如何利用 JavaScript 中的 requestIdleCallback 优化非关键任务的执行，提升用户体验？ - 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

JavaScript 优化讲座：让 requestIdleCallback 成为你的性能小助手

各位观众老爷们大家好！我是今天的主讲人，一只致力于让网页飞起来的程序猿。今天咱们不聊高深的算法，也不扯复杂的架构，就来唠唠咱们 JavaScript 里的一个“宝藏”API——requestIdleCallback。

一、开场白：网页卡顿，用户体验的头号敌人！

想象一下，你兴致勃勃地打开一个网页，结果页面卡卡的，半天没反应，你是不是想直接关掉？没错，用户体验是网站的生命线，而卡顿就是最大的杀手。

那卡顿是怎么来的呢？大部分情况下，都是因为咱们的 JavaScript 代码在霸占着主线程，不让浏览器去干其他更重要的事，比如渲染页面、响应用户操作。

二、主线程：浏览器的心脏，责任重大！

主线程是浏览器里最繁忙的家伙，它负责：

解析 HTML 和 CSS，构建 DOM 树和 CSSOM 树
运行 JavaScript 代码
执行布局和绘制
响应用户交互 (点击、滚动等等)

如果主线程被某个任务长时间占用，就会导致页面卡顿，影响用户体验。

三、认识 requestIdleCallback：让浏览器喘口气！

requestIdleCallback 就像一个贴心的管家，它会告诉你在主线程空闲的时候，你可以做一些不太紧急的任务。也就是说，它允许你在浏览器有空闲时间的时候执行一些低优先级的后台工作，而不会阻塞主线程，从而避免页面卡顿。

语法：

requestIdleCallback(callback, options);

callback: 要执行的回调函数，接收一个 IdleDeadline 对象作为参数。
options: 一个可选对象，用于配置 requestIdleCallback 的行为。
- timeout: 指定一个毫秒数，表示如果回调函数在超时时间内没有被调用，就强制执行。

IdleDeadline 对象：

回调函数接收的 IdleDeadline 对象包含以下属性：

didTimeout: 一个布尔值，表示回调函数是否因为超时而被执行。
timeRemaining(): 一个函数，返回当前帧还剩下的空闲时间，单位是毫秒。你可以使用这个函数来判断是否应该继续执行任务，或者让出控制权给浏览器。

四、requestIdleCallback 的应用场景：

哪些任务适合用 requestIdleCallback 来处理呢？一般来说，可以考虑以下场景：

数据分析： 收集用户行为数据，发送到服务器进行分析。
内容预加载： 预加载后续页面需要的资源，比如图片、字体等等。
广告加载： 加载广告内容，展示给用户。
不重要的 UI 更新： 更新一些不影响用户体验的 UI 元素。
第三方库初始化： 初始化一些不常用的第三方库。
日志记录:记录用户操作等，上报到服务器。

五、代码示例：用 requestIdleCallback 优化数据分析

假设我们要收集用户在页面上的点击行为，并把数据发送到服务器。我们可以使用 requestIdleCallback 来优化这个过程：

function collectClickData(event) {
  // 收集点击事件的数据
  const clickData = {
    x: event.clientX,
    y: event.clientY,
    target: event.target.tagName,
    timestamp: Date.now()
  };

  // 将数据添加到队列中
  clickDataQueue.push(clickData);

  // 安排在空闲时间发送数据
  requestIdleCallback(processClickDataQueue, { timeout: 2000 });
}

let clickDataQueue = [];

function processClickDataQueue(deadline) {
  while (deadline.timeRemaining() > 0 && clickDataQueue.length > 0) {
    const clickData = clickDataQueue.shift();
    sendClickDataToServer(clickData); // 假设这个函数负责发送数据
  }

  if (clickDataQueue.length > 0) {
    // 还有数据没处理完，继续安排在空闲时间执行
    requestIdleCallback(processClickDataQueue, { timeout: 2000 });
  }
}

function sendClickDataToServer(data) {
  // 模拟发送数据到服务器
  console.log("Sending click data:", data);
  // 在实际项目中，你可以使用 fetch 或 XMLHttpRequest 来发送数据
  // fetch('/api/analytics', {
  //   method: 'POST',
  //   body: JSON.stringify(data),
  //   headers: {
  //     'Content-Type': 'application/json'
  //   }
  // });
}

// 监听点击事件
document.addEventListener("click", collectClickData);

代码解释：

collectClickData 函数：当用户点击页面时，这个函数会被调用。它会收集点击事件的数据，并添加到 clickDataQueue 队列中。
processClickDataQueue 函数：这个函数会在主线程空闲时被调用。它会从 clickDataQueue 队列中取出数据，并发送到服务器。
requestIdleCallback(processClickDataQueue, { timeout: 2000 }): 这行代码安排在主线程空闲时执行 processClickDataQueue 函数。timeout 选项指定了 2000 毫秒的超时时间。
deadline.timeRemaining() > 0: 这个判断条件确保只有在主线程还有空闲时间的时候，才继续处理数据。
clickDataQueue.length > 0: 这个判断条件确保只有在队列中还有数据的时候，才继续处理。
sendClickDataToServer(data): 这个函数负责发送数据到服务器。在实际项目中，你可以使用 fetch 或 XMLHttpRequest 来发送数据。

六、更复杂的例子：预加载图片

const imagesToPreload = [
  'image1.jpg',
  'image2.jpg',
  'image3.jpg',
  'image4.jpg',
  'image5.jpg',
];

let imagesLoaded = 0;

function preloadImage(imageUrl) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const img = new Image();
    img.src = imageUrl;
    img.onload = () => {
      console.log(`Image loaded: ${imageUrl}`);
      imagesLoaded++;
      resolve();
    };
    img.onerror = () => {
      console.error(`Failed to load image: ${imageUrl}`);
      reject();
    };
  });
}

function preloadImages(deadline) {
  while (deadline.timeRemaining() > 0 && imagesToPreload.length > 0) {
    const imageUrl = imagesToPreload.shift();
    preloadImage(imageUrl)
      .then(() => {
          //Update UI
          updatePreloadStatus();
      })
      .catch(() => {
          //handle error
      });
  }

  if (imagesToPreload.length > 0) {
    requestIdleCallback(preloadImages, { timeout: 1000 });
  } else {
    console.log('All images preloaded!');
  }
}

function updatePreloadStatus(){
    const percentage = Math.round((imagesLoaded / (imagesLoaded + imagesToPreload.length)) * 100);
    console.log(`Preloaded: ${percentage}%`);
    // You can update a progress bar or other UI elements here.
}

requestIdleCallback(preloadImages, { timeout: 1000 });

代码解释：

imagesToPreload: 一个包含要预加载的图片 URL 的数组。
preloadImage: 一个函数，用于加载单个图片。它返回一个 Promise，在图片加载完成或加载失败时 resolve 或 reject。
preloadImages: 这个函数会在主线程空闲时被调用。它会从 imagesToPreload 数组中取出图片 URL，并调用 preloadImage 函数加载图片。
requestIdleCallback(preloadImages, { timeout: 1000 }): 这行代码安排在主线程空闲时执行 preloadImages 函数。timeout 选项指定了 1000 毫秒的超时时间。
deadline.timeRemaining() > 0: 这个判断条件确保只有在主线程还有空闲时间的时候，才继续加载图片。
imagesToPreload.length > 0: 这个判断条件确保只有在数组中还有图片 URL 的时候，才继续加载。

七、requestIdleCallback 的优缺点：

优点：

提升用户体验： 避免阻塞主线程，减少页面卡顿。
充分利用空闲时间： 在浏览器空闲时执行任务，提高资源利用率。
简单易用： API 简单明了，容易上手。

缺点：

执行时间不确定： 回调函数的执行时间取决于主线程的繁忙程度，可能不会立即执行。
兼容性问题： 虽然现在主流浏览器都支持 requestIdleCallback，但仍然需要考虑兼容性问题，可以使用 polyfill。
任务调度不精确： requestIdleCallback 不保证任务的执行顺序，对于有严格顺序要求的任务，不适用。

八、Polyfill：解决兼容性问题

如果你的项目需要兼容老版本的浏览器，可以使用 polyfill 来模拟 requestIdleCallback 的功能。

window.requestIdleCallback =
  window.requestIdleCallback ||
  function (cb) {
    var start = Date.now();
    return setTimeout(function () {
      cb({
        didTimeout: false,
        timeRemaining: function () {
          return Math.max(0, 50 - (Date.now() - start));
        },
      });
    }, 1);
  };

window.cancelIdleCallback =
  window.cancelIdleCallback ||
  function (id) {
    clearTimeout(id);
  };

代码解释：

这个 polyfill 使用 setTimeout 函数来模拟 requestIdleCallback 的功能。它会在 1 毫秒后执行回调函数，并提供一个 IdleDeadline 对象，其中 timeRemaining 函数返回剩余的空闲时间。

九、注意事项和最佳实践：

不要执行耗时操作： requestIdleCallback 的回调函数应该尽可能快地执行完成，避免长时间占用主线程。
使用 timeRemaining() 函数： 使用 timeRemaining() 函数来判断是否应该继续执行任务，或者让出控制权给浏览器。
设置合理的 timeout： 根据任务的优先级和重要性，设置合理的 timeout 值。
避免频繁调度： 不要过于频繁地调度 requestIdleCallback，以免影响性能。
错误处理： 确保在回调函数中进行适当的错误处理，防止错误导致程序崩溃。
权衡利弊： requestIdleCallback 并不是万能的，需要根据具体的应用场景权衡利弊，选择合适的优化方案。

十、与其他优化技术的结合

requestIdleCallback 可以与其他优化技术结合使用，以达到更好的效果。例如：

代码分割 (Code Splitting): 使用代码分割将代码分成多个小块，按需加载，可以减少初始加载时间，提高页面响应速度。配合 requestIdleCallback 可以预加载一些不常用的代码块。
懒加载 (Lazy Loading): 懒加载图片、视频等资源，可以减少初始加载时间，提高页面性能。 requestIdleCallback 可以用来预加载视口附近的资源。
Web Workers: 将一些耗时的任务放到 Web Workers 中执行，可以避免阻塞主线程，提高页面响应速度。 requestIdleCallback 可以用来调度 Web Workers 的任务。

表格总结：requestIdleCallback vs setTimeout

特性	requestIdleCallback	setTimeout
执行时机	主线程空闲时	指定时间后
优先级	低	高
是否阻塞主线程	否 (尽量避免)	是 (如果执行时间过长)
用途	执行非关键任务，避免页面卡顿	执行定时任务，动画效果等
适用场景	数据分析、内容预加载、广告加载等	定时更新 UI、轮询服务器等
优点	提升用户体验，充分利用空闲时间	执行时间可控
缺点	执行时间不确定，兼容性问题	容易阻塞主线程

十一、总结：让网页丝滑般流畅！

requestIdleCallback 是一个非常有用的 API，它可以帮助我们优化网页性能，提升用户体验。虽然它不是万能的，但只要我们合理地使用它，就能让我们的网页像丝绸一样流畅！希望今天的讲座能对你有所帮助。

谢谢大家！下课！

JavaScript 优化讲座：让 requestIdleCallback 成为你的性能小助手

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