JS `Long Animation Frame API` (提案)：识别和调试浏览器主线程长动画帧

各位靓仔靓女，早上/下午/晚上好！我是今天的主讲人，咱们今天聊聊一个新鲜玩意儿——Long Animation Frame API (LAF API)。这玩意儿能帮你揪出浏览器主线程上那些“磨洋工”的动画帧，让你的网页丝滑如德芙巧克力。

开场白：动画为何卡顿？

咱们先来唠唠嗑，想想为啥你的网页动画有时候会卡成PPT？

主线程繁忙： 浏览器的主线程就像一个辛勤的快递小哥，既要处理JavaScript脚本，又要渲染页面，还要响应用户交互。要是JavaScript代码写得不好，或者渲染任务太重，小哥就会累趴下，导致动画掉帧。
阻塞操作： 某些JavaScript操作（比如同步XHR请求、复杂的计算）会阻塞主线程，让动画无法及时更新。想象一下，快递小哥正要送货，突然被老板叫去开会，那货肯定得晚点送到。
垃圾回收 (GC)： 浏览器会不定期进行垃圾回收，清理不再使用的内存。GC过程也会暂停主线程，导致动画卡顿。这就像快递小哥正在送货，突然被城管抓去清理垃圾一样。

隆重登场：Long Animation Frame API

LAF API就是为了解决这些问题而生的。它允许你注册一个回调函数，当动画帧的执行时间超过某个阈值时，浏览器就会调用这个回调函数，并提供详细的性能信息。你可以利用这些信息来分析性能瓶颈，优化你的代码。

LAF API 的基本用法

LAF API 提供了一个新的全局对象 longAnimationFrame。你可以使用它的 addEventListener 方法来监听 longanimationframe 事件。

longAnimationFrame.addEventListener('longanimationframe', (event) => {
  // 处理 long animation frame 事件
  console.log("发现一个 Long Animation Frame!", event);
});

事件对象 event 的内容

当 longanimationframe 事件发生时，你会收到一个事件对象 event。这个对象包含了一些非常有用的属性，可以帮助你分析性能问题。重要的属性如下：

属性名称	类型	描述
`startTime`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧开始的时间戳。
`duration`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧的总持续时间（包括脚本执行、渲染等）。
`scriptDuration`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧中 JavaScript 脚本执行的持续时间。
`renderDuration`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧中渲染的持续时间。
`layoutDuration`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧中布局计算的持续时间。
`paintDuration`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧中绘制的持续时间。
`idleTime`	`DOMHighResTimeStamp`	动画帧中空闲的时间。
`forcedStyleRecalculationCount`	`number`	强制样式重计算的次数。
`longTasks`	`LongTaskAttributionTiming[]`	一个数组，包含了动画帧期间执行的长任务的信息。`LongTaskAttributionTiming` 包含了任务的开始时间、持续时间、以及导致长任务的原因。这可以帮助你定位到具体的代码。

一个简单的例子

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Long Animation Frame API Example</title>
</head>
<body>
  <div id="myElement" style="width: 100px; height: 100px; background-color: red; position: absolute;"></div>

  <script>
    longAnimationFrame.addEventListener('longanimationframe', (event) => {
      console.log("Long Animation Frame Detected!");
      console.log("Start Time:", event.startTime);
      console.log("Duration:", event.duration);
      console.log("Script Duration:", event.scriptDuration);
      console.log("Render Duration:", event.renderDuration);
      console.log("Long Tasks:", event.longTasks); // 输出 Long Task 信息

      // 可以选择将数据发送到服务器进行分析
      // sendDataToServer(event);
    });

    const element = document.getElementById('myElement');
    let position = 0;

    function animate() {
      position += 2;
      element.style.left = position + 'px';

      // 模拟一些耗时操作
      if (position % 100 === 0) {
        let startTime = performance.now();
        while (performance.now() - startTime < 10) {
          // 模拟耗时计算
        }
      }

      requestAnimationFrame(animate);
    }

    animate();
  </script>
</body>
</html>

在这个例子中，我们监听了 longanimationframe 事件。当事件发生时，我们会将事件对象的属性打印到控制台。我们还模拟了一些耗时操作，以便触发 longanimationframe 事件。你可以打开浏览器的开发者工具，查看控制台输出，了解动画帧的性能信息。

深入分析：LongTaskAttributionTiming

longTasks 数组中的每个元素都是一个 LongTaskAttributionTiming 对象。这个对象提供了关于长任务的更多信息。

LongTaskAttributionTiming 对象的属性：

name: 任务的名称（例如 "script", "render"）。
startTime: 任务开始的时间戳。
duration: 任务的持续时间。
attribution: 一个数组，包含了导致长任务的原因。这个数组中的每个元素都是一个对象，描述了导致长任务的脚本、样式或布局操作。

实际应用场景

定位性能瓶颈： 通过分析 duration、scriptDuration、renderDuration 等属性，你可以了解动画帧的性能瓶颈是JavaScript脚本、渲染、还是布局。
优化JavaScript代码： 如果 scriptDuration 很高，说明JavaScript代码存在性能问题。你可以使用性能分析工具（比如Chrome DevTools）来定位耗时代码，并进行优化。
减少渲染开销： 如果 renderDuration 很高，说明渲染任务太重。你可以尝试减少DOM操作、优化CSS样式、使用硬件加速等方法来降低渲染开销。
避免阻塞操作： 避免在主线程上执行同步XHR请求、复杂的计算等阻塞操作。可以使用Web Workers将这些操作放到后台线程执行。
监控性能指标： 你可以将LAF API获取的性能数据发送到服务器，进行监控和分析。这可以帮助你及时发现性能问题，并采取相应的措施。
A/B测试： 可以通过 LAF API 衡量不同代码版本或特性对动画性能的影响，从而做出更明智的决策。

进阶技巧：结合 Performance API

LAF API可以和Performance API配合使用，提供更详细的性能分析信息。

longAnimationFrame.addEventListener('longanimationframe', (event) => {
  const frameStart = event.startTime;
  const frameEnd = frameStart + event.duration;

  // 获取动画帧期间的 Performance Entry
  const entries = performance.getEntriesByName('script', frameStart, frameEnd);

  entries.forEach(entry => {
    console.log("Performance Entry:", entry);
    // 可以分析 entry 的 name, startTime, duration 等属性
  });
});

在这个例子中，我们使用 performance.getEntriesByName 方法获取了动画帧期间的 "script" 类型的 Performance Entry。你可以根据需要获取其他类型的 Performance Entry，比如 "render"、"layout" 等。

兼容性处理

目前，Long Animation Frame API 还在实验阶段，可能不是所有浏览器都支持。因此，在使用之前，你需要进行兼容性判断。

if ('longAnimationFrame' in window) {
  // 支持 Long Animation Frame API
  longAnimationFrame.addEventListener('longanimationframe', (event) => {
    // ...
  });
} else {
  // 不支持 Long Animation Frame API
  console.warn("Long Animation Frame API is not supported in this browser.");
}

注意事项

性能开销： 监听 longanimationframe 事件会增加一些性能开销。因此，在生产环境中，你应该只在需要的时候才启用LAF API。
阈值设置： LAF API 没有提供设置阈值的选项。浏览器会根据自己的算法来判断动画帧是否过长。
采样率： 浏览器可能会对 longanimationframe 事件进行采样，而不是每个长动画帧都触发事件。

一个更复杂的例子：性能监控和优化

这个例子展示了如何使用LAF API来监控动画性能，并将数据发送到服务器进行分析。

//配置
const SAMPLE_RATE = 0.1; // 采样率，10% 的 Long Animation Frame
const API_ENDPOINT = '/api/performance'; // 上报数据的 API 接口

function sendDataToServer(data) {
  // 使用 fetch API 发送数据到服务器
  fetch(API_ENDPOINT, {
    method: 'POST',
    headers: {
      'Content-Type': 'application/json'
    },
    body: JSON.stringify(data)
  })
  .then(response => {
    if (!response.ok) {
      console.error('Failed to send performance data:', response.status);
    }
  })
  .catch(error => {
    console.error('Error sending performance data:', error);
  });
}

longAnimationFrame.addEventListener('longanimationframe', (event) => {
    // 随机采样
    if (Math.random() > SAMPLE_RATE) {
        return;
    }

    const data = {
        startTime: event.startTime,
        duration: event.duration,
        scriptDuration: event.scriptDuration,
        renderDuration: event.renderDuration,
        layoutDuration: event.layoutDuration,
        paintDuration: event.paintDuration,
        idleTime: event.idleTime,
        forcedStyleRecalculationCount: event.forcedStyleRecalculationCount,
        longTasks: event.longTasks
    };

    sendDataToServer(data);
});

//模拟一些耗时操作
const element = document.getElementById('myElement');
let position = 0;

function animate() {
    position += 2;
    element.style.left = position + 'px';

    // 模拟一些耗时操作
    if (position % 50 === 0) {
        let startTime = performance.now();
        while (performance.now() - startTime < 10) {
            // 模拟耗时计算
        }
    }

    requestAnimationFrame(animate);
}

animate();

在这个例子中，我们设置了一个采样率 SAMPLE_RATE，只有一部分Long Animation Frame 事件会被处理。我们将事件数据发送到服务器上的 /api/performance 接口。在服务器端，你可以将这些数据存储到数据库中，并进行分析和可视化。

总结

Long Animation Frame API 是一个非常有用的工具，可以帮助你识别和调试浏览器主线程上的长动画帧。通过分析LAF API提供的性能信息，你可以定位性能瓶颈，优化你的代码，提升网页的性能和用户体验。虽然它还处于实验阶段，但值得你关注和学习。

未来的展望

随着LAF API的不断发展和完善，相信它会在未来的Web开发中发挥越来越重要的作用。希望浏览器厂商能够尽快支持LAF API，让开发者能够更方便地优化网页性能。

今天的讲座就到这里。感谢各位的聆听！希望大家都能成为优化性能的大佬，让你的网页丝滑到飞起！如果有任何问题，欢迎随时提问。下次再见！

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