通過定時器、時間分片、Web Worker優化長任務

Ve發表於2019-12-12

提示

希望你能瞭解什麼是 Event Loop(事件迴圈),以及對 Web Worker 有所瞭解,以便更容易吸收

什麼是長任務

W3C 效能組規定:執行時長大於 50ms 的任務,定義為長任務

那麼我們如何對長任務進行優化?

setTimeout

js 是單執行緒語言,它的作用主要用於操作DOM。 js執行也非常簡單(從上往下執行),但 js 裡也有非同步方法,比如 xhr 、 setTimeout 等等。

setTimeout 的作用是:將當前任務推入任務佇列,當主執行緒同步的程式碼執行完成後判斷 setTimeout 設定的時間有沒有到,如果到了將任務推出佇列執行。

下面是 Event Loop 示例圖:

通過定時器、時間分片、Web Worker優化長任務

由於長任務執行時間長,會阻塞主執行緒,使用者能感覺到頁面卡頓,所以我們經常會採用 setTimeout 把長任務推入任務佇列,等到同步程式碼執行完成後再處理長任務:

const t = setTimeout(() =>{
    clearTimeout(t);
    // 長任務
},0)
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注意點

由於前端處理長任務的場景並不多,一般由服務端處理完後給到前端,所以 setTimeout 能解決大部分的長任務問題,但是該方法不能用於時間過長的任務,比如一個任務需要秒級時長,使用者仍然會感覺頁面卡死。

下面這個場景也會導致卡頓:

 #box {
        width: 100px;
        height: 100px;
        background: green;
      }
      
<div id="box"></div>

// 動畫 大概需要2s跑完
var start = null;
var element = document.getElementById('box');
element.style.position = 'absolute';

function step(timestamp) {
  if (!start) start = timestamp;
  var progress = timestamp - start;
  element.style.left = Math.min(progress / 10, 200) + 'px';
  if (progress < 2000) {
    window.requestAnimationFrame(step);
  }
}

window.requestAnimationFrame(step);


setTimeout(function() {
  // 500ms的長任務
  var now = performance.now();
  while (now + 500 > performance.now()) {}
}, 100);
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上面程式碼中使用 setTimeout 來處理長任務,但是頁面中有個需要 2s 跑完的動畫效果,當執行到 setTimeout 時,動畫仍在執行,這時在佇列裡的長任務被推出並執行導致主執行緒阻塞,動畫出現卡頓,這時最好不阻塞主執行緒,那麼使用 Web Worker 是最合適的(Web Worker 在下文介紹)

使用時間分片

時間分片並不是某個 api,而是一種技術方案,它可以把長任務分割成若干個小任務執行,並在執行小任務的間隔中把主執行緒的控制權讓出來,這樣就不會導致UI卡頓。

React 的 Fiber 技術核心思想也是時間分片,Vue 2.x 也用了時間分片,只不過是以元件為單位來實施分片操作,由於收益不高 Vue 3 把時間分片移除了。

演示

為了好理解,先寫段長任務程式碼,將主執行緒阻塞 1秒鐘:

const start = performance.now();
let count = 0;
while (performance.now() - start < 1000) {}
console.log('done!');

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通過定時器、時間分片、Web Worker優化長任務

該段指令碼霸佔主線產長達 1s 的時間 我們可以封裝一個 ts 方法,讓這個長任務被分割成多個小任務執行:

ts(function* (){
    const start = performance.now();
    let count = 0;
    while (performance.now() - start < 1000) {
        yield;
    }
    console.log('done!');
})()
複製程式碼

先看看效果吧:

通過定時器、時間分片、Web Worker優化長任務

從圖裡看到,一個長任務被切成了諾幹個小任務,在每個小任務間隔中把主執行緒的控制權交出來,這樣就不會導致頁面卡頓

基於 Generator 函式實現時間分片方法

基於 Generator 函式的執行特性,我們很容易使用它來實現一個時間分片函式:

function ts(gen) {
  if (typeof gen === 'function') gen = gen();
  if (!gen || typeof gen.next !== 'function') return;
  return function next() {
    const start = performance.now();
    const res = null;
    do {
      res = gen.next();
    } while (!res.done && performance.now() - start < 25);
    if (res.done) return;
    setTimeout(next);
  };
}
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上面程式碼中,做了一個 do while:如果當前任務執行時間低於 25ms 則多個任務一起執行,否則作為一個任務執行,一直到 res.done = true 為止。

程式碼核心思想:通過 yield 關鍵字可以將任務暫停執行,並讓出主執行緒的控制權;通過setTimeout將未完成的任務重新放在任務佇列中執行

使用 Web Worker 優化

文章開頭提過 js 是單執行緒,但瀏覽器不是。 Web Worker 允許我們在後臺建立獨立於主執行緒的其他執行緒,所以我們可以把一些費時費力的長任務交給 Web Worker。

使用

由於共享執行緒瀏覽器支援情況較差,本章我們只介紹專用執行緒。

我們建立一個資料夾,並在裡面建立 index.html 和 worker.js 目錄如下:

.
├── index.html
└── worker.js
複製程式碼

index.html 程式碼:

<input type="text" id="ipt" value="" />
<div id="result"></div>

<script>
    const ipt = document.querySelector('#ipt');
    const worker = new Worker('worker.js');
    
    ipt.onchange = function() {
      // 通過postMessage傳送訊息
      worker.postMessage({ number: this.value });
    };
    
    // 通過onmessage接收訊息
    worker.onmessage = function(e) {
      document.querySelector('#result').innerHTML = e.data;
    };
</script>
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worker.js 程式碼:

// self 類似主執行緒中的 window
self.onmessage = function(e) {
  self.postMessage(e.data.number * 2);
};
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總結

  • 對於大多數場景 setTimeout 夠用,但要注意使用場景
  • 需要更長時間來執行的任務,可以使用時間分片或者交給 Web Worker 來解決

參考

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