大数据量列表渲染优化：前端实战经验让性能飙升50%，页面速度提升95%

本文主要是介绍大数据量列表渲染优化：前端实战经验让性能飙升50%，页面速度提升95%，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

引言：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，实现前端渲染性能飙升 50% 的突破，页面渲染速度提升 95% ！🔥🚀

背景

最近，公司监控系统出现了加载卡顿和白屏问题，需要一个能够处理大规模数据渲染的方案。由于核心需求是列表项数据需要动态更新和自动刷新，所以用到了 react-virtualized-list 库。这个过程相当曲折，具体业务需求细节后面我会详细写一篇文章，这里先介绍一下react-virtualized-list库的特性、适用场景、API和实现原理。

希望对你有所帮助、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！

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。

下面是react-virtualized-list在虚拟化方面做的处理：

我们来看看真实的 DOM 情况！

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。
6. 支持 TS 和 JS：适用于 TypeScript 和 JavaScript 项目。

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，延迟 1 秒加载新数据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'><VirtualizedListlistData={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'><VirtualizedListlistData={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'}}><VirtualizedListlistData={data}itemStyle={itemStyle}renderItem={({ index, style }) => <ListItem item={data[index]} style={style} />}containerHeight='80vh'/></div>
);export default MyVirtualizedList;

此外，react-virtualized-list 还提供了其他的用法场景和相关 API，详情请见使用文档。

实现原理（🔥核心重点，一定要了解）

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

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);
});

这里我封装了一个 React Hooks useIntersectionObserver，提供了Intersection Observer API 的能力。

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。

import useIntersectionObserver from './useIntersectionObserver';const [visibleItems, setVisibleItems] = useState<Set<number>>(new Set());const handleVisibilityChange = useCallback((isVisible: boolean, entry: IntersectionObserverEntry) => {const index = parseInt(entry.target.getAttribute('data-index')!, 10);setVisibleItems(prev => {const newVisibleItems = new Set(prev);if (isVisible) {newVisibleItems.add(index);} else {newVisibleItems.delete(index);}return newVisibleItems;});}, []);const { observe, unobserve } = useIntersectionObserver(containerRef.current, handleVisibilityChange, null, observerOptions);

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。

const visibleRange = useMemo(() => {const sortedVisibleItems = [...visibleItems].sort((a, b) => a - b);const firstVisible = sortedVisibleItems[0] || 0;const lastVisible = sortedVisibleItems[sortedVisibleItems.length - 1] || 0;// 设置缓存区return [Math.max(0, firstVisible - BUFFER_SIZE), Math.min(listData.length - 1, lastVisible + BUFFER_SIZE)];}, [visibleItems, listData.length]);const renderItems = () => {return listData.length ? listData.map((item, index) => {if (index >= visibleRange[0] && index <= visibleRange[1]) {return (<divclassName={itemClassName || undefined}style={itemContainerStyle}ref={node => handleRef(node, index)}key={index}data-index={index}><VirtualizedListItemitem={listData[index]}isVisible={visibleItems.has(index)}refreshOnVisible={refreshOnVisible}fetchItemData={fetchItemData}itemLoader={itemLoader}>{renderItem}</VirtualizedListItem></div>);}return null;}) : (emptyListMessage ? emptyListMessage : null);};

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。

除此之外，通过使用 useMemo 计算当前可见的列表项范围 (visibleRange)，以及设置一个缓冲区 (BUFFER_SIZE)；使用useMemo 和 useCallback 用于性能优化的 Hook。它们帮助避免不必要的计算和重新渲染。

性能对比（🔥性能飙升 50%）

下面我们就来看下，传统滚动 Scroll 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：传统滚动监听方法还会涉及大量计算，这里仅简单测量了监听性能的统计部分。

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。

项目成果展示（🔥渲染速度提升95%）

下面我们看下优化后的性能，展示实际改进的用户体验和加载时间。

首先从视觉感官上看，几乎是一瞬间图表就加载了出来。我们接着再来看看接口Network与数据对比！

为了清楚地展示优化前后页面加载速度的提升，我们可以将相关数据整理成一个表格形式，如下所示：

优化指标	优化前	优化后	加载速度提升
总耗时	15000 毫秒（15秒）	750 毫秒	提速了95%

这个表格展示了优化措施的显著效果，从中可以看出，经过优化后，整体加载时间也从15000毫秒大幅减少至750毫秒，加载速度提高了95%。

总结

通过使用 react-virtualized-list 库，监控系统项目前端渲染性能得到了显著提升。统计结果显示：页面加载速度提高了 95%，用户体验得到了明显改善。如果你也在处理大数据集的渲染问题，不妨试试这个库。

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 )

这篇关于大数据量列表渲染优化：前端实战经验让性能飙升50%，页面速度提升95%的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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