requestAnimationFrame详解-js性能优化

requestAnimationFrame 请求动画帧
它是一个浏览器的宏任务

requestAnimationFrame的用法与settimeout很相似，只是不需要设置时间间隔而已。requestAnimationFrame使用一个回调函数作为参数，这个回调函数会在浏览器重绘之前调用。它返回一个整数，表示定时器的编号，这个值可以传递给cancelAnimationFrame用于取消这个函数的执行

requestAnimationFrame特点
【1】requestAnimationFrame会把每一帧中的所有DOM操作集中起来，在一次重绘或回流中就完成，并且重绘或回流的时间间隔紧紧跟随浏览器的刷新频率，如果系统绘制率是 60Hz，那么回调函数就会16.7ms再被执行一次，如果绘制频率是75Hz，那么这个间隔时间就变成了 1000/75=13.3ms。换句话说就是，requestAnimationFrame的执行步伐跟着系统的绘制频率走。它能保证回调函数在屏幕每一次的绘制间隔中只被执行一次，这样就不会引起丢帧现象，也不会导致动画出现卡顿的问题。

【2】在隐藏或不可见的元素中，requestAnimationFrame将不会进行重绘或回流，这当然就意味着更少的CPU、GPU和内存使用量

【3】requestAnimationFrame是由浏览器专门为动画提供的API，在运行时浏览器会自动优化方法的调用，并且如果页面不是激活状态下的话，动画会自动暂停，有效节省了CPU开销

跟setTimeout和setInterva的对比
setTimeout和setInterval的问题是，它们都不精确。它们的内在运行机制决定了时间间隔，参数实际上只是指定了把动画代码添加到浏览器UI线程队列中以等待执行的时间。如果队列前面已经加入了其他任务，那动画代码就要等前面的任务完成后再执行

requestAnimationFrame采用系统时间间隔，保持最佳绘制效率，不会因为间隔时间过短，造成过度绘制，增加开销；也不会因为间隔时间太长，使用动画卡顿不流畅，让各种网页动画效果能够有一个统一的刷新机制，从而节省系统资源，提高系统性能，改善视觉效果

IE9-浏览器不支持该方法，可以使用setTimeout来兼容

//简单兼容
if (!window.requestAnimationFrame) {
    requestAnimationFrame = function(fn) {
        setTimeout(fn, 17);
    };    
}

//严格兼容 ， 因为setTimeout内部运行也需要时间，以及需要给回调的第一个参数返回时间戳
if(!window.requestAnimationFrame){
    var lastTime = 0;
    window.requestAnimationFrame = function(callback){
        var currTime = new Date().getTime();
        var timeToCall = Math.max(0,16.7-(currTime - lastTime));
        var id  = window.setTimeout(function(){
            callback(currTime + timeToCall);
        },timeToCall);
        lastTime = currTime + timeToCall;
        return id;
    }
}

应用场景

1、监听 scroll 函数

页面滚动事件（scroll）的监听函数，就很适合用这个 api，推迟到下一次重新渲染。

$(window).on('scroll', function () {
  window.requestAnimationFrame(scrollHandler)
})

平滑滚动到页面顶部

const scrollToTop = () => { 
  const c = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop 
  if (c > 0) {  
    window.requestAnimationFrame(scrollToTop) 
    window.scrollTo(0, c - c / 8) 
  }
}

scrollToTop()

2、大量数据渲染

比如对十万条数据进行渲染，主要由以下几种方法：

（1）使用定时器

//需要插入的容器
let ul = document.getElementById('container')
// 插入十万条数据
let total = 100000
// 一次插入 20 条
let once = 20
//总页数
let page = total / once
//每条记录的索引
let index = 0
//循环加载数据
function loop(curTotal, curIndex) { 
  if (curTotal <= 0) {  
    return false 
  }  
  //每页多少条
  let pageCount = Math.min(curTotal, once) 
  setTimeout(() => {  
    for (let i = 0; i < pageCount; i++) { 
      let li = document.createElement('li')    
      li.innerText = curIndex + i + ' : ' + ~~(Math.random() * total)    
      ul.appendChild(li)  
    }  
    loop(curTotal - pageCount, curIndex + pageCount) 
  }, 0)
}
loop(total, index)

（2）使用 requestAnimationFrame

//需要插入的容器
let ul = document.getElementById('container')
// 插入十万条数据
let total = 100000
// 一次插入 20 条
let once = 20
//总页数
let page = total / once
//每条记录的索引
let index = 0
//循环加载数据
function loop(curTotal, curIndex) {
  if (curTotal <= 0) {
    return false
  }
  //每页多少条
  let pageCount = Math.min(curTotal, once)
  window.requestAnimationFrame(function () {
    for (let i = 0; i < pageCount; i++) {
      let li = document.createElement('li')
      li.innerText = curIndex + i + ' : ' + ~~(Math.random() * total)
      ul.appendChild(li)
    }
    loop(curTotal - pageCount, curIndex + pageCount)
  })
}
loop(total, index)

3、监控卡顿方法
每秒中计算一次网页的 FPS，获得一列数据，然后分析。通俗地解释就是，通过 requestAnimationFrame API 来定时执行一些 JS 代码，如果浏览器卡顿，无法很好地保证渲染的频率，1s 中 frame 无法达到 60 帧，即可间接地反映浏览器的渲染帧率。

var lastTime = performance.now()
var frame = 0
var lastFameTime = performance.now()
var loop = function (time) {
  var now = performance.now()
  var fs = now - lastFameTime
  lastFameTime = now
  var fps = Math.round(1000 / fs)
  frame++
  if (now > 1000 + lastTime) {
    var fps = Math.round((frame * 1000) / (now - lastTime))
    frame = 0
    lastTime = now
  }
  window.requestAnimationFrame(loop)
}

再附上个案例说明：

需求：用js实现一个无限循环的动画。

首先想到的是定时器

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Document</title>
    <style>
        #e{
            width: 100px;
            height: 100px;
            background: red;
            position: absolute;
            left: 0;
            top: 0;
            zoom: 1;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div id="e"></div>
<script>
 
 
    var e = document.getElementById("e");
    var flag = true;
    var left = 0;
 
    function render() {
        if(flag == true){
            if(left>=100){
                flag = false
            }
            e.style.left = ` ${left++}px`
        }else{
            if(left<=0){
                flag = true
            }
            e.style.left = ` ${left--}px`
        }
    }
    setInterval(function(){
         render()
    },1000/60)
 
</script>
</body>
</html>

可以说是完美实现！

至于时间间隔为什么是1000/60,这是因为大多数屏幕渲染的时间间隔是每秒60帧。

既然setInterval可以搞定为啥还要用requestAnimationFrame呢？最直观的感觉就是，添加api的人是个大神级牛人，我只能怀疑自己。

所以搜索相关问题发现以下两点

requestAnimationFrame 比起 setTimeout、setInterval的优势主要有两点：

1、requestAnimationFrame 会把每一帧中的所有DOM操作集中起来，在一次重绘或回流中就完成，并且重绘或回流的时间间隔紧紧跟随浏览器的刷新频率，一般来说，这个频率为每秒60帧。

2、在隐藏或不可见的元素中，requestAnimationFrame将不会进行重绘或回流，这当然就意味着更少的的cpu，gpu和内存使用量。

直接上代码：

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Document</title>
    <style>
        #e{
            width: 100px;
            height: 100px;
            background: red;
            position: absolute;
            left: 0;
            top: 0;
            zoom: 1;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div id="e"></div>
<script>
 
 
    var e = document.getElementById("e");
    var flag = true;
    var left = 0;
 
    function render() {
        if(flag == true){
            if(left>=100){
                flag = false
            }
            e.style.left = ` ${left++}px`
        }else{
            if(left<=0){
                flag = true
            }
            e.style.left = ` ${left--}px`
        }
    }
 
    //requestAnimationFrame效果
    (function animloop() {
        render();
        window.requestAnimationFrame(animloop);
    })();
 
</script>
</body>
</html>

我没有添加各个浏览器的兼容写法，这里只说用法。

效果是实现了，不过我想到两个问题。

1、怎么停止requestAnimationFrame？是否有类似clearInterval这样的类似方法？

第一个问题：答案是确定的必须有：cancelAnimationFrame()接收一个参数 requestAnimationFrame默认返回一个id，cancelAnimationFrame只需要传入这个id就可以停止了。

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Document</title>
    <style>
        #e{
            width: 100px;
            height: 100px;
            background: red;
            position: absolute;
            left: 0;
            top: 0;
            zoom: 1;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div id="e"></div>
<script>
 
 
    var e = document.getElementById("e");
    var flag = true;
    var left = 0;
    var rafId = null
 
 
    function render() {
        if(flag == true){
            if(left>=100){
                flag = false
            }
            e.style.left = ` ${left++}px`
        }else{
            if(left<=0){
                flag = true
            }
            e.style.left = ` ${left--}px`
        }
    }
 
    //requestAnimationFrame效果
    (function animloop(time) {
        console.log(time,Date.now())
        render();
        rafId = requestAnimationFrame(animloop);
        //如果left等于50 停止动画
        if(left == 50){
            cancelAnimationFrame(rafId)
        }
    })();
 
    //setInterval效果
    // setInterval(function(){
    //     render()
    // },1000/60)
 
</script>
</body>
</html>

2、如果我想动画频率降低怎么做，为什么不考虑加快呵呵当前刷新频率已经是屏幕的刷新频率了再快也没有意义了

这个略微麻烦点

默认情况下，requestAnimationFrame执行频率是1000/60,大概是16ms多执一次。

如果我们想每50ms执行一次怎么办呢？

requestAnimationFrame执行条件类似递归调用（说的是类似）别咬我，既然这样的话我们能否自定一个时间间隔再执行呢？当然定时器这么low的东西我们就不考虑了，都已经抛弃它用rAF了（都快结束了我才想起写简写太他妈长了），
这个思路来源于我几年前搞IM的一个项目，服务端推送消息为了减小包的大小不给时间戳，这个我们做前端的都知道，我们虽然很牛逼不过用户更牛逼，万一改了时间就不好玩了。

解决方案是当和服务端通信时记录下一个时间差，（时间差等于服务端时间-本地时间）不管正负我们只要这个时间差。这样每当我们接受到消息或者发送消息的时候我们就拿本地时间和是价差相加。这样就可以保证和服务端时间是一致的了，思路是不是很牛逼哈哈。

撤了半天我们通过以上思路来解决下rAF改变间隔的问题

上代码

<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
    <title>Document</title>
    <style>
        #e{
            width: 100px;
            height: 100px;
            background: red;
            position: absolute;
            left: 0;
            top: 0;
            zoom: 1;
        }
    </style>
</head>
<body>
<div id="e"></div>
<script>
 
 
    var e = document.getElementById("e");
    var flag = true;
    var left = 0;
    //当前执行时间
    var nowTime = 0;
    //记录每次动画执行结束的时间
    var lastTime = Date.now();
    //我们自己定义的动画时间差值
    var diffTime = 40;
 
    function render() {
        if(flag == true){
            if(left>=100){
                flag = false
            }
            e.style.left = ` ${left++}px`
        }else{
            if(left<=0){
                flag = true
            }
            e.style.left = ` ${left--}px`
        }
    }
 
    //requestAnimationFrame效果
    (function animloop() {
        //记录当前时间
        nowTime = Date.now()
        // 当前时间-上次执行时间如果大于diffTime，那么执行动画，并更新上次执行时间
        if(nowTime-lastTime > diffTime){
            lastTime = nowTime
            render();
        }
        requestAnimationFrame(animloop);
 
    })()
</script>
</body>
</html>

效果：