深入理解HTML5定時器requestAnimationFrame

hudyseu發表於2019-02-16
HTML定時器requestAnimationFrame

前言

計時器一直是javascript動畫的核心技術。而編寫動畫迴圈的關鍵是要知道延遲時間多長合適。一方面，迴圈間隔必須足夠短，這樣才能讓不同的動畫效果顯得平滑流暢；另一方面，迴圈間隔還要足夠長，這樣才能確保瀏覽器有能力渲染產生的變化。

大多數電腦顯示器的重新整理頻率是60Hz，大概相當於每秒鐘重繪60次。大多數瀏覽器都會對重繪操作加以限制，不超過顯示器的重繪頻率，因為即使超過那個頻率使用者體驗也不會有提升。因此，最平滑動畫的最佳迴圈間隔是1000ms/60，約等於16.6ms。

而setTimeout和setInterval的問題是，它們都不精確。它們的內在執行機制決定了時間間隔引數實際上只是指定了把動畫程式碼新增到瀏覽器UI執行緒佇列中以等待執行的時間。如果佇列前面已經加入了其他任務，那動畫程式碼就要等前面的任務完成後再執行。

requestAnimationFrame採用系統時間間隔，保持最佳繪製效率，不會因為間隔時間過短，造成過度繪製，增加開銷；也不會因為間隔時間太長，使用動畫卡頓不流暢，讓各種網頁動畫效果能夠有一個統一的重新整理機制，從而節省系統資源，提高系統效能，改善視覺效果。

特點

  • requestAnimationFrame會把每一幀中的所有DOM操作集中起來，在一次重繪或迴流中就完成，並且重繪或迴流的時間間隔緊緊跟隨瀏覽器的重新整理頻率。
  • 在隱藏或不可見的元素中，requestAnimationFrame將不會進行重繪或迴流，這當然就意味著更少的CPU、GPU和記憶體使用量。
  • requestAnimationFrame是由瀏覽器專門為動畫提供的API，在執行時瀏覽器會自動優化方法的呼叫，並且如果頁面不是啟用狀態下的話，動畫會自動暫停，有效節省了CPU開銷。

用法

requestAnimationFrame方法將一個callback作為引數，回撥函式會被傳入一個引數，DOMHighResTimeStamp，指示當前被 requestAnimationFrame() 排序的回撥函式被觸發的時間。返回值是一個請求 ID，表示回撥列表中唯一的標識。可以傳這個值給 window.cancelAnimationFrame() 以取消回撥函式。

requestID = window.requestAnimationFrame(callback);

利用這個api,可以將某些程式碼放到下一次重新渲染時執行,避免短時間內觸發大量reflow。
例如頁面滾動事件（scroll）的回撥函式就很適合使用這個api, 將回撥操作推遲到下一次重新渲染。但需要注意的是requestAnimationFrame 不管理回撥函式，即在回撥被執行前，多次呼叫帶有同一回撥函式的 requestAnimationFrame，會導致回撥在同一幀中執行多次。最簡單的，可以用節流函式來解決這個問題，也可以想辦法讓requestAnimationFrame的佇列裡同樣的回撥函式只有一個:

let scheduledAnimationFrame = false;
document.body.onscroll = () => {
    if (scheduledAnimationFrame) return;
    scheduledAnimationFrame = true;
    window.requestAnimationFrame(() => {
        scheduledAnimationFrame = false;
        // do something
    });
};

當然，最佳的應用場景還是在幀動畫裡，可以大幅優化效能。

面試題

如何渲染幾萬條資料並不卡住介面

這道題考察瞭如何在不卡住頁面的情況下渲染資料，也就是說不能一次性將幾萬條都渲染出來，而應該一次渲染部分 DOM，那麼就可以通過 requestAnimationFrame 來每 16 ms 重新整理一次。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <ul>控制元件</ul>
  <script>
    setTimeout(() => {
      // 插入十萬條資料
      const total = 100000
      // 一次插入 20 條，如果覺得效能不好就減少
      const once = 20
      // 渲染資料總共需要幾次
      const loopCount = total / once
      let countOfRender = 0
      let ul = document.querySelector("ul");
      function add() {
        // 優化效能，插入不會造成迴流
        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) {
          window.requestAnimationFrame(add);
        }
      }
      loop();
    }, 0);
  </script>
</body>
</html>

相容性

一些老的瀏覽器是不支援這個api的，為了也能使用這個api, 可以自定義這個方法，掛載到window下面：

(function() {
    var lastTime = 0;
    var vendors = [`webkit`, `moz`];
    for(var x = 0; x < vendors.length && !window.requestAnimationFrame; ++x) {
        window.requestAnimationFrame = window[vendors[x]+`RequestAnimationFrame`];
        window.cancelAnimationFrame =
          window[vendors[x]+`CancelAnimationFrame`] || window[vendors[x]+`CancelRequestAnimationFrame`];
    }

    if (!window.requestAnimationFrame)
        window.requestAnimationFrame = function(callback) {
            var currTime = new Date().getTime();
            var timeToCall = Math.max(0, 16 - (currTime - lastTime));
            var id = window.setTimeout(function() { callback(currTime + timeToCall); },
              timeToCall);
            lastTime = currTime + timeToCall;
            return id;
        };

    if (!window.cancelAnimationFrame)
        window.cancelAnimationFrame = function(id) {
            clearTimeout(id);
        };
}());

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