如何渲染几万条数据并不卡住界面

careteenL
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背景

现在项目中列表页都会做成分页的形式，但是仍然存在一些场景：后端返回所有数据（可能成千上万条），前端渲染。下面提供几种解决思路。

粗暴实现

页面结构

<ul>控件</ul>

逻辑功能

// 插入十万条数据
const total = 100000
let ul = document.querySelector("ul")
console.time('loopTime')
function add() {
  // 优化性能，插入不会造成回流
  const fragment = document.createDocumentFragment()
  for (let i = 0; i < total; i++) {
    const li = document.createElement("li")
    li.innerText = Math.floor(Math.random() * total)
    fragment.appendChild(li)
  }
  ul.appendChild(fragment)
}
add()
console.timeEnd('loopTime')

通过console.timeEnd('loopTime')获取代码执行时间。

loopTime
在上图中我们发现log很快打印，且只有几百毫秒；但是左上角却一直在loading，并没有完成渲染。所以此写法并不能统计到页面的渲染时间。

此时我们需要回顾下浏览器端的事件环机制。

eventLoop
从上图中我们得知当JS引擎线程中含有宏or微任务时，会分别入各自队列，当执行栈代码执行完成后，会首先清空微任务队列，然后触发一次GUI渲染（记住这个时机），再取出一个宏任务执行；若微任务中含有微任务，会将其入队列，注意其中包含的微任务会在这次一起清空，如果含有宏任务，加入宏任务队列；以此反复循环。

如果还不是很了解，可前往面试必问之事件循环详解。

从上面我们可得知，在清空微任务队列后，会触发一次GUI渲染，所以此时我们可以在代码中加一个setTimeout即可。

// 插入十万条数据
const total = 100000
let ul = document.querySelector("ul")
console.time('loopTime')
console.time('loopAndRenderTime') // ++
function add() {
  // 优化性能，插入不会造成回流
  const fragment = document.createDocumentFragment()
  for (let i = 0; i < total; i++) {
    const li = document.createElement("li")
    li.innerText = Math.floor(Math.random() * total)
    fragment.appendChild(li)
  }
  ul.appendChild(fragment)
}
add()
console.timeEnd('loopTime')
setTimeout(_ => { // ++
  console.timeEnd('loopAndRenderTime') // ++
}) // ++

此时能获取到js循环执行的时间加➕页面渲染的时间为大约5s。但当数据量很大时，页面白屏时间会特别长，用户早关闭了网站，所以此时需要优化。

代码存放在VirtualScroll/rudeRender

分片实现

实现思路为：每几十毫秒渲染20个。这个间隔时间可以使用requestAnimationFrame。

setTimeout(() => {
  // 插入十万条数据
  const total = 100000
  // 一次插入 20 条，如果觉得性能不好就减少
  const once = 20
  // 渲染数据总共需要几次
  const loopCount = total / once
  let countOfRender = 0
  let ul = document.querySelector("ul");
  function add() {
    // 优化性能，插入不会造成回流
    const fragment = document.createDocumentFragment();
    for (let i = 0; i < once; i++) {
      const li = document.createElement("li");
      li.innerText = Math.floor(Math.random() * total);
      fragment.appendChild(li);
    }
    ul.appendChild(fragment);
    countOfRender += 1;
    loop();
  }
  function loop() {
    if (countOfRender < loopCount) { // 递归终止条件
      window.requestAnimationFrame(add);
    }
  }
  loop();
}, 0);

zoneRender
可看出页面几乎没有白屏，在向下滚动页面时能看到滚动条会向上滚，这是因为递归过程在生成新的节点。

这种解决方法虽然在视觉上解决了白屏的问题，但是仍然存在页面节点数庞大的问题，当节点过于庞大时页面也会卡顿，所以还需要继续优化。

代码存放在VirtualScroll/zoneRender

虚拟滚动列表形式

长列表的渲染主要存在两个问题

  • 白屏时间过长
  • 页面节点过多

分片实现解决了第一个问题，但页面节点仍然是全量的。因为浏览器视窗就这么高，我们能在用户滚动时动态替换当前视窗的内容，所以页面能始终保持少量节点，进而实现一个虚拟的滚动列表。

下面以Vue为例实现，代码存放在@lan-vue/views/VirtualScrollList和@lan-vue/functions/VirtualScrollList

基于上述思路，我们希望提供一个组件，传入列表所有数据items，并且希望在浏览器视窗展示remain个项目，并且把每一项的高度size告诉组件，当滚动时在组件内去动态替换。

<VirtualScrollList
  :size="24"
  :remain="8"
  :items="items"
>
  <div slot-scope="scope" class="item">
    {{ scope.item.value }}
  </div>
</VirtualScrollList>

组件内部的结构则如下

<div
  class="lan-viewport"
  ref="viewport"
  @scroll="handleViewportScroll"
>
  <div
    class="lan-scrollBar"
    ref="scrollBar"
  ></div>
  <div class="lan-scroll-list">
    <div
      v-for="(item) in visibleData"
      :key="item.id"
      :vid="item.index"
      ref="items"
    >
      <slot :item="item"></slot>
    </div>
  </div>
</div>
  • 需要一个包裹层.lan-viewport，表示在此区域内滑动。
  • 一个表示整个列表高度的.lan-scrollBar，为了撑开滚动条高度。
  • 真正展示列表的区域lan-scroll-list，渲染每一项。 他们的样式如下
.lan-viewport {
  overflow-y: scroll;
  position: relative;
}
.lan-scroll-list {
  position: absolute;
  top: 0;
  left: 0;
  width: 100%;
}

.lan-scroll-list绝对定位的目的是让列表项始终在顶部区域。

然后页面加载完以后，我们需要为.lan-viewport和.lan-scrollBar赋值

mounted() {
  this.$refs.viewport.style.height = this.remain * this.size + 'px' // 设置viewPrort的高度
  this.$refs.scrollBar.style.height = this.items.length * this.size + 'px' // 设置滚动条高度
  this.end = this.start + this.remain // 计算显示范围
}

还需要两个变量start/end记录当前视窗展示列表的范围。 为了在视觉上表现的更正常流畅，我们需要用三屏的数据去渲染，不然在滚动时会存在页面有白边的问题。

computed: {
    prevCount() {
      return Math.min(this.start, this.remain)
    },
    nextCount() {
      return Math.min(this.items.length - this.end, this.remain)
    }
}

其中需要考虑列表的边界。

进而得到渲染的数据visibleData。

computed: {
  formatData() {
    return this.items.map((item, index) => ({ ...item, index }))
  },
  visibleData() {
    let start = this.start - this.prevCount
    let end = this.end + this.nextCount
    return this.formatData.slice(start, end)
  }
}

然后在页面滚动时，需要始终展示三屏的中间屏。所以使用transform矫正由于三屏所导致的偏移量。

<div
  class="lan-scroll-list"
  :style="{transform:`translate3d(0, ${offset}px, 0)`}"
>...</div>

每项高度已知

methods: {
  handleViewportScroll() {
    let scrollTop = this.$refs.viewport.scrollTop
    this.start = Math.floor(scrollTop / this.size) // 计算开始
    this.end = this.start + this.remain // 计算结束
    this.offset = scrollTop - (scrollTop % this.size) - this.prevCount * this.size // 计算偏移量
  }
}

AccordantHeight
这个时候我们能看到效果，页面始终只有3*remain在这是3*8=24个项目，滚动时动态替换。

那么问题又来了，当每个项目高度是不定的，此时传size并不管用，会发现滚动混乱。

每项高度未知

高度虽然不定，但是我们能通过getBoundingClientRect方法在页面渲染后去获取节点的真实高度。

问题就变得简单了，需要预先使用一个变量存储所有列表的高度height、节点顶部距离顶部的位置top、节点底部距离顶部的位置bottom

mounted() {
  // ...
  if (this.variable) { // 表示高度不定
    this.initPosition()
  }
},
methods: {
  initPosition() { // 初始化位置
    this.positions = this.items.map((item, index) => ({
      index,
      height: this.size,
      top: index * this.size,
      bottom: (index + 1) * this.size
    }))
  }
}

当滚动时根据滚动条高度计算出当前正处于哪一个项目

handleViewportScroll() {
  let scrollTop = this.$refs.viewport.scrollTop
  if (this.variable) {
    this.start = this.getStartIndex(scrollTop) // 算出开始的位置
    this.end = this.start + this.remain
    this.offset = this.positions[this.start - this.prevCount] ? this.positions[this.start - this.prevCount].top : 0
  }
}

由于positions的top/bottom是根据索引算的且是有序递增的，所以算出开始的位置可以根据二分查找算法。

对二分算法不了解的，前往详解二分查找查看

getStartIndex(value) {
  let start = 0
  let end = this.positions.length
  let temp = null
  while (start < end) {
    let middleIndex = parseInt((start + end) / 2)
    let middleValue = this.positions[middleIndex].bottom
    if (value == middleValue) {
      return middleIndex + 1
    } else if (middleValue < value) {
      start = middleIndex + 1
    } else if (middleValue > value) {
      if (temp == null || temp > middleIndex) {
        temp = middleIndex
      }
      end = middleIndex - 1
    }
  }
  return temp
}

其中需要注意的一点是我们滚动的距离scrollTop值大概率和列表中的top/bottom不相等，所以我们期望去找到一个区间且最接近的值。其中使用temp变量存储这个最接近的值。

handleViewportScroll() {
  let scrollTop = this.$refs.viewport.scrollTop
  if (this.variable) {
    this.start = this.getStartIndex(scrollTop) // 算出开始的位置
    this.end = this.start + this.remain
    this.offset = this.positions[this.start - this.prevCount] ? this.positions[this.start - this.prevCount].top : 0
  }
}

找到开始的位置，进而可知结束位置以及矫正偏移量。

上面的工作还不够，虽然找到开始结束位置，但是每一项的高度还是未知，我们需要在页面滚动加载完成后，去更新每一项的高度等详细信息。

updated() {
  this.$nextTick(() => { // 获取真实元素的位置 更新top和bottom
    if (this.positions.length === 0) return
    let nodes = this.$refs.items
    if (!(nodes && nodes.length > 0)) {
      return
    }
    nodes.forEach(node => {
      let rect = node.getBoundingClientRect()
      let height = rect.height
      let index = +node.getAttribute('vid')
      let oldHeight = this.positions[index].height
      let val = oldHeight - height
      if (val) {
        // 先更新自己
        this.positions[index].bottom = this.positions[index].bottom - val
        this.positions[index].height = height
        for (let i = index + 1; i < this.positions.length; i++) { // 再更新后续兄弟
          this.positions[i].top = this.positions[i - 1].bottom
          this.positions[i].bottom = this.positions[i].bottom - val
        }
      }
    })
    this.$refs.scrollBar.style.height = this.positions[this.positions.length - 1].bottom + 'px'
    // this.offset = this.positions[this.start - this.prevCount]? this.positions[this.start - this.prevCount].top : 0
  })
}

主要就是遍历当前展示的项目，获取其真实高度，然后更新到positions，接着更新后续兄弟。最后滚动条的高度则是最后一条项目的bottom值。

下面使用Mockjs创建不同长度的句子去模拟高度不定。

VariableHeight

虚拟滚动列表实现主要是参考于@tangbc/vue-virtual-scroll-list

总结

虚拟滚动列表实现非常巧妙的保证了几乎没有白屏时间、少量的页面节点。也让页面更加流畅且能支撑成千上万的列表。

但是仍然存在一些不足点

  • 以上实现不支持每条项目有复选框等操作
  • 需适配不同高度屏幕的项目展示个数

有感兴趣且有解决思路的大佬欢迎交流~

原创于@careteen/Blog，转载请注明来源。

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