前端性能优化:如何减少长列表的渲染时间

问题描述

列表 (list) 是浏览器端用户交互的常见元素。一般的 select 由两个部分组成:外层的容器和内层的 list,外层的大小固定,通过滑动来调整可视列表的范围。

单页面应用(SPA)的设计理念中有一句话,视图是数据的映射。在实际生产项目中,当数据量开始凶猛增长的时候,一些性能问题就会开始出现。比如当一个选择列表的数据过多时候,更新 DOM 需要消耗更长的时间,此时用户操作会明显感到卡顿。

假设我们要渲染下面这个简单的列表 ( React 实现 ):

<div style={{ height: '200px', overflow: 'scroll' }}>
  {
    data.map((item) => {
      return (
        <div key={item}>{item}</div>
      );
    })
   }
</div>

其中 data 是简单的数字数组,如:[1, 2, 3 ...]

在本地测试,当 data 里面装有 100 个元素的时候,渲染这个列表只需要几个毫秒,而渲染 10000 个元素的时候需要几百毫秒。这个例子里面的元素非常简单,在实际情况中,渲染更复杂的元素,或者当用户端设备性能更差的时候,会消耗更多的时间。同时,从 DOM 中删除这个列表(比如关闭选择组件操作),也会花费一些时间。

可以看到,渲染列表的时间和元素的数量成线性关系,当数据量很大的时候,用户可以很明显地感知到卡顿。

优化手段

面对这个问题,虚拟列表是一个有效的设计思路。即永远只渲染当前用户可见,以及其前后的几个元素。监听滑动事件 (scroll event),在滑动的时候调整当前窗口的可见元素,并渲染出来。这样可以大大节约插入和移除大量 DOM 元素的时间,可以大大加快初次渲染时间,而且渲染时间不随着数据量增加而增加。

react-window 是一个非常好用的 React 虚拟列表组件库。使用方法在文档和 demo 里面已经很详细地描述了。

该库采用了以下几点优化:

  1. 如前面所述,只渲染当前可视以及前后若干个元素。最外层容器采用 relative 定位,内部元素使用 absolute 定位,并计算该定位的 offset,比如:第一个元素的 top 距离应该是 itemSize * index,如果列表是垂直方向排列的,那么 itemSize 就是单个元素的高度。
  2. 懒计算和缓存。因为每个元素的 offset 都是不同的,需要专门计算出来。如果一次性把所有列表元素的 offset 都计算出来,那么也会占用 O(n) 的时间。所以只在每次渲染可见元素之前计算 offset,也就是懒计算。同时利用了缓存来避免重复计算,如果一个元素先被从视窗移除再重新加载,即来回滑动列表,那么这个计算结构是可以直接从缓存中取出的。
  3. 使用纯组件(pure component)来避免重渲染。

最后是一个小设计,列表容器可以传入一个属性 isScrolling 告诉列表元素目前是否正在滑动。开始滑动 (on scroll) 的时候改变滑动状态为正在滑动,而结束滑动的时候会稍微等一段时间 (interval),才确定滑动停止。对这个滑动状态的更新函数有进行 debounce 处理,只有最后停止滑动一段时间才更新滑动状态为已停止,这样可以避免子元素的不必要渲染,如果子元素在滑动的时候会重绘的话。

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