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记一次vue长列表的内存性能分析和优化

好久没写东西,博客又长草了,这段时间身心放松了好久,都没什么主题可以写了 上周接到一个需求,优化vue的一个长列表页面,忙活了很久也到尾声了,内存使用和卡顿都做了一点点优化,还算有点收获 写的有点啰嗦,可以看一下我是怎么进行这个优化的,也许有点帮助呢

这个长列表页面,其实是一个实时日志上报的页面,随着页面打开时间的增加,日志数量也会增多,常规的页面布局和渲染免不了会遇到性能问题。

使用了vue框架,框架内部的虚拟DOM和组件缓存已经做了一些优化,比起原生实现是有了一些优化处理。

但这个页面是用到element-ui的el-table组件,渲染出来的是表格数据列表,众所周知,表格在渲染的时候需要绘制整个表格区,所以,

第一步就是将表格实现改为其他元素标签实现

这一步操作之后,其实没什么大的变化的,几千条日志(每条日志还有很多信息)左右,滚动页面明显卡顿严重

而需求又改不了,日志可以展开查看详情或收起,已经看过的日志在下次看的时候不需要加载,新的日志会实时添加进来

以前在做大表格数据鼠标滑过行着色的时候,也有严重的卡顿,当时主要的优化手段是不对所有数据进行处理,仅处理视窗可见区域,也可以在这里试试,所以

第二步就是仅渲染视窗可见的数据

这种方案的原理是使用一个大容器作为滚动区域,里面有一个内容区域,JS通过数据数量和每条数据的高度计算出内容区的高度,内容区用padding或绝对定位撑开滚动区域,让容器可滚动,另外就是数据项了,滚动的时候,计算当前滚动位置scrollTop,再从数据项中找出各项的高度,从头到尾计算出此时容器中放什么数据

哈哈哈 ... 这文字描述简直了,看不懂就不看了吧,可以去看下别人的解说

知道原理之后,实现起来也不难,不过代码就写的比较凌乱了,还是使用现成的比较成熟的vue插件吧,比较方便

复制粘贴一顿猛操作之后,页面重新展现出来,想着应该可以收工了吧

然鹅,测试的时候发现,页面内存使用可以达到一两G,看来不仅要优化卡顿,还要优化内存使用

还能遇到这种少见的页面崩溃,也算是开了眼了

这个方案是把原先页面应该渲染的所有DOM拆分出来,动态地渲染该渲染的部分,

所以就会有一个问题,动态计算需要时间,当滚动非常快的时候会有明显的卡顿现象,所以

第三步就是进行函数节流,即控制scroll事件的处理,在规定的时间内仅触发一次

// 函数节流,频繁操作中间隔 delay 的时间才处理一次
function throttle(fn, delay) {
    delay = delay || 200;
    
    var timer = null;
    // 每次滚动初始的标识
    var timestamp = 0;

    return function() {
        var arg = arguments;
        var now = Date.now();
        
        // 设置开始时间
        if (timestamp === 0) {
            timestamp = now;
        }
        
        clearTimeout(timer);
        timer = null;
        
        // 已经到了delay的一段时间,进行处理
        if (now - timestamp >= delay) {
            fn.apply(this, arg);
            timestamp = now;
        }
        // 添加定时器,确保最后一次的操作也能处理
        else {
            timer = setTimeout(function() {
                fn.apply(this, arg);
                // 恢复标识
                timestamp = 0;
            }, delay);
        }
    }
};

var count = 0;

window.onscroll = throttle(function(e) {
    console.log(e.type, ++count); // scroll
}, 500);

虽然改善不是很大,但好歹也是一种方案

接下来是针对这个磨人的内存占用了,也花了蛮多时间去分析去定位,头发又少了几根..

现象是这样的:

刚进入页面的时候,最初100条数据,仅渲染30条数据,内存就占用了100+M

滚动的时候内存蹭蹭蹭往上涨,峰值能到几个G,一段时间后又下降一部分

随着数据总量的增多,内存最初的占用和最后的占用也不同

在常规滚动和快速滚动的时候,内存占用也不同

最后发现在数据总量一定的时候,内存最大占用量是固定的(垃圾回收之后)

嗯挺奇怪的,实际项目比较复杂,有其他组件干扰,不好排除法分析

所以就从插件给的Demo 开刀,发现它的表现是一致的

分析要有数据,实验和方案选取要有对比测试

所以使用Chrome DevTool 自带的 Memory工具,另外为了避免Chrome插件的影响,在隐身窗口中进行调试

上面有个强制垃圾回收的按钮,JS垃圾回收机制是什么这里就不说了,可以去搜一下

目前垃圾回收方案主要都是标记清除法了,而实现主要是根据GC根往下一层层遍历,遍历不到的对象会被垃圾回收掉,当某些对象本应该被回收,但还是能从GC根访问的时候,就产生了内存泄漏,主要需要考虑两类内存泄漏:普通JS的对象,游离的DOM节点(本该被回收,却还有对象引用它)

垃圾回收的时间点是不固定的,随机的,我们在代码中没法控制

点击左边的第一个小圆圈就可以开始分析了,一般来说分析之前都会自动进行垃圾回收,不过为了更准确,可以再强制点按钮回收一次

常用的主要就是两种分析方式:

第一种是进行堆快照(JS的对象一般放在堆中),查看当前的内存分布情况

第二种是进行内存时间线分析,查看一顿操作之后的内存增长情况,主要针对这个操作过程(这个时候可以结合Performance标签功能中来分析)

上图中左侧是两个快照的结果,64.5M是进入页面之后的内存快照,149M是各种操作之后的内存快照

<VirtualList :size="50" :remain="6" :bench="44" class="list" :start="startIndex" :debounce="10">
            <Item v-for="(udf, index) of items" :index="index" :key="index"></Item>
        </VirtualList>

这个长列表总共10w条数据,仅仅渲染了50条(6 + 44)数据,每条数据仅仅是短短的字符串,不该占用这么多内存

去看下内存具体占用情况

内容有点多,因为用的是vue,所以我们只需要关注比较重要的虚拟DOM对象 VNode和渲染的组件就行了

VNode基本就是所有的数据了,VueComponent是当前渲染的,所以,这里的VNode是不是有很多内存浪费了,与之关联的很多东西也占坑了

看看字符串内容,每条仅仅占用了32字节,所以这里想到的一个点是要缩减Item项的数量

然后,想想为什么所有虚拟DOM都留在了内存中呢,展开一个来看对象的引用关系,有一个$slot.default

然后回去看看插件的实现,插件是将所有子项目都放到了子元素中,以slot的方式插入,然后在内部抽出进行再创建

 容器组件在重新渲染的时候,确实能触发了组件的销毁函数 destroy,而这个也将对象间的关系清的干干净净的了

具体可以看vue中组件是怎么销毁的

Vue.prototype.$destroy = function () {
      var vm = this;
      if (vm._isBeingDestroyed) {
        return
      }
      callHook(vm, 'beforeDestroy');
      vm._isBeingDestroyed = true;
      // remove self from parent
      var parent = vm.$parent;
      if (parent && !parent._isBeingDestroyed && !vm.$options.abstract) {
        remove(parent.$children, vm);
      }
      // teardown watchers
      if (vm._watcher) {
        vm._watcher.teardown();
      }
      var i = vm._watchers.length;
      while (i--) {
        vm._watchers[i].teardown();
      }
      // remove reference from data ob
      // frozen object may not have observer.
      if (vm._data.__ob__) {
        vm._data.__ob__.vmCount--;
      }
      // call the last hook...
      vm._isDestroyed = true;
      // invoke destroy hooks on current rendered tree
      vm.__patch__(vm._vnode, null);
      // fire destroyed hook
      callHook(vm, 'destroyed');
      // turn off all instance listeners.
      vm.$off();
      // remove __vue__ reference
      if (vm.$el) {
        vm.$el.__vue__ = null;
      }
      // release circular reference (#6759)
      if (vm.$vnode) {
        vm.$vnode.parent = null;
      }
    };

把$vnode的对象关系都切的差不多了,但slot方式的使用下是处理不了的,所以在垃圾回收之后,内存中的vnode对象非常多

再来看看内存占用的最大值

可以发现VNode增长了一部分,而最为瞩目的是VueComponent数量竟然有那么多,按道理应该只有渲染的几个组件的

为了做对比,我们一般使用comparison对比两个快照,看看相差的地方

相关使用可以去看文档

有兴趣的也可以导入我这两个快照自行分析 default maximum

这段时间里创建的vue对象基本没能被清理掉,说明有很多不应该出现的对象引用关系,其中detached HTMLDivElement是指游离的DOM对象,一般用于分析DOM相关的内存泄漏,可以猜测出这里的主角应该是vue的组件

挑一个组件来看看,可以发现它还是和slot有关的,所以滚动期间创建的组件,属于VNode节点的componentInstance属性,而VNode节点没法被回收,所以组件驻留在内存中

接下来的问题是,既然一开始VNode是所有的数据了,为何在滚动期间,还会有那么多VNode会创建出来

挑一个这期间增加的VNode来看看引用关系,可以发现VNode中有两种,增加的是不同的_vnode

@后面带的是对象的id,另外我们也可以在调试的时候,console打印出它们是不同的对象

经过上面各种分析,有两个问题需要去解决

减少驻留的VNode和Vue组件

减少操作期间增加的对象

减少驻留,即不用slot的方式,那只能改插件了

插件中vm.$slots.default 获取到的是vnode节点,然后再使用render函数传递vnode进行创建组件并渲染

由此想来,我们也可以自己创建vnode节点,

不直接写成子组件,而是将纯粹的数据项和组件单元传递给插件,让插件来创建vnode节点

<VirtualList :size="50" :remain="6" :bench="44" class="list" :start="startIndex"
            :items="items" :item-component="itemComponent" :item-binding="itemBinding">
        </VirtualList>

items 是数据项,itemComponent是 import 进来的一个组件单元,itemBinding是一个函数,返回类似渲染函数的data对象,用以传递属性

itemBinding(item, idx) {
                return {
                    key: item,
                    props: {
                        index: item
                    }
                };

                // return {
                //     key: item.id,
                //     props: {
                //         index: item.num,
                //     },
                //     nativeOn: {
                //         dblclick: (...args) => {
                //             console.log(idx, 'dblclick');
                //         }
                //     }
                // }
            }

在插件内部,接收传递进来的items和itemComponent,构造出相应的vnodes,当然slots方式也可以支持

for (var i = delta.start; i <= Math.ceil(delta.end); i++) {
                    targets.push(!this.itemComponent ? slots[i]
                        // create vnode, using custom attrs binder
                        : this.$createElement(this.itemComponent, this.itemBinding(this.items[i], i) || {})
                    )
                }

                return targets

完整的代码实例可以看这里

解决办法挺简单的,虽然这一步创建会耗费一些时间,不过测试发现,跟原先的做法差不多的,原先的也需要创建

来看看优化之后的内存占用情况

同样的数据,最初进入页面占用5M,各种操作之后也差不多,操作之中创建的vue对象基本被清理掉了,且对象数量还算符合预期

在当前10万条简单数据下,内存使用初始减小成1/13,最大减小成1/26,而且随着总数量的增加,优化比率也更高

在实际项目组件复杂的情况下使用,400条日志,内存使用大概由400M到80M,优化率达到了1/5,也挺可观

接下来考虑一下如何减少操作期间增加的对象

这就需要收集一些操作过程中的数据了

分析过程,我比较喜欢用Performance面板,这里有非常详细的函数调用栈,

另外还要使用调试大法,由最开始的onScroll事件入口开始,一步一步地理解组件创建更新销毁过程,看看哪些地方合不合理,能不能在上游在外部间接地改进

点击左侧小圆圈开始记录,然后滚动一段时间,然后结束记录,查看收集的信息

勾选了右上角的memory选项框知乎,这个面板也可以查看内存的使用,不过记得手动进行一次垃圾回收(那个按钮),因为它一般在记录之前不会自动调用

可以发现还是比较规律的,挑这段略为明显的进行分析

有兴趣的也可以自己导入我这份数据进行分析

可以发现这里发生了组件的更新,$mount和$destroy的调用,是发生在插件重新渲染可视区域组件的时候

找到关键的地方,调试分析发现每次都会创建新的VNode对象

这样看来,操作期间创建的对象是避免不了的了,只能通过减少操作期间函数执行的次数了,即最初提到的函数节流

而组件销毁的时候,会判断组件是否为keepAlive型,可以尝试一下给Item组件加上,这能解决操作期间组件创建和销毁带来的内存开销,不过会导致所有组件都会驻留在内存中,综合考虑下,这种方案不可取

最后想想,再挤出一点优化方案,既然操作过程中会创建组件,而组件里可能还有子组件,所以,还可以优化子组件

即Item组件内部,能不用组件的可以不用组件,改为普通HTMl标签代替,经过测试,确实能改善那么一丢丢

一个性能问题的排查分析和解决,文章略长略啰嗦,到这里就结束了

总结一下,主要的五个优化

1. 将表格实现改为其他元素标签实现

2. 仅渲染视窗可见的数据

3. 进行函数节流

4. 减少驻留的VNode和Vue组件,不使用显示的子组件slot方式,改为手动创建虚拟DOM来切断对象引用

5. 减少操作期间增加的对象,操作时组件必然会更新创建,可以减少组件中子组件的数量

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