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AngularJS渲染性能分析

作者:Jiang, Jilin


AngularJS中,通过数据绑定。能够十分方便的构建页面。可是当面对复杂的循环嵌套结构时,渲染会遇到性能瓶颈。今天,我们将通过一些列实验,来測试AngularJS的渲染性能,对照ng-show。ng-if的使用场景。并对优化进行简要分析。

 

只是在此之前,我们须要先简单过一遍AngularJS相关的代码:

$apply: function(expr) {
  try {
    beginPhase(‘$apply‘);
    try {
      return this.$eval(expr);
    } finally {
      clearPhase();
    }
  } catch (e) {
    $exceptionHandler(e);
  } finally {
    try {
      $rootScope.$digest();
    } catch (e) {
      $exceptionHandler(e);
      throw e;
    }
  }
},

beginPhase和clearPhase用于对$rootScope.$$phase进行锁定。假设发现反复进入$apply阶段则抛出异常。以免出现死循环。

$eval: function(expr, locals) {
  return $parse(expr)(this, locals);
},


 $parse调用的是$ParseProvider。

因为之后的实验expr不传值。所以$ParseProvider会直接返回空函数noop() {}。

因此我们就不做详细的$ParseProvider内容分析了。



在运行完$eval后。会调用$digest方法。

让我们看看$digest里有些什么:

$digest: function() {
  var watch, value, last,
      watchers,
      length,
      dirty, ttl = TTL,
      next, current, target = this,
      watchLog = [],
      logIdx, logMsg, asyncTask;

  beginPhase(‘$digest‘);
  // Check for changes to browser url that happened in sync before the call to $digest
  $browser.$$checkUrlChange();

  if (this === $rootScope && applyAsyncId !== null) {
    // If this is the root scope, and $applyAsync has scheduled a deferred $apply(), then
    // cancel the scheduled $apply and flush the queue of expressions to be evaluated.
    $browser.defer.cancel(applyAsyncId);
    flushApplyAsync();
  }

  lastDirtyWatch = null;

  do { // "while dirty" loop
    dirty = false;
    current = target;

    while (asyncQueue.length) {
      try {
        asyncTask = asyncQueue.shift();
        asyncTask.scope.$eval(asyncTask.expression, asyncTask.locals);
      } catch (e) {
        $exceptionHandler(e);
      }
      lastDirtyWatch = null;
    }

    traverseScopesLoop:
    do { // "traverse the scopes" loop
      if ((watchers = current.$$watchers)) {
        // process our watches
        length = watchers.length;
        while (length--) {
          try {
            watch = watchers[length];
            // Most common watches are on primitives, in which case we can short
            // circuit it with === operator, only when === fails do we use .equals
            if (watch) {
              if ((value = http://www.mamicode.com/watch.get(current)) !== (last = watch.last) &&>

equals(value, last) : (typeof value =http://www.mamicode.com/== ‘number‘ && typeof last === ‘number‘>

‘fn: ‘ + (watch.exp.name || watch.exp.toString()) : watch.exp, newVal: value, oldVal: last }); } } else if (watch === lastDirtyWatch) { // If the most recently dirty watcher is now clean, short circuit since the remaining watchers // have already been tested. dirty = false; break traverseScopesLoop; } } } catch (e) { $exceptionHandler(e); } } } // Insanity Warning: scope depth-first traversal // yes, this code is a bit crazy, but it works and we have tests to prove it! // this piece should be kept in sync with the traversal in $broadcast if (!(next = ((current.$$watchersCount && current.$$childHead) || (current !== target && current.$$nextSibling)))) { while (current !== target && !(next = current.$$nextSibling)) { current = current.$parent; } } } while ((current = next)); // `break traverseScopesLoop;` takes us to here if ((dirty || asyncQueue.length) && !(ttl--)) { clearPhase(); throw $rootScopeMinErr(‘infdig‘, ‘{0} $digest() iterations reached. Aborting!\n‘ + ‘Watchers fired in the last 5 iterations: {1}‘, TTL, watchLog); } } while (dirty || asyncQueue.length); clearPhase(); while (postDigestQueue.length) { try { postDigestQueue.shift()(); } catch (e) { $exceptionHandler(e); } } },


相同的,调用beginPhase改变阶段。



$browser.$$checkUrlChange()用于检測url是否变更。这次我们也用不到:

function fireUrlChange() {
  if (lastBrowserUrl === self.url() && lastHistoryState === cachedState) {
    return;
  }

  lastBrowserUrl = self.url();
  lastHistoryState = cachedState;
  forEach(urlChangeListeners, function(listener) {
    listener(self.url(), cachedState);
  });
}

接着进行$rootScope和applyAsyncId推断。假设是根Scope而且存在异步apply请求。则调用$eval并把队列清空。也不是本次须要用到的部分。

 

进入循环,asyncQueue保存了$evalAsync方法的数据。

用不到。

 

之后设置了一个断点,用于跳出内部循环:

traverseScopesLoop:

循环内推断是否存在$$watchers列表,然后对watch单元进行变更匹配。每一个页面的数据绑定都会相应到一个watch单元。此处会检查是否watch是深匹配,假设为真会调用equals方法进行递归检查,假设watch了一个巨大的对象。那么equals会十分消耗性能。反之,则会检查是否是NaN,js中NaN != NaN。然而假设原值和现值都是NaN,事实上是没有变更过的。

if (watch) {
  if ((value = http://www.mamicode.com/watch.get(current)) !== (last = watch.last) &&>

假设循环后已经发现watch单元原值和现值相等,会跳出循环。

再次又一次验证,目的是为了防止某个watch调用回调函数后。使得之前的watch现值发生变化。

而当中也设置了ttl循环计数。以免出现watch不断改变产生死循环的问题。



接着,就是著名的crazy凝视了:

// Insanity Warning: scope depth-first traversal
// yes, this code is a bit crazy, but it works and we have tests to prove it!
// this piece should be kept in sync with the traversal in $broadcast

此处会深度优先遍历,然后反复上面的检查。直到遍历结束。

作者非常贴心的标注一下循环结束了:

// `break traverseScopesLoop;` takes us to here


后面的代码就十分好懂了,clearPhase。然后处理DigestQueue结束循环。

 

之后检查ttl数值,假设ttl值超出了10次(预设值),则会抛出过多循环的异常。

 

实验

简单的过了一遍代码后。我们開始做一下性能測试:(注:因为不同机器配置性能不同,渲染时间仅作横向对照之用)

如今。如果我们拥有2个用户组。每组用户拥有1000个用户信息。用户信息例如以下:

[{name: "user1"}, {name:"user2"},...]

 

我们第一步做最简单未经过优化的渲染:

<div>
   <div ng-repeat="user in userList">
      <label>Name</label>
      <p>{{user.name}}</p>
   </div>
</div>

切换分组渲染时间平均310ms左右。

 

track by

然后简单使用优化track by优化:

ng-repeat="user in userList track by $index"

第一次渲染260ms左右。之后切换耗费11ms左右。

 

效果不错。接着,我们比較不同长度的数组切换比較。如果用户组1长度仍然为1000,用户组2长度100:(下图中,状态1、2代表绑定数组的切换)

状态1\状态2

用户组1

用户组2

用户组1

~0.3ms

~111ms

用户组2

~175ms

~0.1ms

我们能够看出,元素动态创建/删除会极大影响渲染性能。

创建相同数量元素比删除相同数量元素更消耗性能。

 

ng-show

基于以上实验。我们能够非常easy想到。假设我们使用元素池,预先创建足量的元素。接着通过ng-show来动态调整显示的元素。这样性能是否会上升呢?

 

$scope.getTimes = function(n) {
return new Array(n);
};
<div ng-repeat="i in getTimes(1000) track by $index" ng-show="userList[$index]">
   <label>Name</label>
   <p>{{userList[$index].name}}</p>
</div>

状态1\状态2

用户组1

用户组2

用户组1

~1.3ms

~42ms

用户组2

~22ms

~1.0ms



能够发现。同组切换时间消耗少量添加。

可是相对的,异组切换性能大幅提升了。

这是因为web中,元素操作是十分消耗性能的操作。因而为了性能。我们须要尽可能避免元素的创建/删除。相同的,因为每次渲染,都会调用new Array和检查ng-show属性,从而导致了同组切换的时间添加了。


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ng-if与ng-show

Angularjs中还有还有一个方法ng-if,它是仅仅有满足表达式条件才会变更元素。对于用户组切换,其毫无疑问会创建/删除元素。只是在此,我还是把数据罗列一下:

<div ng-repeat="i in getTimes(1000) track by $index" ng-if="userList[$index]">
   <label>Name</label>
   <p>{{userList[$index].name}}</p>
</div>

状态1\状态2

用户组1

用户组2

用户组1

~11ms

~250ms

用户组2

~300ms

~5.5ms


能够看出,使用缓存+ng-if。性能消耗会比原本没有track by更消耗性能。

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那么ng-if的适用场景是什么?是否全部的ng-if都适合被ng-show取代呢?让我们接下去继续看看列子。

 

组合

首先。我们对照一下有无缓存的初始化1000条数据的时间。

有缓存

无缓存

用户组1

~276ms

~240ms

用户组2

~278ms

~36ms

 

如今,我们如果用户有一个id属性。UI中,依据id是除以5的余数来做不同的渲染。规则例如以下:

余数

渲染元素

0

画一个2*2的table

1

显示一个长度为5的ul li列表

2

显示一个checkbox的input

3

显示一个textarea

4

显示一个text input

你可能已经看出我的想法了,我们的目的在于測试。假设存在多个不同渲染方式的情况下,是否适合使用ng-show。我们来看一下,(ng-switch近似ng-if,我们一起增加对照)

<div ng-repeat="user in userList track by $index">
   <label>Name</label>
   <p>{{user.name}}</p>

   <div ng-show="user.id % 5 === 0">
      <table>
         <tbody>
            <tr>
               <th>11</th>
               <th>12</th>
            </tr>
            <tr>
               <th>21</th>
               <th>22</th>
            </tr>
         </tbody>
      </table>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 1">
      <ul>
         <li>1</li>
         <li>2</li>
         <li>3</li>
         <li>4</li>
         <li>5</li>
      </ul>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 2">
      <input type="checkbox" />
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 3">
      <textarea></textarea>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 4">
      <input type="text" />
   </div>
</div>
<div ng-repeat="user in userList track by $index">
   <label>Name</label>
   <p>{{user.name}}</p>

   <div ng-if="user.id % 5 === 0">
      <table>
         <tbody>
            <tr>
               <th>11</th>
               <th>12</th>
            </tr>
            <tr>
               <th>21</th>
               <th>22</th>
            </tr>
         </tbody>
      </table>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 1">
      <ul>
         <li>1</li>
         <li>2</li>
         <li>3</li>
         <li>4</li>
         <li>5</li>
      </ul>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 2">
      <input type="checkbox" />
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 3">
      <textarea></textarea>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 4">
      <input type="text" />
   </div>
</div>


 

ng-show

ng-if

ng-switch

用户组1

~557ms

~766ms

~858ms



接着,測试切换:

ng-show

ng-if

ng-switch

组1->组2

~260ms

~257ms

~261ms

组2->组1

~430ms

~470ms

~560ms

 好像ng-show各项数值都优于ng-if与ng-switch。只是还没完,我们继续改动样例。

为用户加入下面几个属性,相应绑定于之前定义的元素(m,n初始化时伪随机生成以便于測试对照数值):

属性

描写叙述

matrix

一个m*n的数组

list

一个长度为n的列表

desc

string

checked

boolean


<div ng-repeat="user in userList track by $index">
   <label>Name</label>
   <p>{{user.name}}</p>

   <div ng-show="user.id % 5 === 0">
      <table>
         <tbody>
            <tr ng-repeat="line in user.matrix track by $index">
               <th ng-repeat="val in line track by $index">{{val}}</th>
            </tr>
         </tbody>
      </table>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 1">
      <ul>
         <li ng-repeat="val in user.list track by $index">{{val}}</li>
      </ul>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 2">
      <input type="checkbox" ng-checked="user.checked" />
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 3">
      <textarea ng-model="user.desc"></textarea>
   </div>

   <div ng-show="user.id % 5 === 4">
      <input type="text" ng-model="user.desc" />
   </div>
</div>
<div ng-repeat="user in userList track by $index">
   <label>Name</label>
   <p>{{user.name}}</p>

   <div ng-if="user.id % 5 === 0">
      <table>
         <tbody>
            <tr ng-repeat="line in user.matrix track by $index">
               <th ng-repeat="val in line track by $index">{{val}}</th>
            </tr>
         </tbody>
      </table>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 1">
      <ul>
         <li ng-repeat="val in user.list track by $index">{{val}}</li>
      </ul>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 2">
      <input type="checkbox" ng-checked="user.checked" />
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 3">
      <textarea ng-model="user.desc"></textarea>
   </div>

   <div ng-if="user.id % 5 === 4">
      <input type="text" ng-model="user.desc" />
   </div>
</div>

 

ng-show

ng-if

ng-switch

用户组1

~4678ms

~1800ms

~1990ms


是不是大吃一惊?原因非常easy,因为ng-show仅仅是隐藏元素。

可是实际的数据绑定仍旧会被运行。

尽管在页面上看不到,可是元素绑定的数据还是一并更改了:

技术分享


通过以上实验,我们非常easy分析出。当页面布局简单时,能够通过ng-show+cachelist来实现高速的数据切换。而当元素组件存在大量元素变化的时候,使用ng-if/ng-switch来避免多余的元素绑定。

通过两者结合的方式,能够使得程序在初始化和动态变化的时候保持更好的性能。相同的,在事件处理中。ng-if相较于ng-show会更有利于性能,可是假设事件绑定不多,使用ng-show则更佳。

 






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