浏览器 fps、requestAnimationFrame() 以及 requestIdleCallback()

1. 前言

最近在研究 react 源码(v16.8)的过程中,发现 react 使用了 requestAnimationFramerequestIdleCallback 这两个 api。同时,这两个 api 与 浏览器的 fps 存在着关系。

2. 浏览器的 fps

2.1. fps 是什么?

首先介绍一下一些名词的含义

  • 帧:指显示器显示的每一张画面

fps 全称为 Frames Per Second,即 每一秒的帧数。我们在显示器上看到的各种各样的动画效果,都是由一帧一帧组成的。可以将 fps 理解为动画播放的速度。fps 越大,动画越流畅。

一般浏览器的 fps 为 60。当然,如果你的显示器的刷新率能够达到 144 hz 的话,浏览器的 fps 可以达到 144 fps

那什么是刷新率呢?屏幕的刷新率 是指 屏幕每秒能够显示图像的次数,单位为 hz(赫兹)。

fps 的值受限于屏幕的刷新率,即 fps 的值小于等于屏幕刷新率的值

总结:浏览器的 fps 指浏览器每一秒的帧数。fps 越大,每秒的画面就越多,浏览器的显示就越流畅。浏览器的 fps 一般等于屏幕的刷新率,不会超过屏幕的刷新率。

3. requestAnimationFrame()

先看一下 MDN 上对 requestAnimationFrame() 的定义

window.requestAnimationFrame() 告诉浏览器——你希望执行一个动画,并且要求浏览器在下次重绘之前调用指定的回调函数更新动画。该方法需要传入一个回调函数作为参数,该回调函数会在浏览器下一次重绘之前执行

当你准备更新动画时你应该调用此方法。这将使浏览器在下一次重绘之前调用你传入给该方法的动画函数(即你的回调函数)。回调函数执行次数通常是每秒60次,但在大多数遵循W3C建议的浏览器中,回调函数执行次数通常与浏览器屏幕刷新次数相匹配

  • window.requestAnimationFrame() 会在浏览器重绘前调用传入的回调函数
  • 回调函数的执行次数与浏览器的最大 fps 相等

范例

var start = null;
var element = document.getElementById('SomeElementYouWantToAnimate');
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);
  • element.style.left 的值会每 16.7ms(1000 / 60)变化一次,一秒变化 60 次,这样就形成了动画

image

  • 如上图中的 rAf 就表示 requestAnimationFrame()。在 Update Rendering(更新渲染)前执行

requestAnimationFrame() 总结:

  • 特点:requestAnimationFrame() 一定会在 重绘前 去执行传入的回调
  • 优点:当requestAnimationFrame() 运行在 后台标签页 或者隐藏的 <iframe> 里 时,requestAnimationFrame() 会被暂停调用以提升性能和电池寿命

4. requestIdleCallback()

MDN 上对 requestIdleCallback() 的定义

window.requestIdleCallback()方法将在浏览器的空闲时段内调用的函数排队。这使开发者能够在主事件循环上执行后台和低优先级工作,而不会影响延迟关键事件,如动画和输入响应
  • 什么叫 浏览器的空闲时间段 呢?来看一下刚刚这张图:

image

在一个最大 fps 为 60 的浏览器中,每一帧的时间长度我们可以得出:1000 / 60 = 16.7ms。当浏览器在 Update Rendering 这个阶段以及之前的阶段所用的时间小于 16.7 ms 时,就会有 idle time(空闲时间)。这个 idle time 就是 浏览器的空闲时间段

  • 再看下图。当浏览器动画达到最流畅的效果时(也就是 60 fps),浏览器给每一帧所分配的时间为 16.7ms。60 帧中,就有 60 个 idle time。这可不是一笔小的时间长度(这段时间不用白不用~)。
  • 所以,在 react 中就会利用这段时间,将对于用户来说,不那么重要的任务放在 idle time 中执行。而对于用户体验来说比较重要的任务(如:动画、click 事件任务等)放在 requestAnimationFrame() 回调中执行。

image

  • 当然,如果一直没有 空闲时间requestIdleCallback() 的回调就会一直得不到调用。我们可以通过设置第二个的 timeout 属性,让 requestIdleCallback()timeout 时间之后,必定执行。

5. 参考

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