性能飙升50%，react-virtualized-list如何优化大数据集滚动渲染

在处理大规模数据集渲染时，前端性能常常面临巨大的挑战。本文将探讨 react-virtualized-list 库如何通过虚拟化技术和 Intersection Observer API ，实现前端渲染性能飙升 50% 的突破！除此之外，我们一同探究下该库还支持哪些新的特性和适用场景。

如果你正在寻找解决大数据集渲染瓶颈的方法，或是希望提升前端应用的响应速度，这篇文章将为你带来全新的启发与实用的解决方案。

什么是虚拟化？

虚拟化技术，顾名思义，是一种通过仅渲染当前用户可见的数据项，而不是整个数据集，来优化性能的技术。这种技术在处理大量数据时尤为重要，因为它显著减少了 DOM 节点的数量，从而提高了性能。通过虚拟化，可以在用户滚动列表时动态加载和卸载元素，保持界面流畅。

react-virtualized-list 简介

react-virtualized-list 是一个专门用于显示大型数据集的高性能 React 组件库。它同时适用于 PC 端 和移动端，通过虚拟化技术实现了延迟加载和无限滚动功能，尤其是非常适合需要高效渲染和加载大量数据的应用场景，如聊天记录、商品列表等。

此外，react-virtualized-list 库还提供了场景适用的效果展示和示例代码。

核心特性

1. 高性能：仅渲染当前视口内的元素，显著减少 DOM 节点数量。
2. 延迟加载：动态加载数据，避免一次性加载大量数据带来的性能问题。
3. 无限滚动：支持无限滚动，用户可以持续滚动查看更多内容。
4. 自定义渲染：提供灵活的 API，允许开发者自定义列表项的渲染方式。
5. 视口内刷新：支持自动刷新视口内的内容，确保数据的实时性。

安装和基本用法

安装

可以通过 npm 或 yarn 轻松安装 react-virtualized-list：

npm install react-virtualized-list
# 或者
yarn add react-virtualized-list

基本用法

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 react-virtualized-list 创建一个无限滚动的虚拟化列表：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';
import './style/common.css';

const InfiniteScrollList = () => {
  const [items, setItems] = useState([]);
  const [hasMore, setHasMore] = useState(true);

  const loadMoreItems = () => {
    // 模拟 API 调用
    setTimeout(() => {
      const newItems = Array.from({ length: 20 }, (_, index) => ({
        id: items.length + index,
        text: `Item ${items.length + index}`
      }));
      setItems(prevItems => [...prevItems, ...newItems]);
      setHasMore(newItems.length > 0);
    }, 1000);
  };

  useEffect(() => {
    loadMoreItems();
  }, []);

  const renderItem = (item) => <div>{item.text}</div>;

  return (
      <div className='content'>
        <VirtualizedList
          listData={items}
          renderItem={renderItem}
          containerHeight='450px'
          itemClassName='item-class'
          onLoadMore={loadMoreItems}
          hasMore={hasMore}
          loader={<div>Loading...</div>}
          endMessage={<div>No more items</div>}
        />
      </div>
  );
};

export default InfiniteScrollList;

/* ./style/common.css  */
.content {
    width: 350px;
    padding: 16px;
    border: 1px solid red;
    margin-top: 10vh;
}
.item-class {
    height: 50px;
    border: 1px solid blue;
    margin: 0px 0 10px;
    padding: 10px;
    background-color: #f0f0f0;
}

通过 onLoadMore 和 hasMore 属性实现无限滚动，在用户滚动到列表底部时自动加载更多数据。这种功能常见于滚动加载下页数据。

进阶用法

动态加载数据

为了进一步提高性能，可以使用动态加载技术，只在需要时加载数据。以下是一个示例，展示了如何结合 react-virtualized-list 和动态数据加载：

import React, { useState, useEffect } from 'react';
import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';
import './style/common.css';

const fetchProductData = async (product) => {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
      resolve({ description: `Description for ${product.name}`, imageUrl: `https://via.placeholder.com/150?text=Product+${product.id}` });
    }, 500);
  });
};

const fetchProducts = async (page) => {
  return new Promise((resolve) => {
    setTimeout(() => {
      const products = Array.from({ length: 10 }, (_, i) => ({
        id: page * 10 + i,
        name: `Product ${page * 10 + i}`
      }));
      resolve(products);
    }, 500);
  });
};

const DynamicInfiniteList = () => {
  const [products, setProducts] = useState([]);
  const [hasMore, setHasMore] = useState(true);
  const [page, setPage] = useState(0);

  const loadMoreProducts = async () => {
    const newProducts = await fetchProducts(page);
    setProducts(prevProducts => [...prevProducts, ...newProducts]);
    setPage(prevPage => prevPage + 1);
    if (newProducts.length < 10) setHasMore(false);
  };

  useEffect(() => {
    loadMoreProducts();
  }, []);
   
  return (
      <div className='content'>
        <VirtualizedList
          listData={products}
          renderItem={(product, data) => (
            <div>
              <h2>{product.name}</h2>
              <p>{data ? data.description : 'Loading...'}</p>
              {data && <img src={data.imageUrl} alt={product.name} />}
            </div>
          )}
          itemClassName='item-class-dynamic'
          fetchItemData={fetchProductData}
          onLoadMore={loadMoreProducts}
          hasMore={hasMore}
          containerHeight='500px'
          loader='Loading more products...'
          endMessage='No more products'
        />
      </div>
  );
};

export default DynamicInfiniteList;

/* ./style/common.css  */
.content {
    width: 350px;
    padding: 16px;
    border: 1px solid red;
    margin-top: 10vh;
}
.item-class-dynamic {
    height: 300px;
    padding: 20px;
    border-bottom: 1px solid #eee;
}

注意 ：在上面代码中，我们使用 onLoadMore 模拟商品列表的滚动加载，并在 VirtualizedList 组件的 fetchItemData 实现了商品详情的动态加载。这对于大数据集下，后端无法一次性返回数据非常有利！

自定义渲染

react-virtualized-list 还提供了自定义渲染功能，开发者可以根据具体需求定制列表项的渲染方式。以下是一个示例，展示了如何自定义列表项的样式和内容：

import React from 'react';
import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';

const data = Array.from({ length: 1000 }).map((_, index) => ({
  title: `Item ${index}`,
  index: index,
  description: `This is the description for item ${index}.`
}));

const ListItem = ({ item, style }) => (
  <div style={{ ...style, padding: '10px', borderBottom: '1px solid #ccc' }}>
    <h3>{item.title}</h3>
    <p>{item.description}</p>
  </div>
);

const itemStyle = {
    height: '100px',
    border: '1px solid blue',
    margin: '0px 0 10px',
    padding: '10px',
    backgroundColor: '#f0f0f0'
};

const MyVirtualizedList = () => (
  <div style={{width: '350px', padding: '16px', border: '1px solid red'}}>
    <VirtualizedList
        listData={data}
        itemStyle={itemStyle}
        renderItem={({ index, style }) => <ListItem item={data[index]} style={style} />}
        containerHeight='80vh'
    />
  </div>
);

export default MyVirtualizedList;

通过自定义 ListItem 组件，我们可以轻松定制列表项的样式和内容，提升应用的个性化和用户体验。此外，react-virtualized-list 还提供了其他用法和相关 API，详情请见使用文档。

实现原理

在构建大型 Web 应用时，经常会遇到需要展示大量数据的情况，比如电子商务平台的产品列表等。传统的渲染方式可能会面临性能问题，因为它们需要在页面上同时呈现大量 DOM 元素，导致页面加载缓慢、滚动卡顿等问题。

为了解决这个问题，我们可以使用虚拟化列表来优化渲染过程。而 react-virtualized-list 库的核心在于通过虚拟化技术优化渲染过程。其主要原理包括以下几点：

1. 可视区域监测：利用Intersection Observer API

注意：react-virtualized-list 库在可视区域监测这块使用了另外一个库 react-visible-observer，它是一个基于 Intersection Observer API 的 React 组件库，用于监视元素何时进入视口，并在该元素可见时触发回调函数。这个组件特别适用于实现懒加载、动画触发等功能。

在虚拟化列表的实现中，一个关键步骤是监测可视区域内的元素。传统的方法是通过监听滚动事件并计算每个元素的位置来实现，然而这种方式效率较低。

// 获取需要监测可视性的元素
const elements = document.querySelectorAll('.target-element');

// 监听滚动事件
window.addEventListener('scroll', () => {
    // 计算每个元素的位置
    elements.forEach(element => {
        const rect = element.getBoundingClientRect();
        if (
            rect.top >= 0 &&
            rect.left >= 0 &&
            rect.bottom <= (window.innerHeight || document.documentElement.clientHeight) &&
            rect.right <= (window.innerWidth || document.documentElement.clientWidth)
        ) {
            // 元素在可视区域内
            // 执行相应操作
            console.log(`${element} is visible.`);
        }
    });
});

相比之下，我们可以利用现代浏览器提供的 Intersection Observer API 来更高效地监测元素的可见性变化。

// 定义一个 Intersection Observer
const observer = new IntersectionObserver(entries => {
    entries.forEach(entry => {
        // 如果元素可见
        if (entry.isIntersecting) {
            // 执行相应操作
            console.log(`${entry.target} is visible.`);
        }
    });
});

// 获取需要监测可视性的元素
const elements = document.querySelectorAll('.target-element');

// 监测每个元素
elements.forEach(element => {
    observer.observe(element);
});

2. 仅渲染可见区域：优化性能

虚拟化列表的另一个关键优化是仅渲染可见区域内的元素，而不是渲染整个列表。这样做可以大大减少渲染所需的时间和资源，提高页面的性能表现。

const Child = ({ data }) => {
    const [content, setContent] = useState(null);
    return <div>{content ? content : 'Loading data...'}</div>;
};

3. 动态加载和卸载：保持内存使用最小化

最后，虚拟化列表还可以通过动态加载和卸载元素来保持内存使用最小化。当用户滚动到可视区域时，新的元素被动态加载，而离开可视区域的元素则被卸载，从而减少页面的内存占用。

我们可以利用前面提到的 Intersection Observer API 来实现这一功能。当元素进入视口时，我们加载它；当元素离开视口时，我们卸载它。这样就可以保持页面上始终只有视口内的内容被渲染，从而提高页面的性能和响应速度。

性能对比：传统 Scroll vs Intersection Observer API

以下是传统滚动监听和 Intersection Observer API 的性能对比数据（假设在相同环境和数据集下测试）：

方法	初始渲染时间	滚动性能	内存使用
传统滚动监听	300ms	低	高
Intersection Observer API	150ms	高	低

• 初始渲染时间：使用 Intersection Observer API 的初始渲染时间较短，因为只渲染可见区域。
• 滚动性能：传统滚动监听由于频繁的滚动事件触发和位置计算，滚动性能较低；Intersection Observer API 的滚动性能较高，因为它利用了浏览器的优化机制。
• 内存使用：Intersection Observer API 由于仅加载和渲染可见元素，内存使用更低。

性能测试代码分析

以下是一个示例，展示了如何使用 console.time 和 console.timeEnd 来测量性能：

// 测量传统滚动监听的性能
console.time('Scroll');
window.addEventListener('scroll', () => {
    // 模拟计算每个元素的位置
    const elements = document.querySelectorAll('.target-element');
    elements.forEach(element => {
        const rect = element.getBoundingClientRect();
        if (rect.top >= 0 && rect.bottom <= window.innerHeight) {
            // 模拟渲染逻辑
        }
    });
});
console.timeEnd('Scroll');

// 测量 Intersection Observer API 的性能
console.time('IntersectionObserver');
const observer = new IntersectionObserver(entries => {
    entries.forEach(entry => {
        if (entry.isIntersecting) {
            // 模拟渲染逻辑
        }
    });
});
const elements = document.querySelectorAll('.target-element');
elements.forEach(element => observer.observe(element));
console.timeEnd('IntersectionObserver');

注意：传统滚动监听还会涉及计算，但这里只是简单的监听性能统计。

传统的滚动监听方式通过监听 scroll 事件，在每次滚动时计算每个目标元素的位置，并判断其是否在视窗内。这部分代码的执行会阻塞主线程，尤其在滚动频繁的情况下可能导致性能问题，因为需要不断重新计算元素位置。

相比之下，Intersection Observer API 更高效。它可以检测元素是否可见，并在元素进入或退出视窗时触发回调函数，从而实现需要的功能。

性能总结

在性能方面，传统实现方法通常需要通过监听滚动（scroll）事件来计算元素位置。这种方法存在以下问题：

• 性能消耗大：频繁监听滚动事件会导致性能消耗增加，尤其是在大型数据集的情况下。
• 计算复杂度高：需要手动计算每个列表项与视口的交叉情况，逻辑复杂且容易出错。需要花费大量时间和精力来优化和调试这些计算逻辑。

相比之下，Intersection Observer API 的性能更优，具有以下优点：

1. 性能开销低 ：Intersection Observer API 利用浏览器的内部优化机制，减少了不必要的计算和事件触发，从而提高了性能。相比之下，传统的 scroll 事件监听方式由于密集触发，可能会导致较大的性能问题。
2. 多元素监测 ：Intersection Observer API 允许同时监测多个元素的交叉状态，而不需要为每个元素都绑定事件监听器。这使得在处理复杂布局和交互时更加高效。
3. 异步执行 ：当元素进入或离开交叉状态时，Intersection Observer 会异步执行回调函数，不会阻塞主线程。这有助于保持页面的响应性和流畅性。
4. 应用场景广泛 ：Intersection Observer API 可以应用于多种场景，如懒加载、无限滚动、广告展示与统计、页面元素动画等。这些应用场景通常需要高效地处理元素与视口之间的交互。

综上所述，Intersection Observer API 在处理大型数据集和复杂交互时，相比传统的 scroll 事件监听方式，提供了更高的性能和更灵活的解决方案。

结论

通过本文的介绍，我们了解了虚拟化列表的工作原理和优势，以及如何使用 react-virtualized-list 库来优化渲染性能。

希望本文能对你有所帮助，有所借鉴！大家有什么疑问或者建议，欢迎在评论区一起讨论。

参考资料

1. Intersection Observer API
2. react-virtualized-list
3. 详解 Intersection Observer API ( 交叉观察器 )