JS时间分片技术解决长任务导致的页面卡顿

起因

处理办法

事件循环

浏览器渲染时机

原始代码

代码

效果

函数改造

代码

效果

优化时间分片

代码

效果

对比优化前后

代码

效果

最后

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

微任务：

1. Promise.then

2. Object.observe

3. MutaionObserver

宏任务：

1. script(整体代码)

2. setTimeout

3. setInterval

4. I/O

5. postMessage

6. MessageChannel

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)

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。

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, cb = setTimeout) {
    if(fnc.constructor.name !== 'GeneratorFunction') return fnc()
    return async function (...args) {
        const fnc_ = fnc(...args)
        let data
        do {
            data = fnc_.next(await data?.value)
            // 每执行一步就休眠，注册一个宏任务 setTimeout 来叫醒他
            await new Promise( resolve => cb(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)

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。

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, cb = setTimeout) {
    if(fnc.constructor.name !== 'GeneratorFunction') return fnc()
    return function (...args) {
        const fnc_ = fnc(...args)
        let data
        return new Promise(async function go (resolve, reject) {
            try {
                const start = performance.now()
                do {
                    data = fnc_.next(await data?.value)
                } while (!data.done && performance.now() - start < time)
                if (data.done) return resolve(data.value)
                cb(() => go(resolve, reject))
            } catch(e) {
                reject(e)
            }
        })
    }
}
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);

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。

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);

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。

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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