背景

小程序在很多場景下面會(huì)遇到長列表的交互，當(dāng)一個(gè)頁面渲染過多的wxml節(jié)點(diǎn)的時(shí)候，會(huì)造成小程序頁面的卡頓和白屏。原因主要有以下幾點(diǎn)：

1.列表數(shù)據(jù)量大，初始化setData和初始化渲染列表wxml耗時(shí)都比較長；

2.渲染的wxml節(jié)點(diǎn)比較多，每次setData更新視圖都需要?jiǎng)?chuàng)建新的虛擬樹，和舊樹的diff操作耗時(shí)比較高；

3.渲染的wxml節(jié)點(diǎn)比較多，page能夠容納的wxml是有限的，占用的內(nèi)存高。

微信小程序本身的scroll-view沒有針對(duì)長列表做優(yōu)化，官方組件recycle-view就是一個(gè)類似virtual-list的長列表組件?，F(xiàn)在我們要剖析虛擬列表的原理，從零實(shí)現(xiàn)一個(gè)小程序的virtual-list。

實(shí)現(xiàn)原理

首先我們要了解什么是virtual-list，這是一種初始化只加載「可視區(qū)域」及其附近dom元素，并且在滾動(dòng)過程中通過復(fù)用dom元素只渲染「可視區(qū)域」及其附近dom元素的滾動(dòng)列表前端優(yōu)化技術(shù)。相比傳統(tǒng)的列表方式可以到達(dá)極高的初次渲染性能，并且在滾動(dòng)過程中只維持超輕量的dom結(jié)構(gòu)。

虛擬列表最重要的幾個(gè)概念：

• 可滾動(dòng)區(qū)域：比如列表容器的高度是600，內(nèi)部元素的高度之和超過了容器高度，這一塊區(qū)域就可以滾動(dòng)，就是「可滾動(dòng)區(qū)域」；

• 可視區(qū)域：比如列表容器的高度是600，右側(cè)有縱向滾動(dòng)條可以滾動(dòng)，視覺可見的內(nèi)部區(qū)域就是「可視區(qū)域」。

實(shí)現(xiàn)虛擬列表的核心就是監(jiān)聽scroll事件，通過滾動(dòng)距離offset和滾動(dòng)的元素的尺寸之和totalSize動(dòng)態(tài)調(diào)整「可視區(qū)域」數(shù)據(jù)渲染的頂部距離和前后截取索引值，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1.監(jiān)聽scroll事件的scrollTop/scrollLeft，計(jì)算「可視區(qū)域」起始項(xiàng)的索引值startIndex和結(jié)束項(xiàng)索引值endIndex；

2.通過startIndex和endIndex截取長列表的「可視區(qū)域」的數(shù)據(jù)項(xiàng)，更新到列表中；

3.計(jì)算可滾動(dòng)區(qū)域的高度和item的偏移量，并應(yīng)用在可滾動(dòng)區(qū)域和item上。

1.列表項(xiàng)的寬/高和滾動(dòng)偏移量

在虛擬列表中，依賴每一個(gè)列表項(xiàng)的寬/高來計(jì)算「可滾動(dòng)區(qū)域」，而且可能是需要自定義的，定義itemSizeGetter函數(shù)來計(jì)算列表項(xiàng)寬/高。

itemSizeGetter(itemSize) {
      return (index: number) => {
        if (isFunction(itemSize)) {
          return itemSize(index);
        }
        return isArray(itemSize) ? itemSize[index] : itemSize;
      };
    }
復(fù)制代碼

滾動(dòng)過程中，不會(huì)計(jì)算沒有出現(xiàn)過的列表項(xiàng)的itemSize，這個(gè)時(shí)候會(huì)使用一個(gè)預(yù)估的列表項(xiàng)estimatedItemSize，目的就是在計(jì)算「可滾動(dòng)區(qū)域」高度的時(shí)候，沒有測(cè)量過的itemSize用estimatedItemSize代替。

getSizeAndPositionOfLastMeasuredItem() {
    return this.lastMeasuredIndex >= 0
      ? this.itemSizeAndPositionData[this.lastMeasuredIndex]
      : { offset: 0, size: 0 };
  }

getTotalSize(): number {
    const lastMeasuredSizeAndPosition = this.getSizeAndPositionOfLastMeasuredItem();
    return (
      lastMeasuredSizeAndPosition.offset +
      lastMeasuredSizeAndPosition.size +
      (this.itemCount - this.lastMeasuredIndex - 1) * this.estimatedItemSize
    );
  }
復(fù)制代碼

這里看到了是直接通過緩存命中最近一個(gè)計(jì)算過的列表項(xiàng)的itemSize和offset，這是因?yàn)樵讷@取每一個(gè)列表項(xiàng)的兩個(gè)參數(shù)時(shí)候，都對(duì)其做了緩存。

 getSizeAndPositionForIndex(index: number) {
    if (index > this.lastMeasuredIndex) {
      const lastMeasuredSizeAndPosition = this.getSizeAndPositionOfLastMeasuredItem();
      let offset =
        lastMeasuredSizeAndPosition.offset + lastMeasuredSizeAndPosition.size;

      for (let i = this.lastMeasuredIndex + 1; i <= index; i++) {
        const size = this.itemSizeGetter(i);
        this.itemSizeAndPositionData[i] = {
          offset,
          size,
        };

        offset += size;
      }

      this.lastMeasuredIndex = index;
    }

    return this.itemSizeAndPositionData[index];
 }
復(fù)制代碼

2.根據(jù)偏移量搜索索引值

在滾動(dòng)過程中，需要通過滾動(dòng)偏移量offset計(jì)算出展示在「可視區(qū)域」首項(xiàng)數(shù)據(jù)的索引值，一般情況下可以從0開始計(jì)算每一列表項(xiàng)的itemSize，累加到一旦超過offset，就可以得到這個(gè)索引值。但是在數(shù)據(jù)量太大和頻繁觸發(fā)的滾動(dòng)事件中，會(huì)有較大的性能損耗。好在列表項(xiàng)的滾動(dòng)距離是完全升序排列的，所以可以對(duì)已經(jīng)緩存的數(shù)據(jù)做二分查找，把時(shí)間復(fù)雜度降低到 O(lgN) 。

js代碼如下：

  findNearestItem(offset: number) {
    offset = Math.max(0, offset);

    const lastMeasuredSizeAndPosition = this.getSizeAndPositionOfLastMeasuredItem();
    const lastMeasuredIndex = Math.max(0, this.lastMeasuredIndex);

    if (lastMeasuredSizeAndPosition.offset >= offset) {
      return this.binarySearch({
        high: lastMeasuredIndex,
        low: 0,
        offset,
      });
    } else {
      return this.exponentialSearch({
        index: lastMeasuredIndex,
        offset,
      });
    }
  }

 private binarySearch({
    low,
    high,
    offset,
  }: {
    low: number;
    high: number;
    offset: number;
  }) {
    let middle = 0;
    let currentOffset = 0;

    while (low <= high) {
      middle = low + Math.floor((high - low) / 2);
      currentOffset = this.getSizeAndPositionForIndex(middle).offset;

      if (currentOffset === offset) {
        return middle;
      } else if (currentOffset < offset) {
        low = middle + 1;
      } else if (currentOffset > offset) {
        high = middle - 1;
      }
    }

    if (low > 0) {
      return low - 1;
    }

    return 0;
  }
復(fù)制代碼

對(duì)于搜索沒有緩存計(jì)算結(jié)果的查找，先使用指數(shù)查找縮小查找范圍，再使用二分查找。

private exponentialSearch({
    index,
    offset,
  }: {
    index: number;
    offset: number;
  }) {
    let interval = 1;

    while (
      index < this.itemCount &&
      this.getSizeAndPositionForIndex(index).offset < offset
    ) {
      index += interval;
      interval *= 2;
    }

    return this.binarySearch({
      high: Math.min(index, this.itemCount - 1),
      low: Math.floor(index / 2),
      offset,
    });
  }
}
復(fù)制代碼

3.計(jì)算startIndex、endIndex

我們知道了「可視區(qū)域」尺寸containerSize，滾動(dòng)偏移量offset，在加上預(yù)渲染的條數(shù)overscanCount進(jìn)行調(diào)整，就可以計(jì)算出「可視區(qū)域」起始項(xiàng)的索引值startIndex和結(jié)束項(xiàng)索引值endIndex，實(shí)現(xiàn)步驟如下：

1.找到距離offset最近的索引值，這個(gè)值就是起始項(xiàng)的索引值startIndex；

2.通過startIndex獲取此項(xiàng)的offset和size，再對(duì)offset進(jìn)行調(diào)整；

3.offset加上containerSize得到結(jié)束項(xiàng)的maxOffset，從startIndex開始累加，直到越過maxOffset，得到結(jié)束項(xiàng)索引值endIndex。

js代碼如下：

 getVisibleRange({
    containerSize,
    offset,
    overscanCount,
  }: {
    containerSize: number;
    offset: number;
    overscanCount: number;
  }): { start?: number; stop?: number } {
    const maxOffset = offset + containerSize;
    let start = this.findNearestItem(offset);

    const datum = this.getSizeAndPositionForIndex(start);
    offset = datum.offset + datum.size;

    let stop = start;

    while (offset < maxOffset && stop < this.itemCount - 1) {
      stop++;
      offset += this.getSizeAndPositionForIndex(stop).size;
    }

    if (overscanCount) {
      start = Math.max(0, start - overscanCount);
      stop = Math.min(stop + overscanCount, this.itemCount - 1);
    }

    return {
      start,
      stop,
    };
}

復(fù)制代碼

3.監(jiān)聽scroll事件，實(shí)現(xiàn)虛擬列表滾動(dòng)

現(xiàn)在可以通過監(jiān)聽scroll事件，動(dòng)態(tài)更新startIndex、endIndex、totalSize、offset，就可以實(shí)現(xiàn)虛擬列表滾動(dòng)。

js代碼如下：

  getItemStyle(index) {
      const style = this.styleCache[index];
      if (style) {
        return style;
      }
      const { scrollDirection } = this.data;
      const {
        size,
        offset,
      } = this.sizeAndPositionManager.getSizeAndPositionForIndex(index);
      const cumputedStyle = styleToCssString({
        position: 'absolute',
        top: 0,
        left: 0,
        width: '100%',
        [positionProp[scrollDirection]]: offset,
        [sizeProp[scrollDirection]]: size,
      });
      this.styleCache[index] = cumputedStyle;
      return cumputedStyle;
  },
  
  observeScroll(offset: number) {
      const { scrollDirection, overscanCount, visibleRange } = this.data;
      const { start, stop } = this.sizeAndPositionManager.getVisibleRange({
        containerSize: this.data[sizeProp[scrollDirection]] || 0,
        offset,
        overscanCount,
      });
      const totalSize = this.sizeAndPositionManager.getTotalSize();

      if (totalSize !== this.data.totalSize) {
        this.setData({ totalSize });
      }

      if (visibleRange.start !== start || visibleRange.stop !== stop) {
        const styleItems: string[] = [];
        if (isNumber(start) && isNumber(stop)) {
          let index = start - 1;
          while (++index <= stop) {
            styleItems.push(this.getItemStyle(index));
          }
        }
        this.triggerEvent('render', {
          startIndex: start,
          stopIndex: stop,
          styleItems,
        });
      }

      this.data.offset = offset;
      this.data.visibleRange.start = start;
      this.data.visibleRange.stop = stop;
  },
復(fù)制代碼

在調(diào)用的時(shí)候，通過render事件回調(diào)出來的startIndex, stopIndex，styleItems，截取長列表「可視區(qū)域」的數(shù)據(jù)，在把列表項(xiàng)目的itemSize和offset通過絕對(duì)定位的方式應(yīng)用在列表上

代碼如下：

let list = Array.from({ length: 10000 }).map((_, index) => index);

Page({
  data: {
    itemSize: index => 50 * ((index % 3) + 1),
    styleItems: null,
    itemCount: list.length,
    list: [],
  },
  onReady() {
    this.virtualListRef =
      this.virtualListRef || this.selectComponent('#virtual-list');
  },

  slice(e) {
    const { startIndex, stopIndex, styleItems } = e.detail;
    this.setData({
      list: list.slice(startIndex, stopIndex + 1),
      styleItems,
    });
  },

  loadMore() {
    setTimeout(() => {
      const appendList = Array.from({ length: 10 }).map(
        (_, index) => list.length + index,
      );
      list = list.concat(appendList);
      this.setData({
        itemCount: list.length,
        list: this.data.list.concat(appendList),
      });
    }, 500);
  },
});
復(fù)制代碼

<view class="container">
  <virtual-list scrollToIndex="{{ 16 }}" lowerThreshold="{{50}}" height="{{ 600 }}" overscanCount="{{10}}" item-count="{{ itemCount }}" itemSize="{{ itemSize }}" estimatedItemSize="{{100}}" bind:render="slice" bind:scrolltolower="loadMore">
    <view wx:if="{{styleItems}}">
      <view wx:for="{{ list }}" wx:key="index" style="{{ styleItems[index] }};line-height:50px;border-bottom:1rpx solid #ccc;padding-left:30rpx">{{ item + 1 }}view>
    view>
  virtual-list>
  {{itemCount}}
view>
復(fù)制代碼

參考資料

在寫這個(gè)微信小程序的virtual-list組件過程中，主要參考了一些優(yōu)秀的開源虛擬列表實(shí)現(xiàn)方案：

• react-tiny-virtual-list
• react-virtualized
• react-window

總結(jié)

通過上述解釋已經(jīng)初步實(shí)現(xiàn)了在微信小程序環(huán)境中實(shí)現(xiàn)了虛擬列表，并且對(duì)虛擬列表的原理有了更加深入的了解。但是對(duì)于瀑布流布局，列表項(xiàng)尺寸不可預(yù)測(cè)等場景依然無法適用。在快速滾動(dòng)過程中，依然會(huì)出現(xiàn)來不及渲染而白屏，這個(gè)問題可以通過增加「可視區(qū)域」外預(yù)渲染的item條數(shù)overscanCount來得到一定的緩解。