深度剖析：前端如何驾驭海量数据，实现流畅渲染的多种途径

处理大量数据的渲染对于前端开发来说是一项挑战，但也是提升网页性能和用户体验的重要环节。要有效解决这一问题，可以采用虚拟滚动（Virtual Scrolling）、分批渲染（Incremental Rendering）、使用Web Workers处理数据、利用前端分页（Pagination）、借助服务端渲染（SSR）来优化大量数据的处理。其中，虚拟滚动是一种非常有效的技术，它通过只渲染用户可见的列表项来极大减少DOM操作和提高性能。这种方式不仅提升了滚动的流畅度，也减轻了浏览器的负担，尤其适用于长列表数据的展示。

一、分批渲染

分批渲染或称增量渲染，是指将数据分成若干批次进行处理和渲染，每次只处理一小部分数据，通过逐步完成整体渲染的方式，避免了一次性处理大量数据造成的卡顿现象。

实现分批渲染通常可以通过requestAnimationFrame()或setTimeout()等异步API分配任务，确保在每个渲染帧中只处理足够少的数据，避免阻塞主线程。

1、setTimeout定时器分批渲染

//发送请求
onMounted(() => {getData()
})//获取数据
const getData = () => {fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData').then(res => res.json()).then(data => {let newData = chunksData(data.data)console.log(newData);}).catch(err => console.log(err));
}//数据分页
const chunksData = (arr) => {let chunkSize = 10;let chunks = [];for (let i = 0; i < arr.length; i += chunkSize) {chunks.push(arr.slice(i, i + chunkSize));}return chunks
}//setTimeout分页渲染
for (let i = 0; i < newData.length; i++) {setTimeout(() => {tableData.push(...newData[i])}, 100*i)
}

2、使用requestAnimationFrame()改进渲染

2.1、什么是requestAnimationFrame

requestAnimationFrame是浏览器用于定时循环操作的一个API,通常用于动画和游戏开发。它会把每一帧中的所有DOM操作集中起来,在重绘之前一次性更新,并且关联到浏览器的重绘操作。

2.2、为什么使用requestAnimationFrame而不是setTimeout或setInterval

与setTimeout或setInterval相比,requestAnimationFrame具有以下优势:

• 通过系统时间间隔来调用回调函数，无需担心系统负载和阻塞问题，系统会自动调整回调频率。
• 由浏览器内部进行调度和优化，性能更高，消耗的CPU和GPU资源更少。
• 避免帧丢失现象，确保回调连续执行，实现更流畅的动画效果。
• 自动合并多个回调，避免不必要的开销。
• 与浏览器的刷新同步，不会在浏览器页面不可见时执行回调。

2.3、requestAnimationFrame的优势和适用场景

requestAnimationFrame最适用于需要连续高频执行的动画,如游戏开发,数据可视化动画等。它与浏览器刷新周期保持一致,不会因为间隔时间不均匀而导致动画卡顿。

const renderData = (page) => {if(page >= newData.length) returnrequestAnimationFrame(() => {tableData.push(...newData[page])page++renderData(page)})
}renderData(0)

二、滚动触底加载数据

前端分页是处理大量数据渲染的另一种常见策略，它通过每次只向用户展示一部分数据，让用户通过分页控件浏览完整的数据集。

实现前端分页首先需要从后端一次性获取完整数据，然后根据设定的每页数据量在前端进行切分，每次仅加载和渲染当前页的数据。这种方式减轻了单次渲染的负担，但增加了数据管理的复杂性。

//发送请求
onMounted(() => {getData()
})//获取数据
const getData = () => {fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData').then(res => res.json()).then(data => {let newData = chunksData(data.data)//保存所有数据totalData.push(newData)//渲染第一页面数据renderData()}).catch(err => console.log(err));
}//数据分页
const chunksData = (arr) => {let chunkSize = 10;let chunks = [];for (let i = 0; i < arr.length; i += chunkSize) {chunks.push(arr.slice(i, i + chunkSize));}return chunks
}//渲染数据
const renderData = () => {if(totalData.length == 0) return//添加第一页数据tableData.push(...totalData[0])//删除第一页数据totalData.shift()
}

监听滚动事件，触底触底时触发renderData事件，继续加载下一页数据。

三、Element-Plus虚拟化表格

Element Plus 提供 的Virtualized Table 虚拟化表格

在前端开发领域，表格一直都是一个高频出现的组件，尤其是在中后台和数据分析场景。 但是，对于 Table V1来说，当一屏里超过 1000 条数据记录时，就会出现卡顿等性能问题，体验不是很好。

通过虚拟化表格组件，超大数据渲染将不再是一个头疼的问题。

即使虚拟化的表格是高效的，但是当数据负载过大时，网络和内存容量也会成为您应用程序的瓶颈。

因此请牢记，虚拟化表格永远不是最完美的解决方案，请考虑数据分页、过滤器等优化方案。

<template><div style="width: 100%;height: 100%"><el-auto-resizer><template #default="{ height, width }"><el-table-v2 :columns="columns" :data="tableData" :width="width" :height="height" fixed /></template></el-auto-resizer></div>
</template><script setup>
import { onMounted, reactive } from 'vue';
const tableData = reactive([])
const columns = [{key: 'id',dataKey: 'id',title: 'ID',width: 140
},
{key: 'name',dataKey: 'name',title: 'Name',width: 140,
},
{key: 'value',dataKey: 'value',title: 'Value',width: 140,
}]//获取数据
onMounted(() => {getData()
})const getData = () => {fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData').then(res => res.json()).then(data => {tableData.push(...data.data)}).catch(err => console.log(err));
}
</script>

四、自定义虚拟滚动列表

虚拟滚动是通过仅渲染用户当前可视区域内的元素，当用户滚动时动态加载和卸载数据，从而实现长列表的高效渲染。这种方法能显著减少页面初始化时的渲染负担，加快首次渲染速度。

虚拟滚动实现的核心在于计算哪些数据应当被渲染在屏幕上。这涉及到监听滚动事件，根据滚动位置计算当前可视范围内的数据索引，然后仅渲染这部分数据。还需要处理好滚动条的位置和大小，确保用户体验的一致性。

1、视图结构

• viewport：可视区域的容器
• list-area：列表项的渲染区域

<div class="viewport" ref="viewport"><div class="list-area"><!-- item-1 --> <!-- item-2 --> <!-- item-n --> </div>
</div>

2、基本思路

虚拟列表的核心思路是 处理用户滚动时可视区域数据的显示 和 可视区外数据的隐藏，这里为了方便说明，引入以下相关变量：

• totalList ：总列表数据
• startIndex ：可视区域的开始索引
• endIndex ：可视区域的结束索引
• paddingTop ：可视区域的上内边距
• paddingBottom ：可视区域的下内边距

当用户滚动列表时：

• 计算可视区域的 开始索引 和 结束索引
• 根据 开始索引 和 结束索引 渲染数据
• 计算 可视区域的上内边距 和下内边距 显示滚动条位置

3、具体计算

先假定可视区的高度固定为600px，每个列表项的高度固定为60px，则我们可设置和推导出：

• 可视区高度： viewportHeight = 600
• 列表项高度： itemSize = 60
• 可视区开始索引： startIndex = 0
• 可视区结束索引 ：endIndex = startIndex + viewportHeight / itemSize

当用户滚动时，逻辑处理如下：

• 获取可视区滚动距离 scrollTop;
• 根据 滚动距离 scrollTop 和 单个列表项高度 itemSize 计算出 开始索引 startIndex = Math.floor(scrollTop / itemSize);
• 可视区域的上内边距 paddingTop = scrollTop;
• 可视区域的上内边距 paddingBottom = totalList * itemSize - viewportHeight - scrollTop;
• 只显示 开始索引 和 结束索引 之间的列表项;

4、实现代码

<template><div class="viewport" ref="viewport"><div class="list-area" :style="styleObject"><div v-for="(item, index) in scrollList" :key="index" class="item">index:{{ index }}  id:{{ item.id }}  name:{{item.name }}</div></div></div>
</template>
<script setup>
import { onMounted, reactive, ref, computed, onBeforeUnmount } from 'vue';
//总列表的数据
const totalList = reactive([])
//可视区域的开始索引
let startIndex = ref(0)
// 假设每个列表项的高度是60px
let itemSize = ref(60)
//可视区域的上内边距
let paddingTop = ref(0)
//可视区域的下内边距
let paddingBottom = ref(0)
//容器的高度
let viewportHeight = ref(600)
//容器
const viewport = ref(null)// 计算可视区域的列表数据  
const scrollList = computed(() => {return totalList.slice(startIndex.value, endIndex.value);
})// 计算可视区域的高度和内边距
const styleObject = computed(() => {return {paddingTop: `${paddingTop.value}px`,paddingBottom: `${paddingBottom.value}px`,height: `${viewportHeight.value}px`}
})// 计算可视区域的结束索引  
const endIndex = computed(() => {return Math.min(totalList.length, startIndex.value + Math.ceil(viewportHeight.value / itemSize.value));
})//发送请求获取数据
onMounted(() => {getData()
})//获取数据
const getData = () => {fetch('http://124.223.69.156:3300/bigData').then(res => res.json()).then(data => {let newArr = data.datatotalList.push(...newArr)initScrollListener()}).catch(err => console.log(err));
}// 监听可视区域滚动事件
const initScrollListener = () => {scrollListener()viewport.value.addEventListener('scroll', scrollListener);
}// 计算可视区域的内边距
const scrollListener = () => {// 计算可视区域滚动距离const scrollTop = viewport.value.scrollTop;// 计算可视区域的开始索引startIndex.value = Math.max(0, Math.floor(scrollTop / itemSize.value));// 计算可视区域的上内边距paddingTop.value = scrollTop;// 如果是最后一页，则不需要额外的底部填充  if (endIndex.value >= totalList.length) {paddingBottom.value = 0;} else {// 计算可视区域的下内边距paddingBottom.value = totalList.length * itemSize.value - viewportHeight.value - scrollTop;}
}// 移除可视区域滚动事件
onBeforeUnmount(() => {removeScrollListener()
})// 移除可视区域滚动事件
const removeScrollListener = () => {viewport.value.removeEventListener('scroll', scrollListener);
}<style scoped>
.viewport {width: 600px;height: 600px;overflow: auto;border: 1px solid #D3DCE6;margin: auto;
}.item {height: 59px;line-height: 60px;border-bottom: 1px solid #D3DCE6;padding-left: 20px;
}
</style>

这里可以看出，永远只渲染10条数据。随着滚动条滚动，动态渲染10条数据。

五、使用el-table-infinite-scroll插件

1、el-table-infinite-scroll(vue3)

• 安装

npm install --save el-table-infinite-scroll

• 全局引入

import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
app.use(ElTableInfiniteScroll);

• 局部引入

<template><el-table v-el-table-infinite-scroll="load"></el-table>
</template><script setup>
import { default as vElTableInfiniteScroll } from "el-table-infinite-scroll";
</script>

• 组件中使用

<template><p style="margin-bottom: 8px"><span>loaded page(total: {{ total }}): {{ page }}, </span>disabled:<el-switch v-model="disabled" :disabled="page >= total"></el-switch></p><el-tablev-el-table-infinite-scroll="load":data="data":infinite-scroll-disabled="disabled"height="200px"><el-table-column type="index" /><el-table-column prop="date" label="date" /><el-table-column prop="name" label="name" /><el-table-column prop="age" label="age" /></el-table>
</template><script setup>
import { ref } from 'vue';const dataTemplate = new Array(10).fill({date: '2009-01-01',name: 'Tom',age: '30',
});const data = ref([]);
const disabled = ref(false);
const page = ref(0);
const total = ref(5);const load = () => {if (disabled.value) return;page.value++;if (page.value <= total.value) {data.value = data.value.concat(dataTemplate);}if (page.value === total.value) {disabled.value = true;}
};
</script><style lang="scss" scoped>
.el-table {:deep(table) {margin: 0;}
}
</style>

2、el-table-infinite-scroll(vue2)

• 安装

npm install --save el-table-infinite-scroll@2

• 全局引入

import Vue from "vue";
import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
Vue.directive("el-table-infinite-scroll", ElTableInfiniteScroll);

• 局部引入

<script>
import ElTableInfiniteScroll from "el-table-infinite-scroll";
export default {directives: {"el-table-infinite-scroll": ElTableInfiniteScroll,},
};
</script>

• 组件中使用

<template><el-tablev-el-table-infinite-scroll="load":data="data":infinite-scroll-disabled="disabled"height="200px"><el-table-column type="index" /><el-table-column prop="date" label="date" /><el-table-column prop="name" label="name" /><el-table-column prop="age" label="age" /></el-table>
</template><script>
const dataTemplate = new Array(10).fill({date: "2009-01-01",name: "Tom",age: "30",
});export default {data() {return {data: [],page: 0,total: 5,};},methods: {load() {if (this.disabled) return;this.page++;if (this.page <= this.total) {this.data = this.data.concat(dataTemplate);}if (this.page === this.total) {this.disabled = true;}},},
};
</script>

六、使用Web Workers处理数据

Web Workers提供了一种将数据处理操作放在后台线程的方法，这样即使处理大量或者复杂的数据，也不会阻塞UI的更新和用户的交互。

在Web Workers中处理数据，前端主线程可以保持高响应性。数据处理完成后，再将结果发送回主线程进行渲染。这对于需要复杂计算处理的大量数据尤为有用。

这里不详细描述

七、借助服务端渲染（SSR）

服务端渲染（SSR）是指在服务器端完成页面的渲染工作，直接向客户端发送渲染后的HTML内容，能显著提升首次加载的速度，对于SEO也非常友好。

虽然SSR不是直接在前端处理大量数据，但它通过减轻前端渲染压力、提前渲染页面内容来间接优化大数据处理的性能问题。结合客户端渲染，可以实现快速首屏加载与动态交互的平衡。

这里不详细描述