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记录--虚拟滚动探索与封装

2023-03-03

数据 this 高度
这里给大家分享我在网上总结出来的一些知识，希望对大家有所帮助1.介绍什么是虚拟滚动？虚拟滚动就是通过js控制大列表中的dom创建与销毁，只创建可视区域dom，非可视区域的dom不创建。这样在渲染大列表中的数据时，只创建少数的dom，提高性能。2.分类在虚拟滚动技术中，虚拟滚动可以分为定高虚拟滚动和非

这里给大家分享我在网上总结出来的一些知识，希望对大家有所帮助

1. 介绍

什么是虚拟滚动？虚拟滚动就是通过js控制大列表中的dom创建与销毁，只创建可视区域dom，非可视区域的dom不创建。这样在渲染大列表中的数据时，只创建少数的dom，提高性能。

2. 分类

在虚拟滚动技术中，虚拟滚动可以分为定高虚拟滚动和非定高虚拟滚动。定高指的是每一个列表元素都是高度固定的，非定高指的是每一个列表元素的高度是动态变化的。定高虚拟滚动的实现比较容易，而且性能高；非定高虚拟滚动的失效稍微复杂，而且性能比定高虚拟滚动要差一些。无论是定高虚拟滚动还是非定高虚拟滚动，都是虚拟滚动技术的分类，对于大数据渲染都有很大的性能提升。

下面我们逐步分析两种虚拟滚动技术的实现，并且封装成常用的组件。选用技术栈是vue，改成react或angular也是十分方便的。

3. 定高虚拟滚动

3.1 封装思路

虚拟滚动的结构如下图：

虚拟滚动由图三部分组成，渲染容器container，渲染数据list和撑开滚动条的容器clientHeightRef。渲染容器就是我们需要渲染的区域，渲染数据就是可视区域的数据，撑开滚动条的容器代表所有数据渲染出来后的高度。

由于我们只渲染可视区域的数据，那么渲染容器的滚动条高度是不正确的，需要撑开滚动条的容器来撑开实际的高度。

html结构如下：

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<div class="virtual-list">
      <!-- 这里是用于撑开高度，出现滚动条用 -->
      <div class="list-view-phantom" ref="clientHeightRef" :style="{ height: list.length*itemHeight + 'px' }"></div>
      <ul v-if="list.length > 0" class="option-warp" ref="contentRef">
        <li
          :style="{ height: itemHeight + 'px' }"
          class="option"
          v-for="(item, index) in virtualRenderData"
          :key="index"
        >
          {{item}}
        </li>
      </ul>
  </div>

每一条数据的高度是this.itemHeight=10,渲染容器的高度是this.containerHeight=300,那么一屏需要渲染的数据是count=Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)。

假设我们我们的需要的数据list如下：

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const list = [
    {id:1,name:1},
    {id:2,name:3},
    ....
]

那么撑开滚动条的容器的高度是this.list.length*this.itemHeight。

我们给渲染容器加一个监听滚动的事件，主要是获取当前滚动的scrollTop，用来更新渲染可视区域的数据。如下，我们封装一个更新渲染可视区域的数据函数：

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const update = function(scrollTop = 0){
    this.$nextTick(() => {
        // 获取当前可展示数量
        const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)
        const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)
        // 取得可见区域的结束数据索引
        const end = start + count
        // 计算出可见区域对应的数据，让 Vue.js 更新
        this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)
    })
}

 

当滚动条滚动的时候，我们需要从list中截取当前渲染容器刚刚好可以渲染的数据，达到像真的滚动的了一样。上面的滚动函数虽然已经更新了渲染可视区域的数据，但是当我们滚动的时候会发现内容块被滚动到了上面，再次滚动的时候直接就不见了。这是由于滚动条是由撑开滚动条的容器撑开的，渲染的内容高度只有容器的高度，所以它只会在顶部出现，滚动的时候自然就不会动，效果如下：

所以当我们滚动滚动的时候，还需要将渲染内容往对应的方向偏移。比如偏移的y方向距离就是scrollTop的距离，

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this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${scrollTop * this.itemHeight}px, 0)`

这样就能达到滚动的时候，渲染内容始终保持在渲染容器的顶部，好像真的随着滚动条滚动而滚动。

但是实际上这样的效果是不好的，因为我们更新的颗粒度是按每一条数据来分的，而不是按scrollTop来进行的，所以渲染内容的偏移量也需要按照每一条数据的颗粒度来进行更新，代码如下：

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const update = function(scrollTop = 0){
    this.$nextTick(() => {
        // 获取当前可展示数量
        const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)
        const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)
        // 取得可见区域的结束数据索引
        const end = start + count
        // 计算出可见区域对应的数据，让 Vue.js 更新
        this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)
        + this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${start * this.itemHeight}px, 0)`
    })
}

上面的代码基本可以满足基本的使用，但是当我们滚动比较快的时候，渲染区域底部会出现瞬间留白，是因为dom没有及时的渲染，原因是我们只渲染刚刚好一屏的数据。

为了减少留白的出现，我们应该预渲染几条数据bufferCount，增加渲染缓存区间：

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const update = function(scrollTop = 0){
    this.$nextTick(() => {
        // 获取当前可展示数量
        const count = Math.ceil(this.containerHeight / this.itemHeight)
        const start = Math.floor(scrollTop / this.itemHeight)
        // 取得可见区域的结束数据索引
        + const end = start + count + bufferCount
        // 计算出可见区域对应的数据，让 Vue.js 更新
        this.virtualRenderData = this.list.slice(start, end)
        this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${start * this.itemHeight}px, 0)`
    })
}

3.2 完整代码和演示地址

定高虚拟滚动演示地址：atdow.github.io/learning-co…

定高虚拟滚动代码地址：github.com/atdow/learn…

4. 非定高虚拟滚动

4.1 封装思路

看了上面的定高虚拟滚动，我们对虚拟滚动技术已经有了基本的了解。对于非定高虚拟滚动，需要解决的最大问题就是每一条需要渲染的数据的高度是不确定，这样我们就很难确定一屏需要渲染多少条数据。

为了确定一屏需要渲染多少条数据，我们需要假设每条需要渲染数据的高度为一个假设值estimatedItemHeight=40，定义一个用于存储每一条渲染数据高度的数组itemHeightCache=[]，定义一个用于存储每一条渲染数据距离顶部距离的数组itemTopCache=[]（用于提升性能用，后面会做解释），以及定义撑开滚动条滚动容器高度的变量scrollBarHeight。

假设我们我们的需要的数据list如下：

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const list = [
    {id:1,name:1},
    {id:2,name:3},
    ....
]

我们先初始化itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight：

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const estimatedTotalHeight = this.list.reduce((pre, current, index) => {
        // 给每一项一个虚拟高度
        this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: true, height: this.estimatedItemHeight }
        // 给每一项距顶部的虚拟高度
        this.itemTopCache[index] = index === 0 ? 0 : this.itemTopCache[index - 1] + this.estimatedItemHeight
        return pre + this.estimatedItemHeight
      }, 0)
// 列表总高
this.scrollBarHeight = estimatedTotalHeight

有了上面的初始化数据，我们就可以进行第一次假设渲染了：

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// 更新数据函数
const update = function() {
      const startIndex = this.getStartIndex()
      // 如果是奇数开始，就取其前一位偶数
      if (startIndex % 2 !== 0) {
        this.startIndex = startIndex - 1
      } else {
        this.startIndex = startIndex
      }
      this.endIndex = this.getEndIndex()
      this.visibleList = this.list.slice(this.startIndex, this.endIndex)
      // 移动渲染区域
      if (this.$refs.contentRef) {
        this.$refs.contentRef.style.webkitTransform = `translate3d(0, ${this.itemTopCache[this.startIndex]}px, 0)`
      }
}
 
// 获取开始索引
cont getStartIndex = function() {
      const scrollTop = this.scrollTop
      // 每一项距顶部的距离
      const arr = this.itemTopCache
      let index = -1
      let left = 0,
        right = arr.length - 1,
        mid = Math.floor((left + right) / 2)
      // 判断 有可循环项时进入
      while (right - left > 1) {
        /*
        二分法：拿每一次获得到的 距顶部距离 scrollTop 同 获得到的模拟每个列表据顶部的距离作比较。
        arr[mid] 为虚拟列高度的中间项
        不断while 循环，利用二分之一将数组分割，减小搜索范围
        直到最终定位到 目标index 值
      */
        // 目标数在左侧
        if (scrollTop < arr[mid]) {
          right = mid
          mid = Math.floor((left + right) / 2)
        } else if (scrollTop > arr[mid]) {
          // 目标数在右侧
          left = mid
          mid = Math.floor((left + right) / 2)
        } else {
          index = mid
          return index
        }
      }
      index = left
      return index
}
 
// 获取结束索引
const getEndIndex = function() {
      const clientHeight = this.$refs.scrollbarRef?.clientHeight //渲染容器高度
      let itemHeightTotal = 0
      let endIndex = 0
      for (let i = this.startIndex; i < this.dataList.length; i++) {
        if (itemHeightTotal < clientHeight) {
          itemHeightTotal += this.itemHeightCache[i].height
          endIndex = i
        } else {
          break
        }
      }
      endIndex = endIndex
      return endIndex
}

update函数是用来更新需要渲染的数据的，核心逻辑就是获取截取数据的开始索引getStartIndex和结束索引getEndIndex以及移动被渲染数据容器。

当滚动条滚动的时候，我们就将scrollTop存起来，这个时候从itemTopCache中获取距离scrollTop最近的索引，就是我们需要截取数据的开始索引。因为itemTopCache存储的就是每一条数据距离顶部的距离，所以直接取就行了，这也是为什么我们要先存储itemTopCache。因为滚动的时候，我们都要从itemTopCache中使用二分法查找，不然就得从itemHeightCache中从头到尾一个一个遍历去对比查找，在数据量大的时候容易造成卡顿。

getEndIndex核心就是从itemHeightCache（存储每一条渲染数据高度的数组）中一条一条拿数据，从startIndex开始拿，一直拿到刚好填满渲染容器高度即可，就可以得到我们的截取数据的最后索引 （实际上这样是不够完美的，后面继续讲解）。

移动被渲染数据容器的技巧和上面定高虚拟滚动类似，这里不做太多解释。

在初始化完itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight后，我们就可以手动调一次update函数进行第一次渲染了（this.update()），使用的都是预设的假定值。

在说更新之前，我们需要先定义一下子组件，也就是每一条被渲染数据的容器。这样当数据被更新渲染之后(需要通知暴露index和height参数)，就可以得到真实的dom的高度，通知我们去更新itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight，更新逻辑如下：

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const updateItemHeight = function({ index, height }) {
      // 每次创建的时候都会抛出事件，因为没有处理异步的情况，所以必须每次高度变化都需要更新
      // dom元素加载后得到实际高度 重新赋值回去
      this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: false, height: height }
      // 重新确定列表的实际总高度
      this.scrollBarHeight = this.itemHeightCache.reduce((pre, current) => {
        return pre + current.height
      }, 0)
      // 更新itemTopCache
      const newItemTopCache = [0]
      for (let i = 1, l = this.itemHeightCache.length; i < l; i++) {
        // 虚拟每项距顶部高度 + 实际每项高度
        newItemTopCache[i] = this.itemTopCache[i - 1] + this.itemHeightCache[i - 1].height
      }
      // 获得每一项距顶部的实际高度
      this.itemTopCache = newItemTopCache
}

dom更新完之后，初始化预定值计算出来需要的渲染数据就真的被渲染了，我们这个时候就可以再次调用update函数再次更新数据，自动更新弥补到渲染真实一屏需要渲染的数据了。

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const updateItemHeight = function({ index, height }) {
      // 每次创建的时候都会抛出事件，因为没有处理异步的情况，所以必须每次高度变化都需要更新
      // dom元素加载后得到实际高度 重新赋值回去
      this.itemHeightCache[index] = { isEstimated: false, height: height }
      // 重新确定列表的实际总高度
      this.scrollBarHeight = this.itemHeightCache.reduce((pre, current) => {
        return pre + current.height
      }, 0)
      // 更新itemTopCache
      const newItemTopCache = [0]
      for (let i = 1, l = this.itemHeightCache.length; i < l; i++) {
        // 虚拟每项距顶部高度 + 实际每项高度
        newItemTopCache[i] = this.itemTopCache[i - 1] + this.itemHeightCache[i - 1].height
      }
      // 获得每一项距顶部的实际高度
      this.itemTopCache = newItemTopCache
      + this.update() // 自动更新
}

当滚动的时候，存储scrollTop，手动调用update函数，将会自动更新，整个过程如下：

html结构如下：

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<div class="virtual-list-dynamic-height" ref="scrollbarRef" @scroll="onScroll">
    <div class="list-view-phantom" :style="{ height: scrollBarHeight + 'px' }"></div>
    <!-- 列表总高 -->
    <ul ref="contentRef">
      <Item
        v-for="item in visibleList"
        :data="item.data"
        :index="item.index"
        :key="item.index"
        @update-height="updateItemHeight"
      >
        {{item}}
      </Item>
    </ul>
</div>

跟定高虚拟滚动不同点就是，需要定义子组件，同时传递给子组件index索引。visibleList需要定义为[{index:xxx,data:xxx}]的数据格式，将index给储存起来，这样在子组件更新的时候才能获取到index。

4.2 调优

在上面的代码中，基本可以实现基础的非定高虚拟滚动了，但是还是无法应对复杂的情况。

我们举一个极端的例子：当一条数据的真实高度是200，其他数据的真实高度高度是10，渲染容器的高度是300。在第一次假设渲染并且更新后我们的itemHeightCache、itemTopCache和scrollBarHeight后，我们将会得到这样的结果。渲染容器中渲染的是数据是第一条数据和剩下的9条数据，刚刚好渲染一屏数据，这样是没有任何问题的。

当滚动条滚动的时候，我们滚动了20px的距离，获取到的startIndex应该是0，因为距离顶部最近的数据是第一条数据，这个就会造成下部空白20px的区域。当滚动了80px的时候，获取到的startIndex也是0，原理同上，下部造成了空白区域将会是恐怖的80px。

为了解决空白局域，靠缓冲渲染bufferCount是不够的，就算bufferCount给了4，多四条数据也无法填充满空白区域。调大bufferCount容易造成性能问题，也不能确定bufferCount到底给多少才能合适。所以需要调整getEndIndex的逻辑，不再是从startIndex获取到刚好填充满渲染区域，而是从startIndex获取到刚好填充满渲染区域+statIndex的高度。这样无论startIndex的高度是多少，我们都能填充满整个渲染容器，因为空白区域最大高度就是startIndex的高度。同时我们在endIndex上加上bufferCount，就可以达到完美的效果。

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// 获取结束索引
const getEndIndex = function() {
      + const whiteHeight = this.scrollTop - this.itemTopCache[this.startIndex] // 出现留白的高度
      const clientHeight = this.$refs.scrollbarRef?.clientHeight //渲染容器高度
      let itemHeightTotal = 0
      let endIndex = 0
      for (let i = this.startIndex; i < this.dataList.length; i++) {
        + if (itemHeightTotal < clientHeight+whiteHeight) {
          itemHeightTotal += this.itemHeightCache[i].height
          endIndex = i
        } else {
          break
        }
      }
      + endIndex = endIndex + bufferCount
      return endIndex
}

3.3 完整代码和演示地址

非定高虚拟滚动演示地址：atdow.github.io/learning-co…

非定高虚拟滚动代码地址：github.com/atdow/learn…

4 总结

有了非定高虚拟滚动组件，不就是可以应对各种情况了，为什么还需要做定高虚拟滚动组件？

在上面的封装思路中，我们能清晰知道非定高虚拟滚动组件是用假定值进行渲染的，在真实渲染过后才会弥补更新，而定高虚拟滚动所有东西都是确定的。所以定高虚拟滚动的优势就是比非定高虚拟滚动性能高，缺点就是只能应对每一条渲染数据是固定的情况。

定高虚拟滚动：

  • 优点：性能比非定高虚拟滚动高
  • 缺点：只能应用于每一条渲染数据高度是固定的场景

非定高虚拟滚动：

  • 优点：性能比定高虚拟滚动低
  • 缺点：能应用于每一条渲染数据高度是动态的场景

本文转载于:

https://juejin.cn/post/7204450037031092283

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  • 本文作者： 林恒
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