodeContents
[13] range.insertNode: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/insertNode
[14] deleteContents: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/deleteContents
[15] range.setStartAfter: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/setStartAfter
[16] range.surroundContents: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/surroundContents
[17] range.extractContents: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Range/extractContents
[18] DocumentFragment: https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/DocumentFragment
[19] Section & Range (codepen.io): https://codepen.io/xboxyan/pen/dyZmQNw
作者：阅文前端团队
原文：https://zhuanlan.zhihu.com/p/472022403
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