我优化了进度条，页面性能竟提高了70%

「爱情、让人受尽委屈。」 2022-10-13 12:41 104阅读 0赞

# Part1前言 #

大家好，我是零一。最近我准备在组里进行代码串讲，所以我梳理了下项目之前的业务代码。在梳理的过程中，我看到了有个**进度条组件**写的非常好，这又想起我刚开始学前端时写的进度条的代码，跟这个比起来真的差距太大了（大部分的初学者应该都想不到，而且我第一次实习的公司带我的mentor亦是如此）。

因此，我想给大家分享一下这个**思路极好**的**进度条组件**，同时它也存在**非常严重**的性能问题，本文末尾也会讲解一下**问题所在**以及**优化方式**

# Part2进度条的应用场景 #

一般进度条组件都出现在类似抖音播放视频的这样场景中，如图中底部的箭头所示：

![346bee183bef0bbe8e83db0c0e5e64b0.png][]

进度条随着视频的长度而进行增长，视频暂停，进度条的动画也会随之暂停

接下来看看大部分人是怎么写的，为什么说思路和性能不好。这里以React为例，Vue开发者也不用怕看不懂，主要是看思路

主要实现功能：

*  支持播放、暂停、重播
 *  播放结束后，播放次数+1，并重新开始播放

# Part3不推荐的写法 #

**组件部分**

// index.jsx
    import { useState } from 'react'
    import './index.css'
    
    let timer = null  //  递增进度的定时器
    let totalTime = 3000  // 假设视频播放为3s
    
    function App() {
        const [progress, setProgress] = useState(0)  // 进度
        const [isPlay, setIsPlay] = useState(false)  // 是否播放
        
        // setProgress的递增逻辑
        const handlerProgress = pre => {
            if(pre < 100) return pre + 1;
            else {  
              alert('播放结束')
              return 0   // 播放结束，重新开始播放
            }
        }
        
        // 开始播放 && 暂停播放
        const handleVideo = () => {
            setIsPlay(!isPlay)
            isPlay
            ? clearInterval(timer)
            : timer = setInterval(() => setProgress(handlerProgress), totalTime / 100)
        }
        
        // 重播
        const replay = () => {
            setIsPlay(true)
            if(timer) clearInterval(timer);
            setProgress(0)
            timer = setInterval(() => setProgress(handlerProgress), totalTime / 100)
        }
        
        return (
            <div id="root">
                <button onClick={handleVideo}>{ isPlay ? '暂停' : '播放' }</button>
                <button onClick={replay}>重播</button>
                <div className="container">
                    <div className="progress" style={
        { width: `${progress}%` }}/>
                </div>
            </div>
        )
    }

**样式部分**

.container {
        height: 10px;
        border-radius: 5px;
        border: 1px solid black;
    }
    
    .progress {
        height: 100%;
        width: 0;
        background-color: red;
    }

来简单演示一下这个进度条的样子

![0a709741b713924bc08e7cf4d8f0d382.gif][]

为什么说这种写法不太好呢？因为我们是通过定时器来快速递增变量`progress`以此来实现进度增加的，变量每次改变都会驱动视图重新计算渲染，这必然是性能很差的（说实话，我在体验这个demo的时候，肉眼可见的小卡顿）

除此之外呢？其实还有一个造成卡顿的原因，你们不妨猜猜看，我们放到最后一起讲，想知道答案的小伙伴可以直接滑到下面

# Part4推荐的写法 #

这里推荐的就是我在阅读代码时看到的比较优秀的方案了，接下来分享给大家

**组件部分**

// index.jsx
    import { useState } from 'react'
    import './index.css'
    
    let totalTime = 3000  // 假设视频播放为3s
    
    function App() {
        const [isPlay, setIsPlay] = useState(false)  // 是否播放
        const [count, setCount] = useState(0)  // 播放次数
        const [type, setType] = useState(0)   // 使用哪个动画。0: @keyframes play; 1: @keyframes replay;
        
        // 暂停 && 播放
        const handleVideo = () => setIsPlay(!isPlay);
        
        // 重播
        const replay = () => {
            setIsPlay(true)
            setType(type ? 0 : 1)
        }
        
        // 动画结束时触发的事件
        const end = () => {
            setCount(count + 1)  // 播放次数 +1
            replay()   // 重新开始播放
        }
        
        return (
            <div id="root">
                <button onClick={handleVideo}>{ isPlay ? '暂停' : '播放' }</button>
                <button onClick={replay}>重播</button>
                <span>{ `播放次数为：${count}` }</span>
                <div className="container">
                    <div 
                        className={`progress ${isPlay ? 'play' : 'pause'}`} 
                        style={
        {
                            animationDuration: `${totalTime}ms`,
                            animationName: `${type ? 'replay' : 'play'}`
                        }}
                        onAnimationEnd={end}  // 动画结束时的事件
                    />
                </div>
            </div>
        )
    }

**样式部分**

@keyframes play {   
        to {
            width: 100%;
        }
    }
    
    @keyframes replay {
        to {
            width: 100%;
        }
    }
    
    .container {
        height: 10px;
        border-radius: 5px;
        border: 1px solid black;
    }
    
    .progress {
        height: 100%;
        width: 0;
        background-color: red;
        animation-timing-function: linear;
    }
    
    .progress.play {     /* 使animation动画启动 */
        animation-play-state: running;
    }
    
    .progress.pause {    /* 使animation动画暂停 */
        animation-play-state: paused;
    }

我们设置了两个`@keyframes`动画是为了在使进度条重新播放时可以做一个切换，即点击 "重播" 时，直接切换到另一个动画，就可以实现进度条从0开始递增

同时我们还设置了两个类名的样式，分别用于控制动画的播放和暂停

播放完成时，播放次数+1的功能可以通过事件`animationend`来监听即可

同样的，来看一下这套方案的效果图（跟前一套方案功能一模一样）

![1b7a2ccc46d94b25df352be6127e9ee6.gif][]

对比一下前一套方案，你就能知道这种写法不需要去一直修改数据来驱动视图的改变，减少了框架内的大量计算，提升了不少的性能

# Part5缺陷 #

第二种方案虽然性能很好，但是与第一种方案一样，存在另外一个隐藏的性能问题，这也是我在排查前同事代码性能问题时所发现的。

**缺陷：这两种方案都会引发频繁的重排和重绘**

可以借助`chrome devtools performance`来验证一下页面的情况

![df829a33829e9f3c93a8de72e263ea0f.gif][]

小小的一个进度条触发了那么那么多次重排和重绘，那么它到底有什么影响呢？来简单回顾一下重排和重绘的影响

**重排**：浏览器需要重新计算元素的几何属性，而且其他元素的几何属性或位置可能也会因此改变受到影响。

**重绘**：不是所有的DOM变化都影响元素的几何属性，如果改变元素的背景色并不影响它的宽度和高度，这种情况，只会发生一次重绘，而不会发生重排，因为元素的布局没改变

所以知道了重排和重绘造成的严重问题后，我们马上对其进行分析优化

# Part6极致的优化 #

先来看看一个非常常见的图![500f6dbfb45293f09f0bd1e3bb9364f4.png][]

页面的渲染，大体上走的就是这5个流程。当然也有办法跳过中间某些步骤，例如避免`Layout`和`Paint`

再来回顾一下有哪些方法会引起重排和重绘吧

**触发重排的因素**：添加或删除可见的DOM元素、改变元素位置、元素的尺寸改变（包括：外边距、内边距、边框、高度等）、内容改变（如：文本改变或图片被另外一个不同尺寸的图片替代）、浏览器窗口尺寸的改变、通过`display: none`隐藏⼀个DOM节点等

**触发重绘的因素**：重排必定触发重绘（重要）、通过`visibility: hidden`隐藏⼀个DOM节点、修改元素背景色、修改字体颜色等

那么我们前面写的代码中到底是哪里触发了重排和重绘呢？简单检查一下，不难发现两种方案都是在不停改变元素的`width`，元素的宽度一改变必然会引起重排和重绘，更何况是超频繁的改变呢！

**解决方案：启用GPU加速，避开重排和重绘的环节，将进度条单独提升到一个图层，即不影响其它元素**

就单独针对第二种方案进行优化吧~我们只需要改动其css内容即可（标注出即为改动处）

@keyframes play {     /* 通过transform来启用GPU加速，跳过重排重绘阶段 */
        0% {  
            transform: translateX(-50%) scaleX(0);  /* 用 scaleX 来代替 width */
        }
    
        to {
            transform: translateX(0) scaleX(1);
        }
    }
    
    @keyframes replay {
        0% {
            transform: translateX(-50%) scaleX(0);
        }
    
        to {
            transform: translateX(0) scaleX(1);
        }
    }
    
    .container {
        height: 10px;
        border-radius: 5px;
        border: 1px solid black;
    }
    
    .progress {
        height: 100%;
        width: 100%;   /* 初始宽度为100%，因为我们要对其缩放 */
        background-color: red;
        will-change: transform;   /* 通过will-change告知浏览器提前做好优化准备 */
        animation-timing-function: linear;
    }
    
    .progress.play {    
        animation-play-state: running;
    }
    
    .progress.pause {   
        animation-play-state: paused;
    }

这里简单解释一下`translateX`和`scaleX`的数值设置。设置进度条`width: 100%`，我们通过`scaleX(0.5)`将其缩放一半，可以发现进度条长度为容器的一半且居中，此时我们就需要通过`translateX(-25%)`将其向左平移到最左端，为什么是`-25%`呢？因为进度条占了容器的一半且居中，表明左右的留白正好分别是`(100% - 50%) / 2 = 25%`，所以也不难得知当初始状态`scaleX(0)`时，`translateX`的值为`-(100% - 0%) / 2 = -50%`

这么做了以后，我们再次用`performance`检验一下

![a694ff0aa62ad880cc3a3cfd4a216997.gif][]

可以很明显地看到页面重排重绘的次数减少了很多很多，剩余的基本都是页面最基本的重排和重绘了。

有人要说我标题党了，接下来给你们展示一下到底优化了多少性能

先用刚极致优化完的跑一下`performance`

![38f921d6301c46c2620e59ec1d26e771.png][]

看图中右侧，FPS基本是稳定在`55 ~ 70`之间

再来看看文章开头第一种方案的`performance`跑分

![bd1b370872c0f241474a7bb426e775ee.png][]

看图中右侧，FPS基本是稳定在`32 ~ 50`之间

可以很清楚得看到，优化前的FPS波动非常严重，即不够稳定，所以容易出现卡顿问题；而优化后的FPS的变化是不大的，整体变化趋势比较平，几乎是一直线

在这样一个极简页面中，我们优化后性能都大约提升了大约`40% ~ 54%`

那么如果在正常的项目中，考虑到页面的复杂性，我们优化后的方案既避免了页面反复得计算渲染，又避免了重绘回流，可想而知在那种情形下性能的提升应该是远不止`40% ~ 54%`的，emmmmmm，所以我说性能提高70%应该也不是很过分吧 hhhhh

# Part7小彩蛋 #

启用GPU加速会将元素提升到单独的一个图层中，我们可以通过`chrome devtools layers`来查看

![2aa9a25ccb0376aca3c47c2f3fa95a90.png][]

这里就分别展示一下我们优化前和优化后的页面分层情况吧

**「优化前」**

![3a64587ac3a9e005af1363097b6cf55f.png][]

很明显地看到，整个页面就只有`document`层，即进度条没有被分层出来

**「优化后」**

![3a879344dca5dfbbdd70152fd41ffd9c.png][]

同样也很明显地可以看到，进度条被单独分出来一个图层了

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![ad71a3f5b67a7d48ed2e7437d72b8d09.png][]

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[0a709741b713924bc08e7cf4d8f0d382.gif]: /images/20221005/661b8d104b5245159db7ed636bfba1af.png
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