记录–虚拟滚动探索与封装

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所属分类:Web前端
摘要

什么是虚拟滚动?虚拟滚动就是通过js控制大列表中的dom创建与销毁,只创建可视区域dom,非可视区域的dom不创建。这样在渲染大列表中的数据时,只创建少数的dom,提高性能。


这里给大家分享我在网上总结出来的一些知识,希望对大家有所帮助

记录--虚拟滚动探索与封装

1. 介绍

什么是虚拟滚动虚拟滚动就是通过js控制大列表中的dom创建与销毁,只创建可视区域dom非可视区域的dom不创建。这样在渲染大列表中的数据时,只创建少数的dom,提高性能。

2. 分类

在虚拟滚动技术中,虚拟滚动可以分为定高虚拟滚动非定高虚拟滚动。定高指的是每一个列表元素都是高度固定的,非定高指的是每一个列表元素的高度是动态变化的。定高虚拟滚动的实现比较容易,而且性能高;非定高虚拟滚动的失效稍微复杂,而且性能比定高虚拟滚动要差一些。无论是定高虚拟滚动还是非定高虚拟滚动,都是虚拟滚动技术的分类,对于大数据渲染都有很大的性能提升

下面我们逐步分析两种虚拟滚动技术的实现,并且封装成常用的组件。选用技术栈是vue,改成react或angular也是十分方便的。

3. 定高虚拟滚动

3.1 封装思路

虚拟滚动的结构如下图:

记录--虚拟滚动探索与封装 虚拟滚动由图三部分组成,渲染容器container渲染数据list撑开滚动条的容器clientHeightRef。渲染容器就是我们需要渲染的区域,渲染数据就是可视区域的数据,撑开滚动条的容器代表所有数据渲染出来后的高度。

由于我们只渲染可视区域的数据,那么渲染容器的滚动条高度是不正确的,需要撑开滚动条的容器来撑开实际的高度

html结构如下:

<div class="virtual-list">       <!-- 这里是用于撑开高度,出现滚动条用 -->       <div class="list-view-phantom" ref="clientHeightRef" :style="{ height: list.length*itemHeight + 'px' }"></div>       <ul v-if="list.length > 0" class="option-warp" ref="contentRef">         <li           :style="{ height: itemHeight + 'px' }"           class="option"           v-for="(item, index) in virtualRenderData"           :key="index"         >           {{item}}         </li>       </ul>   </div>

每一条数据的高度是this.itemHeight=10,渲染容器的高度是this.containerHeight=300,那么一屏需要渲染的数据是count=Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)

假设我们我们的需要的数据list如下:

const list = [     {id:1,name:1},     {id:2,name:3},     .... ]

那么撑开滚动条的容器的高度是this.list.length*this.itemHeight

我们给渲染容器加一个监听滚动的事件,主要是获取当前滚动的scrollTop,用来更新渲染可视区域的数据。如下,我们封装一个更新渲染可视区域的数据函数:

const update = function(scrollTop = 0){     this.$nextTick(() => {         // 获取当前可展示数量         const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)         const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)         // 取得可见区域的结束数据索引         const end = start + count         // 计算出可见区域对应的数据,让 Vue.js 更新         this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)     }) }

 

当滚动条滚动的时候,我们需要从list中截取当前渲染容器刚刚好可以渲染的数据,达到像真的滚动的了一样。上面的滚动函数虽然已经更新了渲染可视区域的数据,但是当我们滚动的时候会发现内容块被滚动到了上面,再次滚动的时候直接就不见了。这是由于滚动条是由撑开滚动条的容器撑开的,渲染的内容高度只有容器的高度,所以它只会在顶部出现,滚动的时候自然就不会动,效果如下:

记录--虚拟滚动探索与封装 所以当我们滚动滚动的时候,还需要将渲染内容往对应的方向偏移。比如偏移的y方向距离就是scrollTop的距离,

this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${scrollTop * this.itemHeight}px, 0)`

这样就能达到滚动的时候,渲染内容始终保持在渲染容器的顶部,好像真的随着滚动条滚动而滚动。

但是实际上这样的效果是不好的,因为我们更新的颗粒度是按每一条数据来分的,而不是按scrollTop来进行的,所以渲染内容的偏移量也需要按照每一条数据的颗粒度来进行更新,代码如下:

const update = function(scrollTop = 0){     this.$nextTick(() => {         // 获取当前可展示数量         const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)         const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)         // 取得可见区域的结束数据索引         const end = start + count         // 计算出可见区域对应的数据,让 Vue.js 更新         this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)         + this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${start * this.itemHeight}px, 0)`     }) }

上面的代码基本可以满足基本的使用,但是当我们滚动比较快的时候,渲染区域底部会出现瞬间留白,是因为dom没有及时的渲染,原因是我们只渲染刚刚好一屏的数据。

为了减少留白的出现,我们应该预渲染几条数据bufferCount,增加渲染缓存区间

const update = function(scrollTop = 0){     this.$nextTick(() => {         // 获取当前可展示数量         const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)         const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)         // 取得可见区域的结束数据索引         + const end = start + count + bufferCount         // 计算出可见区域对应的数据,让 Vue.js 更新         this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)         this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${start * this.itemHeight}px, 0)`     }) }

3.2 完整代码和演示地址

定高虚拟滚动演示地址:atdow.github.io/learning-co…

定高虚拟滚动代码地址:github.com/atdow/learn…

4. 非定高虚拟滚动

4.1 封装思路

看了上面的定高虚拟滚动,我们对虚拟滚动技术已经有了基本的了解。对于非定高虚拟滚动,需要解决的最大问题就是每一条需要渲染的数据的高度是不确定,这样我们就很难确定一屏需要渲染多少条数据。

为了确定一屏需要渲染多少条数据,我们需要假设每条需要渲染数据的高度为一个假设值estimatedItemHeight=40,定义一个用于存储每一条渲染数据高度的数组itemHeightCache=[],定义一个用于存储每一条渲染数据距离顶部距离的数组itemTopCache=[](用于提升性能用,后面会做解释),以及定义撑开滚动条滚动容器高度的变量scrollBarHeight

假设我们我们的需要的数据list如下:

const list = [     {id:1,name:1},     {id:2,name:3},     .... ]

我们先初始化itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight

const estimatedTotalHeight = this.list.reduce((pre, current, index) => {         // 给每一项一个虚拟高度         this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: true, height: this.estimatedItemHeight }         // 给每一项距顶部的虚拟高度         this.itemTopCache[index] = index === 0 ? 0 : this.itemTopCache[index - 1] + this.estimatedItemHeight         return pre + this.estimatedItemHeight       }, 0) // 列表总高 this.scrollBarHeight = estimatedTotalHeight

有了上面的初始化数据,我们就可以进行第一次假设渲染了:

// 更新数据函数 const update = function() {       const startIndex = this.getStartIndex()       // 如果是奇数开始,就取其前一位偶数       if (startIndex % 2 !== 0) {         this.startIndex = startIndex - 1       } else {         this.startIndex = startIndex       }       this.endIndex = this.getEndIndex()       this.visibleList = this.list.slice(this.startIndex, this.endIndex)       // 移动渲染区域       if (this.$refs.contentRef) {         this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${this.itemTopCache[this.startIndex]}px, 0)`       } }  // 获取开始索引 cont getStartIndex = function() {       const scrollTop = this.scrollTop       // 每一项距顶部的距离       const arr = this.itemTopCache       let index = -1       let left = 0,         right = arr.length - 1,         mid = Math.floor((left + right) / 2)       // 判断 有可循环项时进入       while (right - left > 1) {         /*         二分法:拿每一次获得到的 距顶部距离 scrollTop 同 获得到的模拟每个列表据顶部的距离作比较。         arr[mid] 为虚拟列高度的中间项         不断while 循环,利用二分之一将数组分割,减小搜索范围         直到最终定位到 目标index 值       */         // 目标数在左侧         if (scrollTop < arr[mid]) {           right = mid           mid = Math.floor((left + right) / 2)         } else if (scrollTop > arr[mid]) {           // 目标数在右侧           left = mid           mid = Math.floor((left + right) / 2)         } else {           index = mid           return index         }       }       index = left       return index }  // 获取结束索引 const getEndIndex = function() {       const clientHeight = this.$refs.scrollbarRef?.clientHeight //渲染容器高度       let itemHeightTotal = 0       let endIndex = 0       for (let i = this.startIndex; i < this.dataList.length; i++) {         if (itemHeightTotal < clientHeight) {           itemHeightTotal += this.itemHeightCache[i].height           endIndex = i         } else {           break         }       }       endIndex = endIndex       return endIndex }

update函数是用来更新需要渲染的数据的,核心逻辑就是获取截取数据的开始索引getStartIndex和结束索引getEndIndex以及移动被渲染数据容器

当滚动条滚动的时候,我们就将scrollTop存起来,这个时候从itemTopCache中获取距离scrollTop最近的索引,就是我们需要截取数据的开始索引。因为itemTopCache存储的就是每一条数据距离顶部的距离,所以直接取就行了,这也是为什么我们要先存储itemTopCache。因为滚动的时候,我们都要从itemTopCache中使用二分法查找,不然就得从itemHeightCache中从头到尾一个一个遍历去对比查找,在数据量大的时候容易造成卡顿。

getEndIndex核心就是从itemHeightCache(存储每一条渲染数据高度的数组)中一条一条拿数据,从startIndex开始拿,一直拿到刚好填满渲染容器高度即可,就可以得到我们的截取数据的最后索引 (实际上这样是不够完美的,后面继续讲解)。

移动被渲染数据容器的技巧和上面定高虚拟滚动类似,这里不做太多解释。

在初始化完itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight后,我们就可以手动调一次update函数进行第一次渲染了(this.update()),使用的都是预设的假定值。

在说更新之前,我们需要先定义一下子组件,也就是每一条被渲染数据的容器。这样当数据被更新渲染之后(需要通知暴露indexheight参数),就可以得到真实的dom的高度,通知我们去更新itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight,更新逻辑如下:

const updateItemHeight = function({ index, height }) {       // 每次创建的时候都会抛出事件,因为没有处理异步的情况,所以必须每次高度变化都需要更新       // dom元素加载后得到实际高度 重新赋值回去       this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: false, height: height }       // 重新确定列表的实际总高度       this.scrollBarHeight = this.itemHeightCache.reduce((pre, current) => {         return pre + current.height       }, 0)       // 更新itemTopCache       const newItemTopCache = [0]       for (let i = 1, l = this.itemHeightCache.length; i < l; i++) {         // 虚拟每项距顶部高度 + 实际每项高度         newItemTopCache[i] = this.itemTopCache[i - 1] + this.itemHeightCache[i - 1].height       }       // 获得每一项距顶部的实际高度       this.itemTopCache = newItemTopCache }

dom更新完之后,初始化预定值计算出来需要的渲染数据就真的被渲染了,我们这个时候就可以再次调用update函数再次更新数据,自动更新弥补到渲染真实一屏需要渲染的数据了。

const updateItemHeight = function({ index, height }) {       // 每次创建的时候都会抛出事件,因为没有处理异步的情况,所以必须每次高度变化都需要更新       // dom元素加载后得到实际高度 重新赋值回去       this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: false, height: height }       // 重新确定列表的实际总高度       this.scrollBarHeight = this.itemHeightCache.reduce((pre, current) => {         return pre + current.height       }, 0)       // 更新itemTopCache       const newItemTopCache = [0]       for (let i = 1, l = this.itemHeightCache.length; i < l; i++) {         // 虚拟每项距顶部高度 + 实际每项高度         newItemTopCache[i] = this.itemTopCache[i - 1] + this.itemHeightCache[i - 1].height       }       // 获得每一项距顶部的实际高度       this.itemTopCache = newItemTopCache       + this.update() // 自动更新 }

当滚动的时候,存储scrollTop,手动调用update函数,将会自动更新,整个过程如下:

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html结构如下:

 <div class="virtual-list-dynamic-height" ref="scrollbarRef" @scroll="onScroll">     <div class="list-view-phantom" :style="{ height: scrollBarHeight + 'px' }"></div>     <!-- 列表总高 -->     <ul ref="contentRef">       <Item         v-for="item in visibleList"         :data="item.data"         :index="item.index"         :key="item.index"         @update-height="updateItemHeight"       >         {{item}}       </Item>     </ul> </div>

跟定高虚拟滚动不同点就是,需要定义子组件,同时传递给子组件index索引。visibleList需要定义为[{index:xxx,data:xxx}]的数据格式,将index给储存起来,这样在子组件更新的时候才能获取到index

4.2 调优

在上面的代码中,基本可以实现基础的非定高虚拟滚动了,但是还是无法应对复杂的情况。

我们举一个极端的例子:当一条数据的真实高度是200,其他数据的真实高度高度是10,渲染容器的高度是300。在第一次假设渲染并且更新后我们的itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight后,我们将会得到这样的结果。渲染容器中渲染的是数据是第一条数据和剩下的9条数据,刚刚好渲染一屏数据,这样是没有任何问题的。

当滚动条滚动的时候,我们滚动了20px的距离,获取到的startIndex应该是0,因为距离顶部最近的数据是第一条数据,这个就会造成下部空白20px的区域。当滚动了80px的时候,获取到的startIndex也是0,原理同上,下部造成了空白区域将会是恐怖的80px

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为了解决空白局域,靠缓冲渲染bufferCount是不够的,就算bufferCount给了4,多四条数据也无法填充满空白区域。调大bufferCount容易造成性能问题,也不能确定bufferCount到底给多少才能合适。所以需要调整getEndIndex的逻辑,不再是从startIndex获取到刚好填充满渲染区域,而是从startIndex获取到刚好填充满渲染区域+statIndex的高度。这样无论startIndex的高度是多少,我们都能填充满整个渲染容器,因为空白区域最大高度就是startIndex的高度。同时我们在endIndex上加上bufferCount,就可以达到完美的效果。

// 获取结束索引 const getEndIndex = function() {       + const whiteHeight = this.scrollTop - this.itemTopCache[this.startIndex] // 出现留白的高度       const clientHeight = this.$refs.scrollbarRef?.clientHeight //渲染容器高度       let itemHeightTotal = 0       let endIndex = 0       for (let i = this.startIndex; i < this.dataList.length; i++) {         + if (itemHeightTotal < clientHeight+whiteHeight) {           itemHeightTotal += this.itemHeightCache[i].height           endIndex = i         } else {           break         }       }       + endIndex = endIndex + bufferCount       return endIndex }

3.3 完整代码和演示地址

非定高虚拟滚动演示地址:atdow.github.io/learning-co…

非定高虚拟滚动代码地址:github.com/atdow/learn…

4 总结

有了非定高虚拟滚动组件,不就是可以应对各种情况了,为什么还需要做定高虚拟滚动组件?

在上面的封装思路中,我们能清晰知道非定高虚拟滚动组件是用假定值进行渲染的,在真实渲染过后才会弥补更新,而定高虚拟滚动所有东西都是确定的。所以定高虚拟滚动的优势就是比非定高虚拟滚动性能高,缺点就是只能应对每一条渲染数据是固定的情况。

定高虚拟滚动:

  • 优点:性能比非定高虚拟滚动高
  • 缺点:只能应用于每一条渲染数据高度是固定的场景

非定高虚拟滚动:

  • 优点:性能比定高虚拟滚动低
  • 缺点:能应用于每一条渲染数据高度是动态的场景

本文转载于:

https://juejin.cn/post/7204450037031092283

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