浏览器的requestanimationframe

参考文献: 浏览器的even loop

js在浏览器中运行,用户看到界面,可以简单地分解为页面渲染,和js进程执行两部分。这两部分相辅相成,共同构成我们在浏览器内进行点击,滚动鼠标,酷炫的动画等流畅的交互体验。

页面渲染过程

页面渲染会有固定的节奏,可以分为三个小步骤

  • Structure - 构建 DOM 树的结构
  • Layout - 确认每个 DOM 的大致位置(排版)
  • Paint - 绘制每个 DOM 具体的内容(绘制)
    用户的一些行为,如刷新,缩放窗口等操作会引起页面的重新渲染。

js进程执行

js是单线程的,一次只能执行一个任务。某些js操作也会出发页面的重新渲染,如获取样式和浏览器宽高等。
当一个进程执行时间太长,就会导致无法执行后续代码,同时也会阻塞浏览器的渲染。

单线程执行

控制台输入while(true),你会发现浏览器所有行为失效(并不是卡顿,鼠标还能运动)。很好玩,值得一试(真诚微笑脸)。

异步队列

所以为了防止因为某个任务执行时间太长而导致整个进程阻塞,js中很合理就存在一个异步队列的概念,可以把耗时长的任务放入异步队列中。像setTimeout,ajax请求等都属于把进程放入异步队列的操作。当主进程为空时,再去执行异步队列中的任务。

比如下方代码

function loop() {
  setTimeout(loop, 0)
}
loop();

虽然也是在不断循环一个操作。但本质上是不断地向异步队列中加入新任务,新的任务将在主进程为空的时候去执行,所以不会阻塞。

requestAnimationFrame

这是一个特别的异步任务,它不是被加入异步队列,而是加入页面渲染这边的队列中。它在渲染的三个步骤之前被执行。通常用来处理渲染相关的工作。不知道我在说啥?不要慌,我们继续往下讲

requestAnimationFrame 和setTimeout的差别

假设我们有一个元素 box,并且有一个 moveOnePixel 方法,作用是让这个元素向右移动 1 像素。我们分别使用requestAnimationFramesetTimeout执行

// 方法 1 requestAnimationFrame
function callback() {
  moveOnePixel();
  requestAnimationFrame(callback)
}
callback()
// 方法 2 setTimeout
function callback() {
  moveOnePixel();
  setTimeout(callback, 0)
}
callback()

两种方法都可以让 box 移动起来。但实际测试发现,使用 setTimeout移动的 box 要比 requestAnimationFrame速度快得多。这表明单位时间内 callback 被调用的次数是不一样的。

浏览器的even loop一文中作出如下解释

这是因为 setTimeout在每次运行结束时都把自己添加到异步队列。等渲染过程的时候(不是每次执行异步队列都会进到渲染循环)异步队列已经运行过很多次了,所以渲染部分会一下会更新很多像素,而不是 1 像素。requestAnimationFrame只在渲染过程之前运行,因此严格遵守“执行一次渲染一次”,所以一次只移动 1 像素,是我们预期的方式。

如果在低端环境兼容,常规也会写作 setTimeout(callback, 1000 / 60)来大致模拟 60 fps 的情况,但本质上 setTimeout并不适合用来处理渲染相关的工作。因此和渲染动画相关的,多用 requestAnimationFrame,不会有掉帧的问题(即某一帧没有渲染,下一帧把两次的结果一起渲染了)

简单来说,浏览器的渲染步骤不是每时每刻都在进行, setTimeout里设置的执行时间间隔为0,也就是说在没有其他进程干扰的情况下,js在不断执行把BOX移动1px的操作。但是渲染有一个最小间隔,通常情况下为16ms(待考证)。所以在执行渲染步骤之前,BOX已经被移动了多次。

所以,在页面渲染某个动画时,使用requestAnimationFrame更符合浏览器渲染的运转原理。requestAnimationFrame开启的动画可以使用cancelAnimationFrame停止

let id = null;
//一个动画函数
function animate() {
  //一个完整的动作
  //执行渲染动作,按帧更新animate函数创建的状态
  id = window.requestanimationframe(animate)
}

//让动画停止
window.cancelAnimationFrame(id)
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