如何使页面交互更流畅

本篇是对 FDCon2019 上《让你的网页更丝滑》课题的复盘文。该课题也是博主感兴趣的领域, 后续对该文的细节进行进一步补充。

流畅性

被动交互: animation
主动交互: 鼠标、键盘

被动交互

当前市面上的设备频率在 60 HZ 以上。

主动交互

结合如下代码块, 可以看到 100ms 以下的点击是顺畅的, 而超过 100ms 的点击就会有卡顿现象。

var observer = new PerformanceObserver(function(list) {
  var perfEntries = list.getEntries()
  console.log(perfEntries)
});
observer.observe({entryTypes: ["longtask"]});

让用户感觉到流畅

衡量一个网页/App 是否流畅有个比较好用的 Rail 模型, 它大概有以下几个评判标准值。

Response —— 100ms
Animation —— 16.7ms
Idle —— 50ms
Load —— 1000ms

像素管道

像素管道一般由 5 个部分组成。JavaScript、样式、布局、绘制、合成。如下图所示:

渲染性能

保证主动交互让用户感觉流畅

function App() {
  useEffect(() => {
    setTimeout(() => {
      const start = performance.now()
      while (performance.now() - start < 1000) { }
      console.log('done!')
    }, 5000)
  })
  return (
    <input type="text" />
  );
}

一般超过 50 ms 认为是 long task(长任务), long task 会阻塞 main thread 的运行, 如下是两种解决方案。

Web Worker

app.js 代码如下:

import React, {useEffect} from 'react'
import WorkerCode from './worker'

function App() {
  useEffect(() => {
    const testWorker = new Worker(WorkerCode)
    setTimeout(() => {
      testWorker.postMessage({})
      testWorker.onmessage = function(ev) {
        console.log(ev.data)
      }
    }, 5000)
  })
  return (
    <input type="text" />
  );
}

worker.js 代码如下:

const workerCode = () => {
  self.onmessage = function() {
    const start = performance.now()
    while (performance.now() - start < 1000) { }
    postMessage('done!')
  }
}

此时在输入框输入时没有卡顿的感觉。

Time Slicing

下面是另外一种使页面流畅的方法 —— Time Slicing(时间分片)。

观察 Chrome 的 Performance, 火焰图如下,

从火焰图可以看出主线程被拆分为了多个时间分片, 所以不会造成卡顿。时间分片的代码片段如下所示:

function timeSlicing(gen) {
  if (typeof gen === 'function') gen = gen()
  if (!gen || typeof gen.next !== 'function') return

  (function next() {
    const res = gen.next() // ①
    if (res.done) return // ⑤
    setTimeout(next) // ③
  })()
}

// 调用时间分片函数
timeSlicing(function* () {
  const start = performance.now()
  while (performance.now() - start < 1000) {
    console.log('执行逻辑')
    yield // ②
  }
  console.log('done') // ④
})

该函数虽然代码量不长, 但却不易理解。前置知识 Generator

下面对该函数进行分析:

往时间分片函数 timeSlicing 中传入 generator 函数;
函数的执行顺序 —— ①、②、③、① (此时有个竞赛的关系, 如果 performance.now() - start < 1000 则继续 ②、③, 如果 performance.now() - start >= 1000 则跳出循环执行 ④、⑤);

conclusion

针对 long task 会阻塞 main thread 的运行的情形, 给出两种解决方案:

Web Worker: 使用 Web Worker 提供的多线程环境来处理 long task;
Time Slicing: 将主线程上的 long task 进行时间分片;

保证被动交互让用户感觉流畅

保证 16.7ms 有新的一帧传输到界面上。除去用户的逻辑代码, 一帧内留给浏览器整合的时间大概只有 6ms 左右, 回到像素管道上来, 我们可以从这几方面进行优化:

避免 CSS 选择器嵌套过深

Style 这部分的优化在 css 样式选择器的使用, css 选择器使用的层级越多, 耗费的时间越多。以下是测试 css 选择器不同层级筛选相同元素的一次测试结果。

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div.box:not(:empty):last-of-type span         2.25ms
index.html:85 .box--last span                 0.28ms
index.html:85 .box:nth-last-child(-n+1) span  2.51ms

避免布局重排

// 先修改值
el.style.witdh = '100px'
// 后取值
const width = el.offsetWidth

这段代码有什么问题呢?

可以看到它会造成布局重排。

应对的策略是调整它们的执行顺序,

// 先取值
const width = el.offsetWidth
// 后修改值
el.style.witdh = '100px'

可以看到经过调换顺序后, 后执行的 el.style.width 会新开一个像素管道, 而不会在原先的像素管道进行重排。

此外不要在循环中执行如下的操作,

for (var i = 0; i < 1000; i++) {
  const newWidth = container.offsetWidth; // ①
  boxes[i].style.width = newWidth + 'px'; // ②
}

可以在火焰图中看到它发生了重绘的警告,

执行顺序是 ①②①②①②①…, 假若我们在第一个 ① 后面插入一条竖线后 ①|②①②①②①, 其就变成先修改值后取值的情景, 所以也就发生了重绘!

正确的使用姿势应该如下:

const newWidth = container.offsetWidth;
for (var i = 0; i < 1000; i++) {
  boxes[i].style.width = newWidth + 'px';
}

避免重绘

创建 Layers(图层) 可以避免重绘,

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{
  transform: translateZ(0);
}