记一次vue长列表的内存性能分析和优化

Posted 2021-02-10 imwtr

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);

代码参考

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