Debounce 和 Throttle 是两个很相似但是又不同的技术,都可以控制一个函数在一段时间内执行的次数。
当我们在操作 DOM 事件的时候,为函数添加 debounce 或者 throttle 就会尤为有用。为什么?因为我们在事件和函数执行之间加了一个我们自己的控制层。记住,我们是不去控制这些 DOM 事件触发的频率的,因为这个可能会有变化。
下面我们以滚动事件举例:
<iframe height='265' scrolling='no' title='Scroll events counter' src='//codepen.io/athena0304/embed/Yjbqar/?height=265&theme-id=0&default-tab=css,result&embed-version=2' frameborder='no' allowtransparency='true' allowfullscreen='true' style='width: 100%;'>See the Pen Scroll events counter.
</iframe>
当使用触控板、鼠标滚轮,或者直接拽动滚动条,每秒都可以轻易触发至少30次事件,而且在触屏的移动端,甚至会达到每秒100次,面对这样高的执行频率,你的滚动事件处理程序能否很好地应对?
在2011年,Twitter 网站提出了一个 issue:当向下滚动 Twitter 信息流的时候,整个页面的响应速度都会变慢。 John Resig 基于该问题发表了一篇博客,文中指出,直接在 scroll
事件里挂载一些计算量大的函数是件多么不明智的行为。
John 当时提出的解决方案是在 onScroll event
的外部设置一个每 250ms 执行一次的循环。这样处理程序就与事件解耦了。使用这样一个简单的技术就可以避免破坏用户体验。
::: tip 译者注
文中的核心代码如下
var outerPane = $details.find(".details-pane-outer"),
didScroll = false;
$(window).scroll(function() {
didScroll = true;
});
setInterval(function() {
if ( didScroll ) {
didScroll = false;
// Check your page position and then
// Load in more results
}
}, 250);
:::
如今,处理事件的方式稍微复杂了一些。下面我们结合用例,一一介绍 Debounce、 Throttle 和requestAnimationFrame。
Debounce
Debounce 允许我们将多个连续的调用合并成一个。
想象一个进电梯的场景,你走进了电梯,门刚要关上,这时另一个人想要进来,于是电梯没有移动楼层(处理函数),而是将门打开让那个人进来。这时又有一个人要进来,就又会上演刚才那一幕。也就是说,电梯延迟了它的函数(移动楼层)执行,但是优化了资源。
在下面的例子中,尝试快速点击按钮或者在上面滑动:
<iframe height='265' scrolling='no' title='Debounce. Trailing' src='//codepen.io/athena0304/embed/NBVjRB/?height=265&theme-id=0&default-tab=css,result&embed-version=2' frameborder='no' allowtransparency='true' allowfullscreen='true' style='width: 100%;'>See the Pen Debounce. Trailing.
</iframe>
你可以看到连续快速事件是怎样被一个单独的 debounce 事件所替代的。但是如果事件触发时间间隔较长,就不会发生 debounce。
Leading 边缘 (或者 "immediate")
在上面的例子中,你会发现 debounce 事件会等到快速事件停止发生后才会触发函数执行。为什么不在每次一开始就立即触发函数执行呢,这样它的表现就和原始的没有去抖的处理器一样了。直到快速调用出现停顿的时候,才会再次触发。
下面是使用 leading
标识符的例子:
在 underscore.js 中,该选项叫作 immediate
,而不是 leading
。
自己试一下:
<iframe height='265' scrolling='no' title='Debounce. Leading' src='//codepen.io/athena0304/embed/mGbgGo/?height=265&theme-id=0&default-tab=css,result&embed-version=2' frameborder='no' allowtransparency='true' allowfullscreen='true' style='width: 100%;'>See the Pen Debounce. Leading.
</iframe>
Debounce 的实现
Debounce 的概念和实现最早是由 John Hann 在2009年提出来的。
不久之后,Ben Alman 就写了一个 jQuery 插件(现在已经不再维护了),一年之后 Jeremy Ashkenas 把它添加进了 underscore.js。再后来被添加进 Lodash。
这三个实现在内部有一点不同,但是接口几乎是相同的。
曾经有一段时间,underscore 采取了 Lodash 里面的 debounce/throttle 实现,但是后来我在2013年发现了 _.debounce
函数的一个 bug。从那时起,这两种实现就出现分化了。
Lodash 为 _.debounce
和 _.throttle
添加了更多的特性。最初的 immediate
标识符被 leading
和 trailing
所替代。你可以选择一个选项,也可以两个都要。默认情况下 trailing
是被开启的。
新的 maxWait
选项(目前只存在于Lodash)在本文中没有提及,但是它也是一个很有用的选项。实际上,throttle 函数就是使用 _.debounce
带着 maxWait
的选项来定义的,你可以在这里查看源码。
Debounce 举例
Resize 举例
通过拖拽浏览器窗口,可以触发很多次 resize
事件。
例子如下:
<iframe height='265' scrolling='no' title='Debounce Resize Event Example' src='//codepen.io/athena0304/embed/KxPLZy/?height=265&theme-id=0&default-tab=js,result&embed-version=2' frameborder='no' allowtransparency='true' allowfullscreen='true' style='width: 100%;'>See the Pen Debounce Resize Event Example.
</iframe>
可以看到,我们在 resize 事件上使用的是默认的 trailing
选项,因为我们只需要关心用户停止调整浏览器后的最终结果就可以了。
敲击键盘,通过 Ajax 请求自动填充表单
为什么要在用户还在输入的时候每隔 50ms 就发送一次 Ajax请求?_.debounce
可以帮助我们避免额外的开销,只有当用户停止输入了再发送请求。
这里没有必要设置 leading
,我们是想要等到最后一个字符输入完再执行函数的。
<iframe height='265' scrolling='no' title='Debouncing keystrokes Example' src='//codepen.io/athena0304/embed/NLKVZw/?height=265&theme-id=0&default-tab=js,result&embed-version=2' frameborder='no' allowtransparency='true' allowfullscreen='true' style='width: 100%;'>See the Pen Debouncing keystrokes Example.
</iframe>
还有一个类似的使用场景就是表单校验,当用户输入完再进行校验、提示信息等。
如何使用 debounce 和 throttle,以及常见问题
说了这么多,你可能已经想自己来写 debounce/throttle 函数了,或者是从网上随便一篇博客上拷贝一份下来。但是我给你的建议是直接使用 underscore 或者 Lodash。 如果你只是需要 _.debounce
和 _.throttle
函数,可以使用 Lodash custom builder 来输出一个自定义的压缩后为 2KB 的库。可以使用下列命令来进行构建:
npm i -g lodash-cli
lodash include = debounce, throttle
也就是说,最好是使用模块化的形式,通过 webpack/browserify/rollup 来引用,如 lodash/throttle
和 lodash/debounce
或 lodash.throttle
和 lodash.debounce
。
使用 _.debounce
函数的一个常见错误就是多次调用它:
// 错误
$(window).on('scroll', function() {
_.debounce(doSomething, 300);
});
// 正确
$(window).on('scroll', _.debounce(doSomething, 200));
为 debounced 函数创建一个变量可以让我们调用私有函数 debounced_version.cancel()
,如果有需要,lodash 和 underscore.js 都可以供你使用。
var debounced_version = _.debounce(doSomething, 200);
$(window).on('scroll', debounced_version);
// 如果你需要的话
debounced_version.cancel();
Throttle
使用 _.throttle
则不允许函数每 X 毫秒的执行次数超过一次。
Throttle 和 debounce 最主要的区别就是 throttle 保证函数每 X 毫秒至少执行一次。
和 debounce 一样, throttle 也用在了 Ben 的插件、underscore.js 和 lodash里面。
Throttling 举例
无限滚动
这是一个非常常见的例子。用户在一个无限滚动的页面里向下滚动,你需要知道当前滚动的位置距离底部还有多远,如果接近底部了,我们就得通过 Ajax 请求获取更多的内容,将其添加到页面里。
此时我们之前的 _.debounce
就派不上作用了。使用 debounce 只有当用户停止滚动时才能触发,而我们需要的是在用户滚动到底部之前就开始获取内容。
使用 _.throttle
就能确保实时检查距离底部还有多远。
requestAnimationFrame (rAF)
requestAnimationFrame
是另一种限制函数执行速度的方法。
它可以被看做 _.throttle(dosomething, 16)
。但它有着更高的保真度,因为它是浏览器的原生 API,有着更好的精度。
我们可以使用 rAF API,作为 throttle 函数的替代,考虑下面的优缺点:
优点
- 目标是 60fps(每帧 16ms),但是会在浏览器内部决定如何安排渲染的最佳时机。
- 非常简单,而且是标准 API,在未来也不会改变。更少的维护成本。
缺点
- rAFs 的开始/取消由我们自己来管理,而不像
.debounce
和.throttle
是在内部管理的。 - 如果浏览器的 tab 页面不活跃了,它就不会再执行。
- 虽然所有的现代浏览器都提供了 rAF, 但是 IE9、Opera Mini 和一些老的安卓版本还不支持。如果需要,现在还是要使用 polyfill 。
- Node.js 不支持 rAF,所以不能在服务端用于 throttle 文件系统事件。
根据经验,如果你的 JavaScript 函数是在绘制或者直接改变属性,所有涉及到元素位置重新计算的,我会建议使用 requestAnimationFrame
,
如果是处理 Ajax 请求,或者决定是否添加/删除某个 class(可能会触发一个 CSS 动画),我会考虑 _.debounce
和 _.throttle
,这里可以设置更低一些的执行速度(例如 200ms,而不是16ms)。
这时你可能会想,为什不把 rAF 集成到 underscore 或 lodash 里呢,那他俩都是拒绝的,因为这只是一个特殊的使用场景,而且已经足够简单,可以被直接调用。
rAF 举例
受这篇文章的启发,在这里我会举一个滚动的例子,在这篇文章中有每个步骤的逻辑解释。
我做了一个对比实验,一边是 rAF,一边是 16ms 间隔的 _.throttle
。它们性能很相似,但是 rAF 可能会在更复杂的场景下性能更高一些。
<p data-height="265" data-theme-id="0" data-slug-hash="VGKMWv" data-default-tab="js,result" data-user="athena0304" data-pen-title="Scroll comparison requestAnimationFrame vs throttle" class="codepen">See the Pen Scroll comparison requestAnimationFrame vs throttle</p>
<script async src="https://static.codepen.io/ass...;></script>
还有一个更高级的例子,在 headroom.js 中,逻辑被解耦了,并且包裹在了对象中。
总结
使用 debounce、throttle 和 requestAnimationFrame
来优化你的事件处理程序。每种技术都有些许的不同,但是三个都是很有用的,而且能够互补。
总结:
- debounce:将一系列迅速触发的事件(例如敲击键盘)合并成一个单独的事件。
- throttle:确保一个持续的操作流以每 X 毫秒执行一次的速度执行。例如每 200ms 检查一下滚动条的位置来触发某个 CSS 动画。
- requestAnimationFrame:throttle的一个替代品。适用于需要计算元素在屏幕上的位置和渲染的时候,能够保证动画或者变化的平滑性。注意:IE9 不支持。
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