如果后端API一次返回10万条数据，前端应该如何处理？-后端实时返回数据

最近，我的一位朋友在面试时被问到这个问题。这个问题其实是考察面试者对性能优化的理解，涉及的话题很多。下面我就和大家一起来分析一下这个问题。

创建服务器

为了方便后续测试，我们可以使用node创建一个简单的服务器。

服务器端代码：

const http = require('http')
const port = 8000;

let list = []
let num = 0

// create 100,000 records
for (let i = 0; i < 100_000; i++) {
  num++
  list.push({
    src: 'https://miro.medium.com/fit/c/64/64/1*XYGoKrb1w5zdWZLOIEevZg.png',
    text: `hello world ${num}`,
    tid: num
  })
}

http.createServer(function (req, res) {
  // for Cross-Origin Resource Sharing (CORS)
  res.writeHead(200, {
    'Access-Control-Allow-Origin': '*',
    "Access-Control-Allow-Methods": "DELETE,PUT,POST,GET,OPTIONS",
    'Access-Control-Allow-Headers': 'Content-Type'
  })

  res.end(JSON.stringify(list));
}).listen(port, function () {
  console.log('server is listening on port ' + port);
})

const http = require('http')
const port = 8000;

let list = []
let num = 0

// create 100,000 records
for (let i = 0; i < 100_000; i++) {
  num++
  list.push({
    src: 'https://miro.medium.com/fit/c/64/64/1*XYGoKrb1w5zdWZLOIEevZg.png',
    text: `hello world ${num}`,
    tid: num
  })
}

http.createServer(function (req, res) {
  // for Cross-Origin Resource Sharing (CORS)
  res.writeHead(200, {
    'Access-Control-Allow-Origin': '*',
    "Access-Control-Allow-Methods": "DELETE,PUT,POST,GET,OPTIONS",
    'Access-Control-Allow-Headers': 'Content-Type'
  })

  res.end(JSON.stringify(list));
}).listen(port, function () {
  console.log('server is listening on port ' + port);
})

我们可以使用 node 或 nodemon 启动服务器：

$ node server.js
# or 
$ nodemon server.js

创建前端模板页面

然后我们的前端由一个 HTML 文件和一个 JS 文件组成。

Index.html：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
  <style>
    * {
      padding: 0;
      margin: 0;
    }

    #container {
      height: 100vh;
      overflow: auto;
    }

    .sunshine {
      display: flex;
      padding: 10px;
    }

    img {
      width: 150px;
      height: 150px;
    }
</style>
</head>
<body>
    <div id="container">
    </div>
    <script src="./index.js"></script>
</body>
</html>

Index.js:

// fetch data from the server
const getList = () => {
  return new Promise((resolve, reject) => {

    var ajax = new XMLHttpRequest();
    ajax.open('get', 'http://127.0.0.1:8000');
    ajax.send();
    ajax.onreadystatechange = function () {
      if (ajax.readyState == 4 && ajax.status == 200) {
        resolve(JSON.parse(ajax.responseText))
      }
    }
  })
}

// get `container` element
const container = document.getElementById('container')


// The rendering logic should be written here.

好的，这就是我们的前端页面模板代码，我们开始渲染数据。

直接渲染

最直接的方法是一次将所有数据渲染到页面。代码如下：

const renderList = async () => {
    const list = await getList()

    list.forEach(item => {
        const div = document.createElement('div')
        div.className = 'sunshine'
        div.innerHTML = `<img src="${item.src}" /><span>${item.text}</span>`
        container.appendChild(div)
    })
}
renderList()

一次渲染 100,000 条记录大约需要 12 秒，这显然是不可取的。

通过 setTimeout 进行分页渲染

一个简单的优化方法是对数据进行分页。假设每个页面都有limit记录，那么数据可以分为Math.ceil(total/limit)个页面。之后，我们可以使用 setTimeout 顺序渲染页面，一次只渲染一个页面。

const renderList = async () => {

    const list = await getList()

    const total = list.length
    const page = 0
    const limit = 200
    const totalPage = Math.ceil(total / limit)

    const render = (page) => {
        if (page >= totalPage) return
        setTimeout(() => {
            for (let i = page * limit; i < page * limit + limit; i++) {
                const item = list[i]
                const div = document.createElement('div')
                div.className = 'sunshine'
                div.innerHTML = `<img src="${item.src}" /><span>${item.text}</span>`
                container.appendChild(div)
            }
            render(page + 1)
        }, 0)
    }
    render(page)
}

分页后，数据可以快速渲染到屏幕上，减少页面的空白时间。

requestAnimationFrame

在渲染页面的时候，我们可以使用requestAnimationFrame来代替setTimeout，这样可以减少reflow次数，提高性能。

const renderList = async () => {
    const list = await getList()

    const total = list.length
    const page = 0
    const limit = 200
    const totalPage = Math.ceil(total / limit)

    const render = (page) => {
        if (page >= totalPage) return

        requestAnimationFrame(() => {
            for (let i = page * limit; i < page * limit + limit; i++) {
                const item = list[i]
                const div = document.createElement('div')
                div.className = 'sunshine'
                div.innerHTML = `<img src="${item.src}" /><span>${item.text}</span>`
                container.appendChild(div)
            }
            render(page + 1)
        })
    }
    render(page)
}

window.requestAnimationFrame() 方法告诉浏览器您希望执行动画，并请求浏览器调用指定函数在下一次重绘之前更新动画。该方法将回调作为要在重绘之前调用的参数。

文档片段

以前，每次创建 div 元素时，都会通过 appendChild 将元素直接插入到页面中。但是 appendChild 是一项昂贵的操作。

实际上，我们可以先创建一个文档片段，在创建了 div 元素之后，再将元素插入到文档片段中。创建完所有 div 元素后，将片段插入页面。这样做还可以提高页面性能。

const renderList = async () => {
    console.time('time')
    const list = await getList()
    console.log(list)
    const total = list.length
    const page = 0
    const limit = 200
    const totalPage = Math.ceil(total / limit)

    const render = (page) => {
        if (page >= totalPage) return
        requestAnimationFrame(() => {

            const fragment = document.createDocumentFragment()
            for (let i = page * limit; i < page * limit + limit; i++) {
                const item = list[i]
                const div = document.createElement('div')
                div.className = 'sunshine'
                div.innerHTML = `<img src="${item.src}" /><span>${item.text}</span>`

                fragment.appendChild(div)
            }
            container.appendChild(fragment)
            render(page + 1)
        })
    }
    render(page)
    console.timeEnd('time')
}

延迟加载

虽然后端一次返回这么多数据，但用户的屏幕只能同时显示有限的数据。所以我们可以采用延迟加载的策略，根据用户的滚动位置动态渲染数据。

要获取用户的滚动位置，我们可以在列表末尾添加一个空节点空白。每当视口出现空白时，就意味着用户已经滚动到网页底部，这意味着我们需要继续渲染数据。

同时，我们可以使用getBoundingClientRect来判断空白是否在页面底部。

使用 Vue 的示例代码：

<script setup lang="ts">
import { onMounted, ref, computed } from 'vue'
const getList = () => {
  // code as before
}
const container = ref<HTMLElement>() // container element
const blank = ref<HTMLElement>() // blank element
const list = ref<any>([])
const page = ref(1)
const limit = 200
const maxPage = computed(() => Math.ceil(list.value.length / limit))
// List of real presentations
const showList = computed(() => list.value.slice(0, page.value * limit))
const handleScroll = () => {
  if (page.value > maxPage.value) return
  const clientHeight = container.value?.clientHeight
  const blankTop = blank.value?.getBoundingClientRect().top
  if (clientHeight === blankTop) {
    // When the blank node appears in the viewport, the current page number is incremented by 1
    page.value++
  }
}
onMounted(async () => {
  const res = await getList()
  list.value = res
})
</script>

<template>
  <div id="container" @scroll="handleScroll" ref="container">
    <div class="sunshine" v-for="(item) in showList" :key="item.tid">
      <img :src="item.src" />
      <span>{{ item.text }}</span>
    </div>
    <div ref="blank"></div>
  </div>
</template>

最后

我们从一个面试问题开始，讨论了几种不同的性能优化技术。

如果你在面试中被问到这个问题，你可以用今天的内容回答这个问题，如果你在工作中遇到这个问题，你应该先揍那个写 API 的人。