深度剖析：前端如何驾驭海量数据，实现流畅渲染的多种途径

文章目录

- - 一、分批渲染
  - - 1、setTimeout定时器分批渲染
    - 2、使用requestAnimationFrame()改进渲染
    - - 2.1、什么是requestAnimationFrame
      - 2.2、为什么使用requestAnimationFrame而不是setTimeout或setInterval
      - 2.3、requestAnimationFrame的优势和适用场景
  - 二、滚动触底加载数据
  - 三、Element-Plus虚拟化表格
  - 四、自定义虚拟滚动列表
  - - 1、视图结构
    - 2、基本思路
    - 3、具体计算
    - 4、实现代码
  - 五、使用el-table-infinite-scroll插件
  - - 1、el-table-infinite-scroll(vue3)
    - 2、el-table-infinite-scroll(vue2)
  - 六、使用Web Workers处理数据
  - 七、借助服务端渲染（SSR）

处理大量数据的渲染对于前端开发来说是一项挑战，但也是提升网页性能和用户体验的重要环节。要有效解决这一问题，可以采用虚拟滚动（Virtual Scrolling）、分批渲染（Incremental Rendering）、使用Web Workers处理数据、利用前端分页（Pagination）、借助服务端渲染（SSR）来优化大量数据的处理。其中，虚拟滚动是一种非常有效的技术，它通过只渲染用户可见的列表项来极大减少DOM操作和提高性能。这种方式不仅提升了滚动的流畅度，也减轻了浏览器的负担，尤其适用于长列表数据的展示。

一、分批渲染

分批渲染或称增量渲染，是指将数据分成若干批次进行处理和渲染，每次只处理一小部分数据，通过逐步完成整体渲染的方式，避免了一次性处理大量数据造成的卡顿现象。

实现分批渲染通常可以通过requestAnimationFrame()或setTimeout()等异步API分配任务，确保在每个渲染帧中只处理足够少的数据，避免阻塞主线程。

1、setTimeout定时器分批渲染

//发送请求
onMounted(() => {
    getData()
})

//获取数据
const getData = () => {
    fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData')
        .then(res => res.json())
        .then(data => {
            let newData = chunksData(data.data)
            console.log(newData);
        })
        .catch(err => console.log(err));
}

//数据分页
const chunksData = (arr) => {
    let chunkSize = 10;
    let chunks = [];
    for (let i = 0; i < arr.length; i += chunkSize) {
        chunks.push(arr.slice(i, i + chunkSize));
    }
    return chunks
}

//setTimeout分页渲染
for (let i = 0; i < newData.length; i++) {
     setTimeout(() => {
          tableData.push(...newData[i])
     }, 100*i)
}

2、使用requestAnimationFrame()改进渲染

2.1、什么是requestAnimationFrame

requestAnimationFrame是浏览器用于定时循环操作的一个API,通常用于动画和游戏开发。它会把每一帧中的所有DOM操作集中起来,在重绘之前一次性更新,并且关联到浏览器的重绘操作。

2.2、为什么使用requestAnimationFrame而不是setTimeout或setInterval

与setTimeout或setInterval相比,requestAnimationFrame具有以下优势:

通过系统时间间隔来调用回调函数，无需担心系统负载和阻塞问题，系统会自动调整回调频率。
由浏览器内部进行调度和优化，性能更高，消耗的CPU和GPU资源更少。
避免帧丢失现象，确保回调连续执行，实现更流畅的动画效果。
自动合并多个回调，避免不必要的开销。
与浏览器的刷新同步，不会在浏览器页面不可见时执行回调。

2.3、requestAnimationFrame的优势和适用场景

requestAnimationFrame最适用于需要连续高频执行的动画,如游戏开发,数据可视化动画等。它与浏览器刷新周期保持一致,不会因为间隔时间不均匀而导致动画卡顿。

const renderData = (page) => {
     if(page >= newData.length) return
     requestAnimationFrame(() => {
            tableData.push(...newData[page])
            page++
            renderData(page)
     })
}

renderData(0)

二、滚动触底加载数据

前端分页是处理大量数据渲染的另一种常见策略，它通过每次只向用户展示一部分数据，让用户通过分页控件浏览完整的数据集。

实现前端分页首先需要从后端一次性获取完整数据，然后根据设定的每页数据量在前端进行切分，每次仅加载和渲染当前页的数据。这种方式减轻了单次渲染的负担，但增加了数据管理的复杂性。

//发送请求
onMounted(() => {
    getData()
})

//获取数据
const getData = () => {
    fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData')
        .then(res => res.json())
        .then(data => {
            let newData = chunksData(data.data)
            //保存所有数据
            totalData.push(newData)
            //渲染第一页面数据
            renderData()
        })
        .catch(err => console.log(err));
}

//数据分页
const chunksData = (arr) => {
    let chunkSize = 10;
    let chunks = [];
    for (let i = 0; i < arr.length; i += chunkSize) {
        chunks.push(arr.slice(i, i + chunkSize));
    }
    return chunks
}

//渲染数据
const renderData = () => {
     if(totalData.length == 0) return
     //添加第一页数据
     tableData.push(...totalData[0])
     //删除第一页数据
     totalData.shift()
}

监听滚动事件，触底触底时触发renderData事件，继续加载下一页数据。

三、Element-Plus虚拟化表格

Element Plus 提供的Virtualized Table 虚拟化表格

在前端开发领域，表格一直都是一个高频出现的组件，尤其是在中后台和数据分析场景。但是，对于 Table V1来说，当一屏里超过 1000 条数据记录时，就会出现卡顿等性能问题，体验不是很好。

通过虚拟化表格组件，超大数据渲染将不再是一个头疼的问题。

即使虚拟化的表格是高效的，但是当数据负载过大时，网络和内存容量也会成为您应用程序的瓶颈。

因此请牢记，虚拟化表格永远不是最完美的解决方案，请考虑数据分页、过滤器等优化方案。

<template>
    <div style="width: 100%;height: 100%">
        <el-auto-resizer>
            <template #default="{ height, width }">
                <el-table-v2 :columns="columns" :data="tableData" :width="width" :height="height" fixed />
            </template>
        </el-auto-resizer>
   </div>
</template>

<script setup>
import { onMounted, reactive } from 'vue';
const tableData = reactive([])
const columns = [{
    key: 'id',
    dataKey: 'id',
    title: 'ID',
    width: 140
},
{
    key: 'name',
    dataKey: 'name',
    title: 'Name',
    width: 140,
},
{
    key: 'value',
    dataKey: 'value',
    title: 'Value',
    width: 140,
}]

//获取数据
onMounted(() => {
    getData()
})

const getData = () => {
    fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData')
        .then(res => res.json())
        .then(data => {
            tableData.push(...data.data)
        })
        .catch(err => console.log(err));
}
</script>

四、自定义虚拟滚动列表

虚拟滚动是通过仅渲染用户当前可视区域内的元素，当用户滚动时动态加载和卸载数据，从而实现长列表的高效渲染。这种方法能显著减少页面初始化时的渲染负担，加快首次渲染速度。

虚拟滚动实现的核心在于计算哪些数据应当被渲染在屏幕上。这涉及到监听滚动事件，根据滚动位置计算当前可视范围内的数据索引，然后仅渲染这部分数据。还需要处理好滚动条的位置和大小，确保用户体验的一致性。

1、视图结构

viewport：可视区域的容器
list-area：列表项的渲染区域

<div class="viewport" ref="viewport">
    <div class="list-area">
        <!-- item-1 --> 
        <!-- item-2 --> 
        <!-- item-n --> 
    </div>
</div>

2、基本思路

虚拟列表的核心思路是处理用户滚动时可视区域数据的显示和可视区外数据的隐藏，这里为了方便说明，引入以下相关变量：

totalList ：总列表数据
startIndex ：可视区域的开始索引
endIndex ：可视区域的结束索引
paddingTop ：可视区域的上内边距
paddingBottom ：可视区域的下内边距

当用户滚动列表时：

计算可视区域的开始索引和结束索引
根据开始索引和结束索引渲染数据
计算可视区域的上内边距和下内边距显示滚动条位置

3、具体计算

先假定可视区的高度固定为600px，每个列表项的高度固定为60px，则我们可设置和推导出：

可视区高度： viewportHeight = 600
列表项高度： itemSize = 60
可视区开始索引： startIndex = 0
可视区结束索引：endIndex = startIndex + viewportHeight / itemSize

当用户滚动时，逻辑处理如下：

获取可视区滚动距离 scrollTop;
根据滚动距离 scrollTop 和单个列表项高度 itemSize 计算出开始索引 startIndex = Math.floor(scrollTop / itemSize);
可视区域的上内边距 paddingTop = scrollTop;
可视区域的上内边距 paddingBottom = totalList * itemSize - viewportHeight - scrollTop;
只显示开始索引和结束索引之间的列表项;

4、实现代码

<template>
    <div class="viewport" ref="viewport">
        <div class="list-area" :style="styleObject">
            <div v-for="(item, index) in scrollList" :key="index" class="item">index:{{ index }}  id:{{ item.id }}  name:{{
                item.name }}</div>
        </div>
    </div>
</template>
<script setup>
import { onMounted, reactive, ref, computed, onBeforeUnmount } from 'vue';
//总列表的数据
const totalList = reactive([])
//可视区域的开始索引
let startIndex = ref(0)
// 假设每个列表项的高度是60px
let itemSize = ref(60)
//可视区域的上内边距
let paddingTop = ref(0)
//可视区域的下内边距
let paddingBottom = ref(0)
//容器的高度
let viewportHeight = ref(600)
//容器
const viewport = ref(null)

// 计算可视区域的列表数据  
const scrollList = computed(() => {
    return totalList.slice(startIndex.value, endIndex.value);
})

// 计算可视区域的高度和内边距
const styleObject = computed(() => {
    return {
        paddingTop: `${paddingTop.value}px`,
        paddingBottom: `${paddingBottom.value}px`,
        height: `${viewportHeight.value}px`
    }
})

// 计算可视区域的结束索引  
const endIndex = computed(() => {
    return Math.min(totalList.length, startIndex.value + Math.ceil(viewportHeight.value / itemSize.value));
})

//发送请求获取数据
onMounted(() => {
    getData()
})

//获取数据
const getData = () => {
    fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData')
        .then(res => res.json())
        .then(data => {
            let newArr = data.data
            totalList.push(...newArr)
            initScrollListener()
        })
        .catch(err => console.log(err));
}

// 监听可视区域滚动事件
const initScrollListener = () => {
    scrollListener()
    viewport.value.addEventListener('scroll', scrollListener);
}

// 计算可视区域的内边距
const scrollListener = () => {
    // 计算可视区域滚动距离
    const scrollTop = viewport.value.scrollTop;
    // 计算可视区域的开始索引
    startIndex.value = Math.max(0, Math.floor(scrollTop / itemSize.value));
    // 计算可视区域的上内边距
    paddingTop.value = scrollTop;
    // 如果是最后一页，则不需要额外的底部填充  
    if (endIndex.value >= totalList.length) {
        paddingBottom.value = 0;
    } else {
        // 计算可视区域的下内边距
        paddingBottom.value = totalList.length * itemSize.value - viewportHeight.value - scrollTop;
    }
}

// 移除可视区域滚动事件
onBeforeUnmount(() => {
    removeScrollListener()
})

// 移除可视区域滚动事件
const removeScrollListener = () => {
    viewport.value.removeEventListener('scroll', scrollListener);
}

<style scoped>
.viewport {
    width: 600px;
    height: 600px;
    overflow: auto;
    border: 1px solid #D3DCE6;
    margin: auto;
}

.item {
    height: 59px;
    line-height: 60px;
    border-bottom: 1px solid #D3DCE6;
    padding-left: 20px;
}
</style>

这里可以看出，永远只渲染10条数据。随着滚动条滚动，动态渲染10条数据。
在这里插入图片描述

五、使用el-table-infinite-scroll插件

1、el-table-infinite-scroll(vue3)

安装

npm install --save el-table-infinite-scroll

全局引入

import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
app.use(ElTableInfiniteScroll);

局部引入

<template>
  <el-table v-el-table-infinite-scroll="load"></el-table>
</template>

<script setup>
import { default as vElTableInfiniteScroll } from "el-table-infinite-scroll";
</script>

组件中使用

<template>
  <p style="margin-bottom: 8px">
    <span>loaded page(total: {{ total }}): {{ page }}, </span>
    disabled:
    <el-switch v-model="disabled" :disabled="page >= total"></el-switch>
  </p>

  <el-table
    v-el-table-infinite-scroll="load"
    :data="data"
    :infinite-scroll-disabled="disabled"
    height="200px"
  >
    <el-table-column type="index" />
    <el-table-column prop="date" label="date" />
    <el-table-column prop="name" label="name" />
    <el-table-column prop="age" label="age" />
  </el-table>
</template>

<script setup>
import { ref } from 'vue';

const dataTemplate = new Array(10).fill({
  date: '2009-01-01',
  name: 'Tom',
  age: '30',
});

const data = ref([]);
const disabled = ref(false);
const page = ref(0);
const total = ref(5);

const load = () => {
  if (disabled.value) return;

  page.value++;
  if (page.value <= total.value) {
    data.value = data.value.concat(dataTemplate);
  }

  if (page.value === total.value) {
    disabled.value = true;
  }
};
</script>

<style lang="scss" scoped>
.el-table {
  :deep(table) {
    margin: 0;
  }
}
</style>

2、el-table-infinite-scroll(vue2)

安装

npm install --save el-table-infinite-scroll@2

全局引入

import Vue from "vue";
import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
Vue.directive("el-table-infinite-scroll", ElTableInfiniteScroll);

局部引入

<script>
import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
export default {
  directives: {
    "el-table-infinite-scroll": ElTableInfiniteScroll,
  },
};
</script>

组件中使用

<template>
  <el-table
    v-el-table-infinite-scroll="load"
    :data="data"
    :infinite-scroll-disabled="disabled"
    height="200px"
  >
    <el-table-column type="index" />
    <el-table-column prop="date" label="date" />
    <el-table-column prop="name" label="name" />
    <el-table-column prop="age" label="age" />
  </el-table>
</template>

<script>
const dataTemplate = new Array(10).fill({
  date: "2009-01-01",
  name: "Tom",
  age: "30",
});

export default {
  data() {
    return {
      data: [],
      page: 0,
      total: 5,
    };
  },
  methods: {
    load() {
      if (this.disabled) return;

      this.page++;
      if (this.page <= this.total) {
        this.data = this.data.concat(dataTemplate);
      }

      if (this.page === this.total) {
        this.disabled = true;
      }
    },
  },
};
</script>