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时间分片技术(解决 js 长任务导致的页面卡顿)

时间分片技术(解决 js 长任务导致的页面卡顿)

时间分片

旨在把一个运行时间比较长的任务分解成一块一块比较小的任务,分块去执行,因为超过 50ms 的任务就会被认为是 long task,用户就能感知到渲染卡顿和交互的卡顿,所以我们可以缩短函数的连续执行时间。

起因

同事遇到一个动画展示的问题,就是下面要执行一个运算量很大的函数,他要加载一个 loading,但他发现把 loading 的元素 display: block; 页面中也不会立刻出现 loading 动画,出现动画的时候是运算函数执行完毕之后。

处理办法

有两种方法去处理这种耗时任务,第一种就是 webWorker,但是一些 dom 的操作做不了,于是就想到了通过 generator 函数来解决,下面先简单了解下事件循环。

事件循环

image.png

微任务:

1. Promise.then
2. Object.observe
3. MutaionObserver
复制代码

宏任务:

1. script(整体代码)
2. setTimeout
3. setInterval
4. I/O
5. postMessage
6. MessageChannel
复制代码

浏览器渲染时机

除去特殊情况,页面的渲染会在微任务队列清空后,宏任务执行前,所以我们可以让推入主执行栈的函数执行到一定时间就去休眠,然后在渲染之后的宏任务里面叫醒他,这样渲染或者用户交互都不会卡顿了!

原始代码

我们先模拟一个 js 长任务

代码

// style
@keyframes move {
    from {
        left: 0;
    }
    to {
        left: 100%;
    }
}
.move {
    position: absolute;
    animation: move 5s linear infinite;
}

// dom
<div class="move">123123123</div>

// script
function fnc () {
    let i = 0
    const start = performance.now()
    while (performance.now() - start <= 5000) {
        i++
    }

    return i
}

setTimeout(() => {
    fnc()
}, 1000)
复制代码

效果

如下图,动画运行 1s 的时候,js 函数开始运行,动画会先停止渲染,然后等 js 主执行栈空闲之后动画才继续进行。

GIF 2021-9-16 11-43-55.gif

image.png

函数改造

我们把原来的函数改造为 generator 函数

代码

// generator 处理原来的函数
function * fnc_ () {
    let i = 0
    const start = performance.now()
    while (performance.now() - start <= 5000) {
        yield i++
    }

    return i
}

// 简易时间分片
function timeSlice (fnc) {
    if(fnc.constructor.name !== 'GeneratorFunction') return fnc()

    return async function (...args) {
        const fnc_ = fnc(...args)
        let data

        do {
            data = fnc_.next()
            // 每执行一步就休眠,注册一个宏任务 setTimeout 来叫醒他
            await new Promise( resolve => setTimeout(resolve))
        } while (!data.done)

        return data.value
    }
}

setTimeout(async () => {
    const fnc = timeSlice(fnc_)
    const start = performance.now()
    console.log('开始')
    const num = await fnc()
    console.log('结束', `${(performance.now() - start)/ 1000}s`)
    console.log(num)
}, 1000)
复制代码

效果

动画根本不受影响,fps 一直很稳定,因为我们把耗时任务拆成很多个块来执行。

GIF 2021-9-16 13-21-25.gif

image.png

优化时间分片

上面的时间分片函数每执行一步,就会休眠,然后通过一个宏任务来唤醒他,但是这样的执行效率肯定是比较低的,我们再优化一下执行的效率,提升连续执行时间。

代码

// 精准时间分片
function timeSlice_ (fnc, time = 25) {
    if(fnc.constructor.name !== 'GeneratorFunction') return fnc()

    return function (...args) {
        const fnc_ = fnc(...args)

        function go () {
            const start = performance.now()
            let data

            do {
                data = fnc_.next()
            } while (!data.done && performance.now() - start < time)

            if (data.done) return data.value

            return new Promise((resolve, reject) => {
                setTimeout(() => {
                    try {
                        resolve(go())
                    } catch(e) {
                        reject(e)
                    }
                })
            })
        }

        return go()
    }
}

setTimeout(async () => {
    const fnc1 = timeSlice_(fnc_)
    let start = performance.now()

    console.log('开始')
    const num = await fnc1()
    console.log('结束', `${(performance.now() - start)/ 1000}s`)
    console.log(num)
}, 1000);
复制代码

效果

我们把函数分成了较大的块,这样函数执行的效率就会变高,fps 会稍微收到影响,但是在接受范围内。

image.png

对比优化前后

我们对比一下优化时间分片函数前后的效果

代码

setTimeout(async () => {
    const fnc = timeSlice(fnc_)
    const fnc1 = timeSlice_(fnc_)
    let start = performance.now()

    console.log('开始')
    const a = await fnc()
    console.log('结束', `${(performance.now() - start)/ 1000}s`)

    console.log('开始')
    start = performance.now()
    const b = await fnc1()
    console.log('结束', `${(performance.now() - start)/ 1000}s`)

    console.log(a, b)
}, 1000);
复制代码

效果

对比优化后的时间分片函数,是之前效率的 4452 倍,我们做的只是提升了函数连续执行时间。

image.png

最后

generator 函数中 yield 的位置非常关键,需要放到耗时的地方,优化后的时间分片函数也提供了 time 变量,你可以根据实际情况来改变你的 time 值。

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