当前位置：首页 > Rust > 正文

用Rust构建内存安全的DOM树结构（从零开始实现浏览器核心数据结构）

主机测评网
Rust
2025-12-07
193

在现代Web开发中，DOM（Document Object Model） 是浏览器用来表示和操作HTML文档的核心数据结构。虽然大多数开发者通过JavaScript与DOM交互，但你是否想过如何用更底层、更安全的语言来实现它？本文将带你使用 Rust语言 一步步构建一个简化但功能完整的 DOM树结构，并深入理解其设计原理。

用Rust构建内存安全的DOM树结构（从零开始实现浏览器核心数据结构） Rust语言 DOM树结构 Rust实现DOM 内存安全DOM 第1张

为什么选择Rust实现DOM？

Rust以其内存安全、零成本抽象和无垃圾回收的特性，成为系统级编程的理想选择。当你用Rust实现DOM时，可以避免常见的空指针、悬垂指针和数据竞争问题——这些都是传统C/C++实现中容易出错的地方。

第一步：定义DOM节点类型

DOM树由不同类型的节点组成，最常见的是元素节点（如 <div>）、文本节点 和 注释节点。我们先用枚举（enum）来表示这些类型：

use std::collections::HashMap;#[derive(Debug, Clone)]pub enum NodeType {    Element {        tag_name: String,        attributes: HashMap<String, String>,    },    Text {        content: String,    },    Comment {        content: String,    },}

第二步：构建DOM节点结构体

每个DOM节点需要包含自己的类型、父节点引用（可选）以及子节点列表。由于Rust的所有权机制，我们不能直接使用原始指针，而是采用 Rc<RefCell<...>> 来实现共享可变引用（适用于单线程场景）：

use std::rc::Rc;use std::cell::RefCell;#[derive(Debug, Clone)]pub struct Node {    pub node_type: NodeType,    parent: Option<Rc<RefCell<Node>>>,    children: Vec<Rc<RefCell<Node>>>,}impl Node {    pub fn new(node_type: NodeType) -> Rc<RefCell<Node>> {        Rc::new(RefCell::new(Node {            node_type,            parent: None,            children: vec![],        }))    }    pub fn append_child(        &mut self,        child: Rc<RefCell<Node>>,    ) {        child.borrow_mut().parent = Some(Rc::new(RefCell::new(self.clone())));        self.children.push(child);    }}

注意：上面的 append_child 方法存在一个常见陷阱——我们错误地克隆了当前节点并创建了新的 Rc，这会导致父子关系不一致。正确的做法是让调用者传入对父节点的引用。我们稍后会修正这一点。

第三步：修正父子引用关系

为了避免循环引用导致内存泄漏，我们可以使用 Weak 指针来表示父节点。这样，当所有强引用（Rc）被释放时，节点会被自动清理：

use std::rc::{Rc, Weak};#[derive(Debug, Clone)]pub struct Node {    pub node_type: NodeType,    parent: Option<Weak<RefCell<Node>>>,    children: Vec<Rc<RefCell<Node>>>,}impl Node {    pub fn new(node_type: NodeType) -> Rc<RefCell<Node>> {        Rc::new(RefCell::new(Node {            node_type,            parent: None,            children: vec![],        }))    }    pub fn append_child(parent: &Rc<RefCell<Node>>, child: Rc<RefCell<Node>>) {        child.borrow_mut().parent = Some(Rc::downgrade(parent));        parent.borrow_mut().children.push(child);    }}

第四步：测试我们的DOM树

现在，让我们创建一个简单的HTML结构：<html><head></head><body><h2>Hello Rust!</h2></body></html>

fn main() {    // 创建根节点    let html = Node::new(NodeType::Element {        tag_name: "html".to_string(),        attributes: HashMap::new(),    });    // 创建子节点    let head = Node::new(NodeType::Element {        tag_name: "head".to_string(),        attributes: HashMap::new(),    });    let body = Node::new(NodeType::Element {        tag_name: "body".to_string(),        attributes: HashMap::new(),    });    let h2 = Node::new(NodeType::Element {        tag_name: "h2".to_string(),        attributes: HashMap::new(),    });    let text = Node::new(NodeType::Text {        content: "Hello Rust!".to_string(),    });    // 构建树结构    Node::append_child(&html, head);    Node::append_child(&html, body);    Node::append_child(&body, h2);    Node::append_child(&h2, text);    // 打印验证    println!("{:#?}", html);}