JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript` 的 `requestIdleCallback`：其在浏览器空闲时间调度任务的底层原理。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

嘿，大家好，欢迎来到今天的“JavaScript内核与高级编程”小课堂。今天咱们要聊聊一个挺有意思的东西：requestIdleCallback，它就像一个精明的管家，帮你安排任务，让你的浏览器在不忙的时候，悄悄地把活儿给干了。

开场白：为什么我们需要requestIdleCallback？

想象一下，你正在浏览一个网站，页面上又是动画，又是视频，JavaScript 还在不停地处理各种事件。如果这时候，你又想让 JavaScript 做一些其他的事情，比如更新一下缓存，或者分析一下用户行为，怎么办？一股脑儿全塞给浏览器，它肯定会卡住，用户体验瞬间爆炸。

requestIdleCallback 就是来解决这个问题的。它让你可以安排一些优先级不高，但又不得不做的任务，在浏览器空闲的时候执行，避免阻塞主线程，保证用户体验的流畅。

requestIdleCallback 的基本用法：

requestIdleCallback 的用法很简单，它接受一个回调函数作为参数，这个回调函数会在浏览器空闲的时候被调用。

requestIdleCallback(function(idleDeadline) {
  // 你的任务代码
  console.log("浏览器空闲啦！");
  console.log("剩余时间：" + idleDeadline.timeRemaining());
});

这个回调函数接收一个 idleDeadline 对象作为参数，这个对象有两个属性：

didTimeout：一个布尔值，表示回调函数是否因为超时而被调用。
timeRemaining()：一个函数，返回当前帧剩余的空闲时间（毫秒）。

idleDeadline：你的任务时间预算

idleDeadline 是 requestIdleCallback 的核心概念，它告诉你，你有多少时间可以用来执行你的任务。timeRemaining() 方法返回的是一个估算值，表示浏览器认为在下一次渲染之前，还有多少时间可以供你使用。

一个简单的例子：延迟加载图片

假设你有一个长长的图片列表，如果一次性加载所有图片，肯定会影响页面的加载速度。我们可以使用 requestIdleCallback 来延迟加载这些图片。

const images = document.querySelectorAll('img[data-src]');

function loadImages(idleDeadline) {
  while (idleDeadline.timeRemaining() > 0 && images.length > 0) {
    const image = images[0];
    image.src = image.dataset.src;
    image.removeAttribute('data-src');
    images.shift();
  }

  if (images.length > 0) {
    requestIdleCallback(loadImages);
  }
}

requestIdleCallback(loadImages);

这段代码的逻辑是：

获取所有带有 data-src 属性的 img 元素。
定义一个 loadImages 函数，这个函数会在浏览器空闲的时候被调用。
在 loadImages 函数中，循环遍历 images 数组，直到没有剩余时间或者数组为空。
对于每个图片，将 data-src 属性的值赋给 src 属性，从而加载图片。
如果 images 数组还有剩余的图片，就再次调用 requestIdleCallback，安排下一次加载任务。

requestIdleCallback 的优先级：

requestIdleCallback 允许你指定任务的优先级，这可以通过第二个可选参数来实现。

requestIdleCallback(function(idleDeadline) {
  // 你的任务代码
}, { timeout: 2000 }); // 2秒后强制执行

timeout 选项表示任务的最大执行时间。如果浏览器在 timeout 毫秒内没有空闲时间，就会强制执行回调函数。这意味着，即使浏览器很忙，你的任务最终也会被执行。

requestIdleCallback 的底层原理：

requestIdleCallback 的底层原理涉及到浏览器的渲染循环。浏览器的渲染循环大致分为以下几个步骤：

处理用户输入事件（例如鼠标点击、键盘输入）。
执行 JavaScript 代码。
计算样式。
布局。
绘制。

requestIdleCallback 的回调函数会在渲染循环的空闲时间执行，也就是在执行 JavaScript 代码之后，但在计算样式之前。这样可以保证你的任务不会阻塞主线程，影响页面的渲染。

更具体地说，浏览器会维护一个任务队列，requestIdleCallback 会将你的回调函数添加到这个队列中。在每次渲染循环中，浏览器会检查队列中是否有任务，如果有，并且有足够的空闲时间，就会执行队列中的任务。

requestIdleCallback 的优缺点：

优点：

提高用户体验：避免阻塞主线程，保证页面的流畅性。
优化资源利用：在浏览器空闲的时候执行任务，充分利用系统资源。
灵活的任务调度：可以指定任务的优先级，控制任务的执行时间。

缺点：

不保证执行时间：requestIdleCallback 的回调函数不一定会在你期望的时间执行，可能会被延迟。
兼容性问题：requestIdleCallback 的兼容性不是很好，一些老版本的浏览器不支持。

requestIdleCallback 的应用场景：

延迟加载图片、视频等资源。
更新缓存。
分析用户行为。
执行一些优先级不高的后台任务。
预渲染页面或组件。
执行一些不影响用户体验的计算密集型任务。

一个更复杂的例子：预渲染列表项

假设你有一个大型的列表，如果一次性渲染所有列表项，肯定会很慢。我们可以使用 requestIdleCallback 来预渲染一部分列表项，让用户在滚动列表的时候，能够更快地看到内容。

const list = document.getElementById('my-list');
const items = []; // 假设这是一个包含大量数据的数组
const batchSize = 10; // 每次渲染的列表项数量
let startIndex = 0;

function renderBatch(idleDeadline) {
  while (idleDeadline.timeRemaining() > 0 && startIndex < items.length) {
    const endIndex = Math.min(startIndex + batchSize, items.length);
    const fragment = document.createDocumentFragment();

    for (let i = startIndex; i < endIndex; i++) {
      const item = items[i];
      const listItem = document.createElement('li');
      listItem.textContent = item; // 假设 item 是一个字符串
      fragment.appendChild(listItem);
    }

    list.appendChild(fragment);
    startIndex = endIndex;
  }

  if (startIndex < items.length) {
    requestIdleCallback(renderBatch);
  }
}

requestIdleCallback(renderBatch);

这段代码的逻辑是：

获取列表的 DOM 元素。
定义一个 items 数组，这个数组包含所有列表项的数据。
定义一个 batchSize 变量，表示每次渲染的列表项数量。
定义一个 startIndex 变量，表示当前渲染的起始索引。
定义一个 renderBatch 函数，这个函数会在浏览器空闲的时候被调用。
在 renderBatch 函数中，循环遍历 items 数组，每次渲染 batchSize 个列表项。
将渲染好的列表项添加到 DOM 中。
如果 items 数组还有剩余的列表项，就再次调用 requestIdleCallback，安排下一次渲染任务。

requestIdleCallback 的替代方案：

如果 requestIdleCallback 的兼容性对你来说是一个问题，你可以考虑使用以下替代方案：

setTimeout：使用 setTimeout 可以延迟执行任务，但是无法精确控制任务的执行时间。
requestAnimationFrame：requestAnimationFrame 的回调函数会在每次渲染循环之前被调用，可以用来执行一些需要与渲染同步的任务。
Web Workers：Web Workers 可以将任务放到后台线程执行，避免阻塞主线程，但是无法直接操作 DOM。
MessageChannel：MessageChannel 可以创建一个消息通道，用于在主线程和 Web Worker 之间传递消息。

技术	优点	缺点	适用场景
`requestIdleCallback`	智能调度，利用空闲时间，避免阻塞主线程，提高用户体验。	兼容性问题，不保证执行时间。	延迟加载资源，更新缓存，分析用户行为等优先级不高的后台任务。
`setTimeout`	简单易用，兼容性好。	无法精确控制执行时间，可能阻塞主线程。	简单的延迟任务，例如延迟显示提示信息。
`requestAnimationFrame`	与渲染同步，性能较好。	不能执行耗时任务，否则会影响渲染性能。	执行与渲染相关的任务，例如动画效果。
Web Workers	在后台线程执行任务，避免阻塞主线程。	无法直接操作 DOM，需要通过消息传递与主线程通信，增加了复杂性。	执行计算密集型任务，例如图像处理、数据分析等。
`MessageChannel`	创建消息通道，用于在主线程和 Web Worker 之间传递消息，实现异步通信。	增加了复杂性，需要处理消息传递和同步问题。	在主线程和 Web Worker 之间进行通信，例如将计算结果从 Web Worker 传递到主线程并更新 DOM。

总结：

requestIdleCallback 是一个强大的工具，可以帮助你优化 Web 应用的性能，提高用户体验。但是，它也有一些缺点，需要根据实际情况选择合适的解决方案。希望今天的课程对你有所帮助！

最后的忠告：

记住，没有银弹。requestIdleCallback 不是万能的，它只能帮你优化一些特定的场景。在实际开发中，你需要根据具体的需求，选择最合适的解决方案。

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