10月29, 2018

精打细算浏览器空闲时间

有时候我们希望在浏览器中执行一些低优先级的任务,比如记录统计数据、做一些耗时的数据处理等,暂且将其称为后台任务。这些任务跟动画计算、合成帧、响应用户输入等高优先级的任务共享主线程。我们可能会面临这样的问题:正在执行的后台任务很耗时,会阻塞高优先级任务的执行,出现卡顿或者无响应的情况。

有同学提出建议:把后台任务拆分到最小的可执行块,将其放到间隔极短的setTimeout中异步执行。这样就不会阻塞主线程上其他任务啦。但是不停地将小任务发给事件循环会带来额外开销,而且实现起来也不优雅。

其实浏览器的主线程在每一帧处理完用户输入、动画计算、合成帧等操作后,通常会处于空闲状态,直到下一帧开始、或者收到新的用户输入、或者pending的任务满足了执行条件等。这段空闲时间应该充分地利用起来。比如用空闲时间来执行后台任务就十分合适。如下图所示,可以在空闲时间执行回调任务:

(图片来源:W3C的ED文档)

但是开发者不知道浏览器什么时候空闲,所以要依靠浏览器提供的requestIdleCallbackAPI来实现任务的调度。

requestIdleCallback

这是一个神奇的API:requestIdleCallback(callback, options)

它的原理是让浏览器在空闲的时候执行回调函数,而且在回调函数中通过参数告知预计还剩多少空闲时间。我们可以根据剩余的空闲时间来合理安排执行的任务量,确保不会影响其他高优先级任务的执行。

用法很简单:

function doWork(deadline) {
  // 如果还有空闲时间,就继续执行doSomeTask
  while (deadline.timeRemaining() > 5) {
    doSomeTask();
  }
  // 否则,安排到下一次空闲时间执行
  requestIdleCallback(doWork)
}
...
requestIdleCallback(doWork)

以上代码是最基本的用法。首先requestIdleCallback(doWork)让浏览器在下一次空闲时间执行doWork。在doWork里,通过参数deadlinetimeRemaining()方法获得最新的空闲时间还剩多少。如果大于0,表示还有剩余的空闲时间。但是我们还需要评估doSomeTask() 的执行时长,比如预计需要5毫秒,那么当剩余的空闲时间大于5毫秒的时候,继续执行doSomeTask()。否则安排到下一次空闲时间执行。

有人会问,如果浏览器一直忙,岂不是没有机会执行后台任务?所以这个API提供了第二个参数timeout,它表示如果在timeout的时间间隔内callback都没有被调用,那么就像setTimeout那样,到超时时间将callback加入到事件队列中等待执行。代码如下:

function doWork(deadline) {
  // 如果还有空闲时间,或者到超时时间了,就继续执行任务直到做完
  while ((deadline.timeRemaining() > 5 || deadline.didTimeout) && tasks.length > 0) {
    doSomeTask();
  }
  // 否则,剩余的任务安排到下一次空闲时间执行
  if  (tasks.length > 0) {
    requestIdleCallback(doWork)
  }
}
...
requestIdleCallback(doWork, 2000)

在以上代码中,如果是因为超时导致的回调,那么timeRemaining()返回0,且didTimeouttrue。加上超时时间在一定程度上保证了回调函数执行的时机。但是并不推荐这种做法,因为这样丢失了这个API最重要的意义——充分利用空闲时间。

跟setTimeout类似,requestIdleCallback会返回一个handle,我们可以通过cancelIdleCallback(handle)来取消后台任务调度。

使用场景

  • 上报分析数据。比如用户轻触的时候,需要将该事件上报。为了不影响轻触之后动画的流畅性,可以使用requestIdleCallback实现。
  • 实现模板的预编译和组装。比如在懒加载的页面组装新元素,再用requesAnimationFrame更新到DOM上。注意,不要在requestIdleCallback 中直接修改DOM。

兼容性

(图片来源:caniuse

目前这个API的兼容性还比较欠缺,而且标准还在迭代中,需要等待一段时间。网上有用setTimeout实现的方案可以做为降级。

参考文档

W3C: Cooperative Scheduling of Background Tasks

Using requestIdleCallback

MDN: Cooperative Scheduling of Background Tasks API

本文链接:http://imhxl.com/post/idlecallback.html

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