现代 CSS

JavaScript学习笔记：querySelectorAll 和 getElementsByTagName区别

作者：大漠 日期：2018-05-04 点击：3858
JavaScript学习笔记
DOM
JavaScript
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在《DOM的操作》一节中知道querySelectorAll()和getElementsByTagName()两个方法都是用来查找DOM元素的。通过上一节的学习，知道querySelectorAll()方法将获取到NodeList对象，getElementsByTagName()方法获取到的是HTMLCollection对象。虽然他们获取的都是DOM动态集合，但两者还是略有差异的。今天我们就来看这两者之间的区别。

有关于querySelectorAll()和getElementsByTagName()两者的区别，这里推荐几篇文章：

为了能理解这两者之间的区别，接下来的内容和整个思路是跟着上面几篇文章进行的。

区别之处

稍微接触过JavaScript的同学都应该知道，querySelectorAll()和getElementsByTagName()两个方法都是用来从DOM树中获取元素集合。如果简单的理解就是用来选择DOM元素。虽然表面上都是用来选择DOM元素，但事实并非如此，两者之间还有很大的区别：

  querySelectorAll() getElementsByTagName()
遍历方式 深度优先 深度优先
返回值类型 NodeList集合 HTMLCollection集合
返回值状态 静态 动态

如果阅读过上一节的内容，对于querySelectorAll()和getElementsByTagName()返回值的类型与状态，都有了一定的了解，但这里所说的遍历方式：深度优先 还是初次接触这个概念。那么为了后面的内容更易于理解，很有必要了解一下。

深度优先遍历

维基百科是这样描述深度优先遍历的：

深度优先搜索算法（英语：Depth-First-Search，简称DFS）是一种用于遍历或搜索树或图的算法。沿着树的深度遍历树的节点，尽可能深的搜索树的分支。当节点v的所在边都己被探寻过，搜索将回溯到发现节点v的那条边的起始节点。这一过程一直进行到已发现从源节点可达的所有节点为止。如果还存在未被发现的节点，则选择其中一个作为源节点并重复以上过程，整个进程反复进行直到所有节点都被访问为止。属于盲目搜索。

简单点来描述：深度优先遍历从一路径的起始点开始追溯，直到遍历该路径的最后一个节点，然后回溯，继续追溯下一路径，依次类推，直到遍历完成。如上图所示。

深度优先遍历实现相对简单，通过递归即可完成。不断递归，直到本路径最后一个节点，然后回溯，继续递归。

除了深度优先遍历之外，还有广度优先遍历：

广度优先搜索算法（英语：Breadth-First-Search，缩写为BFS），又译作宽度优先搜索，或横向优先搜索，是一种图形搜索算法。简单的说，BFS是从根节点开始，沿着树的宽度遍历树的节点。如果所有节点均被访问，则算法中止。广度优先搜索的实现一般采用open-closed表。

广度优先遍历，则优先遍历同一层次最邻近的节点，然后再往下遍历上一层首个节点的下层节点。如下图所示：

DOM的结构和数据结构中的“树”型结构比较类似，所以很自然的就可以使用DFS和BFS进行遍历。

比如我们有一个这样的HTML结构：

<div class="root">
    <div class="container">
        <section class="sidebar">
            <ul class="menu">
                <li>
                    <a></a>
                </li>
                <li>
                    <a></a>
                </li>
            </ul>
        </section>
        <section class="main">
            <article class="paragraph"></article>
            <p class="note"></p>
        </section>
    </div>
</div>

对应的DOM树结构如下图所示：

对于DOM树的深度优先遍历，执行的结果应该如下：

写个函数来实现深度优先遍历：

const DFS = function(node) {
    if (!node) {
        return
    }
    let deep = arguments[1] || 1

    console.log(`${node.nodeName}.${node.classList}  ${deep}`)

    if (!node.children.length) {
        return
    }

    Array.from(node.children).forEach((item) => DFS(item, deep + 1))
}

DFS(document.body.querySelector('.root'))

浏览器打印出来的结果如下：

上面通过JavaScript使用了递归的方法实现了DFS，在控制台依次打印出节点的元素名，类名和层次。

深度优先可以理解为“一条路走到黑”，只有在撞到了“南墙”才回头。具体到DOM树中来说就是，从根节点开始，继而访问它的直接子元素，并依此往复直到不存在子元素。

再来看看对于DOM树的广度优先遍历的结果。广度优先可以理解为“一层一层的剥离”，对同一层次的元素全部遍历过后，再遍历下一层。广度优先适合使用队列这种数据结构来实现，将每层的节点依次放入队列，并根据队列“先入先出”的特性取出就可以了。在JavaScript中模拟队列的的方法可以使用数组方法的push和shift对应入队和出队操作。同样给出JavaScript实现的DOM树遍历。

对应的代码如下：

const BFS = (root) => {
    if (!root) { return }

    let queue = [{
        item: root,
        depth: 1
    }]

    while (queue.length) {
        let node = queue.shift()

        console.log(`${node.item.nodeName}.${node.item.classList}  ${node.depth}`)

        if (!node.item.children.length) {
            continue;
        }

        Array.from(node.item.children).forEach((item, index, arr) => {
            queue.push({
                item: item,
                depth: node.depth + 1
            })
        })
    }
}
BFS(document.body.querySelector('.root'))

输出的结果如下：

有关于深度优先遍历和广度优先遍历更多的资料可以阅读：

假设你对深度优先遍历有了一定的了解。接下来回到querySelectorAll()和getElementsByTagName()世界中。使用这两个方法对DOM树进行遍历的思咱就是深度优先遍历算法，只不过节点对应着DOM树中的元素。

从图中的浏览器的控制台输出可以看出，两个方法返回的顺序都是一样的。返回的结果都是：

[
    div.container, 
    section.sidebar, 
    ul.menu, 
    li, 
    a, 
    li, 
    a, 
    section.main, 
    article.paragraph, 
    p.note
]

返回值

querySelectorAll()的getElementsByTagName()两者的主要区别就是返回值。前者返回的是NodeList集合，后者返回的是HTMLCollection集合。其前者是一个静态集合，后者是一个动态集合。

其中动态集合和静态集合的最大区别在于：

动态集合指的就是元素集合会随着DOM树元素的增加而增加，减少而减少；静态集合则不会受DOM树元素变化的影响。

NodeList对象是一个节点的集合，是由Node.childNodes和document.querySelectorAll()返回的。NodeList并不是都是静态的，也就是说Node.childNodes返回的是动态的元素集合；querySelectorAll() 返回的是一个静态集合。

HTMLCollection 返回一个时时包括所有给定标签名称的元素的HTML集合，也就是动态集合。

上图已经告诉我们结果了。虽然root.appendChild(newEle)增加了一个新的div。但query.length还是10，而elements.length却变成了11。

有关于这方面更详细的介绍，可以阅读上一篇《动态集合》文章。

为什么 getElementsByTagName 比 querySelectorAll 方法快?

通过上一节的学习，我们知道为什么动态NodeList要比静态NodeList更快。即：

使用getElementsByTagName方法我们得到的结果就像是一个对象的索引，而通过querySelectorAll方法我们得到的是一个对象的克隆；所以当这个对象数据量非常大的时候，显然克隆这个对象所需要花费的时间是很长的。

这也就是为什么说getElementsByTagName()在所有浏览器上都比querySelectorAll()要快好多倍。

其中具体的原委早在2010年@Nicholas C. Zakas就做过相关的阐述，而且还提供了一份JSPerf测试页。

虽然道理明白了，但是希望自己动手撸一下代码，这样更能加强我们的理解。比如下面这样的一个测试用例：

let body = document.getElementsByTagName('body')[0]

for (let i = 0; i < 1000; i++) {
    let divEle = document.createElement('div')
    divEle.textContent = `item ${i + 1}`
    body.appendChild(divEle)
}

console.time('getElementsByTagName: ')
let elements = document.getElementsByTagName('div')
console.timeEnd('getElementsByTagName: ')

console.time('querySelectorAll: ');
let query = document.querySelectorAll('div')
console.timeEnd('querySelectorAll: ')

当我们在body下创建1000个div标签时，控制台打印出来的结果如下：

上面是刷新多次后的结果，接下来，把1000个换成1000000个，结果会是:

结果已经告诉我们了。当div数量增加时，使用querySelectorAll()方法所费的时间越来越长，而使用getElementsByTagName()方法所费的时间并没太大的差异。从而再次验证：getElementsByTagName()比querySelectorAll()要快好多倍。

还有一点其实是需要我们注意的，我们使用的console.time和console.timeEnd方法得出来的时间并不是特别准确的；更准确的做法是使用Performance这个对象提供的now方法来进行计时。这里有一些文章关于为什么要使用Performance的解释： Timing JavaScript Code with High Resolution Timestamps和Discovering the High Resolution Time API，接下来我们来修改一下上面的代码：

let body = document.getElementsByTagName('body')[0]

for (let i = 0; i < 10000000; i++) {
    let divEle = document.createElement('div')
    divEle.textContent = `item ${i + 1}`
    body.appendChild(divEle)
}
let timeStart0 = window.performance.now();
let elements = document.getElementsByTagName('div');
let timeEnd0 = window.performance.now();

let timeStart1 = window.performance.now();
let query = document.querySelectorAll('div');
let timeEnd1 = window.performance.now();

console.log(`getElementsByTagName方法使用了: ${timeEnd0 - timeStart0} ms`);
console.log(`querySelectorAll方法使用了: ${timeEnd1 - timeStart1} ms`);

可以清楚地看到，随着div标签数量的增多，使用querySelectorAll方法会越来越慢，而使用getElementsByTagName方法的速度却变化不大，这也说明了getElementsByTagName方法确实比querySelectorAll方法要快。

这就是querySelectorAll和getElementsByTagName不同之处。所以以后在项目中使用的时候，还是需要注意。不然一不小心，就掉坑里了。

大漠

常用昵称“大漠”，W3CPlus创始人，目前就职于手淘。对HTML5、CSS3和Sass等前端脚本语言有非常深入的认识和丰富的实践经验，尤其专注对CSS3的研究，是国内最早研究和使用CSS3技术的一批人。CSS3、Sass和Drupal中国布道者。2014年出版《图解CSS3：核心技术与案例实战》。

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