浅谈javascript的函数节流

admin

什么是函数节流？

介绍前，先说下背景。在前端开发中，有时会为页面绑定resize事件，或者为一个页面元素绑定拖拽事件（其核心就是绑定mousemove），这种事件有一个特点，就是用户不必特地捣乱，他在一个正常的操作中，都有可能在一个短的时间内触发非常多次事件绑定程序。而大家知道，DOM操作时很消耗性能的，这个时候，如果你为这些事件绑定一些操作DOM节点的操作的话，那就会引发大量的计算，在用户看来，页面可能就一时间没有响应，这个页面一下子变卡了变慢了。甚至在IE下，如果你绑定的resize事件进行较多DOM操作，其高频率可能直接就使得浏览器崩溃。

怎么解决？函数节流就是一种办法。话说第一次接触函数节流(throttle)，还是在看impress源代码的时候，impress在播放的时候，如果窗口大小发生改变(resize)，它会对整体进行缩放(scale)，使得每一帧都完整显示在屏幕上：

impress-300x188.jpg

稍微留心，你会发现，当你改变窗体大小的时候，不管你怎么拉，怎么拽，都没有立刻生效，而是在你改变完大小后的一会儿，它的内容才进行缩放适应。看了源代码，它用的就是函数节流的方法。

函数节流，简单地讲，就是让一个函数无法在很短的时间间隔内连续调用，只有当上一次函数执行后过了你规定的时间间隔，才能进行下一次该函数的调用。以impress上面的例子讲，就是让缩放内容的操作在你不断改变窗口大小的时候不会执行，只有你停下来一会儿，才会开始执行。


函数节流的原理

函数节流的原理挺简单的，估计大家都想到了，那就是定时器。当我触发一个时间时，先setTimout让这个事件延迟一会再执行，如果在这个时间间隔内又触发了事件，那我们就clear掉原来的定时器，再setTimeout一个新的定时器延迟一会执行，就这样。


代码实现

明白了原理，那就可以在代码里用上了，但每次都要手动去新建清除定时器毕竟麻烦，于是需要封装。在《JavaScript高级程序设计》一书有介绍函数节流，里面封装了这样一个函数节流函数：
function throttle(method, context) {     clearTimeout(methor.tId);     method.tId = setTimeout(function(){         method.call(context);     }， 100); }

它把定时器ID存为函数的一个属性（= =个人的世界观不喜欢这种写法）。而调用的时候就直接写
window.onresize = function(){    throttle(myFunc);}这样两次函数调用之间至少间隔100ms。

而impress用的是另一个封装函数：
var throttle = function(fn, delay){     var timer = null;     return function(){         var context = this, args = arguments;         clearTimeout(timer);         timer = setTimeout(function(){             fn.apply(context, args);         }, delay);     }; };它使用闭包的方法形成一个私有的作用域来存放定时器变量timer。而调用方法为
window.onresize = throttle(myFunc, 100);两种方法各有优劣，前一个封装函数的优势在把上下文变量当做函数参数，直接可以定制执行函数的this变量；后一个函数优势在于把延迟时间当做变量（当然，前一个函数很容易做这个拓展），而且个人觉得使用闭包代码结构会更优，且易于拓展定制其他私有变量，缺点就是虽然使用apply把调用throttle时的this上下文传给执行函数，但毕竟不够灵活。


接下来是？

接下来就讨论怎么更好地封装？这多没意思啊，接下来讨论下怎样拓展深化函数节流。

函数节流让一个函数只有在你不断触发后停下来歇会才开始执行，中间你操作得太快它直接无视你。这样做就有点太绝了。resize一般还好，但假如你写一个拖拽元素位置的程序，然后直接使用函数节流，那恭喜你，你会发现你拖动时元素是不动的，你拖完了，它直接闪到终点去。

其实函数节流的出发点，就是让一个函数不要执行得太频繁，减少一些过快的调用来节流。当你改变浏览器大小，浏览器触发resize事件的时间间隔是多少？我不清楚，个人猜测是16ms（每秒64次），反正跟mousemove一样非常太频繁，一个很小的时间段内必定执行，这是浏览器设好的，你无法直接改。而真正的节流应该是在可接受的范围内尽量延长这个调用时间，也就是我们自己控制这个执行频率，让函数减少调用以达到减少计算、提升性能的目的。假如原来是16ms执行一次，我们如果发现resize时每50ms一次也可以接受，那肯定用50ms做时间间隔好一点。

而上面介绍的函数节流，它这个频率就不是50ms之类的，它就是无穷大，只要你能不间断resize，刷个几年它也一次都不执行处理函数。我们可以对上面的节流函数做拓展：
var throttleV2 = function(fn, delay, mustRunDelay){         var timer = null;         var t_start;         return function(){                 var context = this, args = arguments, t_curr = +new Date();                 clearTimeout(timer);                 if(!t_start){                         t_start = t_curr;                 }                 if(t_curr - t_start >= mustRunDelay){                         fn.apply(context, args);                         t_start = t_curr;                 }                 else {                         timer = setTimeout(function(){                                 fn.apply(context, args);                         }, delay);                 }         }; };在这个拓展后的节流函数升级版，我们可以设置第三个参数，即必然触发执行的时间间隔。如果用下面的方法调用
window.onresize = throttleV2(myFunc, 50, 100);则意味着，50ms的间隔内连续触发的调用，后一个调用会把前一个调用的等待处理掉，但每隔100ms至少执行一次。原理也很简单，打时间tag，一开始记录第一次调用的时间戳，然后每次调用函数都去拿最新的时间跟记录时间比，超出给定的时间就执行一次，更新记录时间。

狠击这里查看测试页面

到现在为止呢，当我们在开发中遇到类似的问题，一个函数可能非常频繁地调用，我们有了几个选择：一呢，还是用原来的写法，频繁执行就频繁执行吧，哥的电脑好；二是用原始的函数节流；三则是用函数节流升级版。不是说第一种就不好，这要看实际项目的要求，有些就是对实时性要求高。而如果要求没那么苛刻，我们可以视具体情况使用第二种或第三种方法，理论上第二种方法执行的函数调用最少，性能应该节省最多，而第三种方法则更加地灵活，你可以在性能与体验上探索一个平衡点。


你怎么了，性能

（原谅我，写得有点长 = = ，文章主体还剩最后这一节。）

我们经常说我优化了代码了，现在的代码更高效了，但貌似很少有人去测试，性能是否真的提升了，提升了多少。当然，前端性能测试的不完善、不够体系化也是原因之一，但我们也要有一种严谨的态度。上面介绍了三种方法，理论上来说呢，第一种方法执行的运算最多，性能理应最差（运算过多过频，内存、cpu占用高，页面变卡），而第二种应该是性能最好，第三种就是一种居中的方案。

为了给读者一个更确切的分析，于是我对三种方法做了一次蛋疼的性能测试。。。我选择的是拖拽一个页面元素位置的应用场景，为了让性能优化更明显一点，拖拽的是一个iframe，iframe里面加载的是腾讯首页（一般门户网站的首页都够重量级的），这样在拖拽的过程中会不断触发浏览器的重绘。至于怎么看性能，我打开的是chrome的调试面板的时间线标签，里面有memory监视。对于性能的评价标准，我选的是内存占用。

于是长达两三个小时的性能测试开始了。。。



很快我就发现，chrome的性能优化得太好了，我的第一种测试方案三种方法之间有性能差异，但这个差异实在不明显，而且每一轮的测试都有波动，而且每次测试还很难保证测试的背景条件（如开始时的内存占用情况），第一组测试结果如下：

第一种方法：

0-0-1024x172.jpg

第二种方法：

1-0-1024x172.jpg

第三种方法：

2-0-1024x172.jpg

可以发现，这些小差异很难判定哪种方法更好。


于是有了新一轮测试。不够重量化？好吧，我每次mousemove的处理函数中，都触发iframe的重新加载；测试数据有瞬时波动？这次我一个测试测60秒，看一分钟的总体情况；测试条件不够统一？我规定在60秒里面mouse up 6次，其他时间各种move。

于是有了第二组图片（其实做了很多组图片，这里只选出比较有代表性的一组，其他几组类似）

第一种方法：

20-1024x172.jpg

第二种方法：

21-1024x172.jpg

第三种方法：

22-1024x172.jpg

看错了？我一开始也这么认为，但测试了几次都发现，第一种方法正如预料中的占资源，第二种方法竟然不是理论上的性能最优，最优的是第三种方法！

仔细分析。第一种方法由于不断地mousemove，不断更新位置的同时重新加载iframe的内容，所以内存占用不断增加。第二种方法，即原始的函数节流，可以从截图看出内存占用有多处平坦区域，这是因为在mousemove的过程中，由于时间间隔短，不触发处理函数，所以内存也就有一段平滑期，几乎没有增长，但在mouseup的时候就出现小高峰。第三种方法呢，由于代码写了每200ms必须执行一次，于是就有很明显的高峰周期。

为什么第三种方法会比第二种方法占用内存更小呢？个人认为，这跟内存回收有关，有可能chrmoe在这方面真的优化得太多（。。。）。不断地每隔一个小时间段地新建定时器，使得内存一直得不到释放。而使用第三种方法，从代码结构可以看出，当到了指定的mustRunDelay必须执行处理函数的时候，是不执行新建定时器的，即是说在立即执行之后，有那么一小段时间空隙，定时器是被clear的，只有在下一次进入函数的时候才会重新设置。而chrome呢，就趁这段时间间隙回收垃圾，于是每一个小高峰后面都有一段瞬时的“下坡”。

当然，这只是我的推测，期待读者有更独到的看法。

重度测试页面（个人测试的时候是没有切换器的，每次代码选了一种模式，然后就关闭浏览器，重新打开页面来测试，以保证运行时不受到别的模式的影响。这里提供的测试页面仅供参考）



后语

(这是后语，不算正文的小节)

上面就是我对函数节流的认识和探索了，时间有限，探索得不够深也写得不够好。个人建议，在实际项目开发中，如果要用到函数节流来优化代码的话，函数节流升级版更加地灵活，且在一些情况下内存占用具有明显的优势（我只试了chrome，只试了两三个钟，不敢妄言）。

最后我们可以整合了第二、三种方法，封装成一个函数，其实第二种方法也就是第三种方法的特例而已。还可以以hash对象封装参数：执行函数、上下文、延迟、必须执行的时间间隔。这比较简单就不在这里贴出来了。