JavaScript Debounce 和 Throttle 的原理及实现

ゞ浴缸里的玫瑰 2022-05-27 14:14 91阅读 0赞

转自 https://blog.csdn.net/redtopic/article/details/69396722

在处理诸如 `resize`、`scroll`、`mousemove` 和 `keydown/keyup/keypress` 等事件的时候，通常我们不希望这些事件太过频繁地触发，尤其是监听程序中涉及到大量的计算或者有非常耗费资源的操作。

有多频繁呢？以 `mousemove` 为例，根据 [DOM Level 3][] 的规定，「如果鼠标连续移动，那么浏览器就应该触发多个连续的 `mousemove` 事件」，这意味着浏览器会在其内部计时器允许的情况下，根据用户移动鼠标的速度来触发 `mousemove` 事件。（当然了，如果移动鼠标的速度足够快，比如“刷”一下扫过去，浏览器是不会触发这个事件的）。`resize`、`scroll` 和 `key*` 等事件与此类似。

可以参看这个 [Demo][] 体会下。

# Debounce #

DOM 事件里的 `debounce` 概念其实是从机械开关和继电器的“去弹跳”（debounce）[衍生][Link 1] 出来的，基本思路就是把多个信号合并为一个信号。[这篇文章][Link 2] 解释得非常清楚，感兴趣的可以一读。

在 JavaScript 中，`debounce` 函数所做的事情就是，强制一个函数在某个连续时间段内只执行一次，哪怕它本来会被调用多次。我们希望在用户停止某个操作一段时间之后才执行相应的监听函数，而不是在用户操作的过程当中，浏览器触发多少次事件，就执行多少次监听函数。

比如，在某个 3s 的时间段内连续地移动了鼠标，浏览器可能会触发几十（甚至几百）个 `mousemove` 事件，不使用 `debounce` 的话，监听函数就要执行这么多次；如果对监听函数使用 100ms 的“去弹跳”，那么浏览器只会执行一次这个监听函数，而且是在第 3.1s 的时候执行的。

现在，我们就来实现一个 `debounce` 函数。

## 实现 ##

我们这个 `debounce` 函数接收两个参数，第一个是要“去弹跳”的回调函数 fn，第二个是延迟的时间 delay。

实际上，大部分的完整 `debounce` 实现还有第三个参数 `immediate` ，表明回调函数是在一个时间区间的最开始执行（`immediate` 为 `true`）还是最后执行（`immediate` 为 `false`），比如 underscore 的 [\_.debounce][.debounce]。本文不考虑这个参数，只考虑最后执行的情况，感兴趣的可以自行研究。

/**
    *
    * @param fn {Function}   实际要执行的函数
    * @param delay {Number}  延迟时间，也就是阈值，单位是毫秒（ms）
    *
    * @return {Function}     返回一个“去弹跳”了的函数
    */
    function debounce(fn, delay) {
    
      // 定时器，用来 setTimeout
      var timer
    
      // 返回一个函数，这个函数会在一个时间区间结束后的 delay 毫秒时执行 fn 函数
      return function () {
    
        // 保存函数调用时的上下文和参数，传递给 fn
        var context = this
        var args = arguments
    
        // 每次这个返回的函数被调用，就清除定时器，以保证不执行 fn
        clearTimeout(timer)
    
        // 当返回的函数被最后一次调用后（也就是用户停止了某个连续的操作），
        // 再过 delay 毫秒就执行 fn
        timer = setTimeout(function () {
          fn.apply(context, args)
        }, delay)
      }
    }

其实思路很简单，`debounce` 返回了一个闭包，这个闭包依然会被连续频繁地调用，但是在闭包内部，却限制了原始函数 `fn` 的执行，强制 `fn` 只在连续操作停止后只执行一次。

`debounce` 的使用方式如下：

$(document).on('mouvemove', debounce(function(e) {
    	// 代码
    }, 250))

## 用例 ##

还是以 `mousemove` 为例，为其绑定一个“去弹跳”的监听器，效果是怎样的？请看这个 [Demo][Demo 1]。

再来考虑另外一个场景：根据用户的输入实时向服务器发 ajax 请求获取数据。我们知道，浏览器触发 `key*` 事件也是非常快的，即便是正常人的正常打字速度，`key*` 事件被触发的频率也是很高的。以这种频率发送请求，一是我们并没有拿到用户的完整输入发送给服务器，二是这种频繁的无用请求实在没有必要。

更合理的处理方式是，在用户“停止”输入一小段时间以后，再发送请求。那么 `debounce` 就派上用场了：

$('input').on('keyup', debounce(function(e) {
    	// 发送 ajax 请求
    }, 300))

可以查看这个 [Demo][Demo 2] 看看效果。

# Throttle #

`throttle` 的概念理解起来更容易，就是固定函数执行的速率，即所谓的“节流”。正常情况下，`mousemove` 的监听函数可能会每 20ms（假设）执行一次，如果设置 200ms 的“节流”，那么它就会每 200ms 执行一次。比如在 1s 的时间段内，正常的监听函数可能会执行 50（1000/20） 次，“节流” 200ms 后则会执行 5（1000/200） 次。

我们先来看 [Demo][Demo 3]。可以看到，不管鼠标移动的速度是慢是快，“节流”后的监听函数都会“匀速”地每 250ms 执行一次。

## 实现 ##

与 `debounce` 类似，我们这个 `throttle` 也接收两个参数，一个实际要执行的函数 `fn`，一个执行间隔阈值 `threshhold`。

同样的，`throttle` 的更完整实现可以参看 underscore 的 [\_.throttle][.throttle]。

/**
    *
    * @param fn {Function}   实际要执行的函数
    * @param delay {Number}  执行间隔，单位是毫秒（ms）
    *
    * @return {Function}     返回一个“节流”函数
    */
    
    function throttle(fn, threshhold) {
    
      // 记录上次执行的时间
      var last
    
      // 定时器
      var timer
    
      // 默认间隔为 250ms
      threshhold || (threshhold = 250)
    
      // 返回的函数，每过 threshhold 毫秒就执行一次 fn 函数
      return function () {
    
        // 保存函数调用时的上下文和参数，传递给 fn
        var context = this
        var args = arguments
    
        var now = +new Date()
    
        // 如果距离上次执行 fn 函数的时间小于 threshhold，那么就放弃
        // 执行 fn，并重新计时
        if (last && now < last + threshhold) {
          clearTimeout(timer)
    
          // 保证在当前时间区间结束后，再执行一次 fn
          timer = setTimeout(function () {
            last = now
            fn.apply(context, args)
          }, threshhold)
    
        // 在时间区间的最开始和到达指定间隔的时候执行一次 fn
        } else {
          last = now
          fn.apply(context, args)
        }
      }
    }

原理也不复杂，相比 `debounce`，无非是多了一个时间间隔的判断，其他的逻辑基本一致。`throttle` 的使用方式如下：

$(document).on('mouvemove', throttle(function(e) {
    	// 代码
    }, 250))

也可以用如下代码进行测试  
这里每隔100毫秒发送一次事件，但节流间隔设为了1秒，结果是每秒触发一次

setInterval(
    	throttle(()=>{
    		//需要执行的方法
    		let now = new Date();
    		console.log("throttle " + now.getMinutes() + ":" + now.getSeconds())
    	}, 1000)
    , 100);

## 用例 ##

`throttle` 常用的场景是限制 `resize` 和 `scroll` 的触发频率。以 `scroll` 为例，查看这个 [Demo][Demo 4] 感受下。  
\#可视化解释  
如果还是不能完全体会 `debounce` 和 `throttle` 的差异，可以到 [这个页面][Link 3] 看一下两者可视化的比较。

\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-1IpCedaK-1571140573235)(http://7xir1p.com1.z0.glb.clouddn.com/debounce-vs-throttle-v1.png)\]

# 总结 #

`debounce` 强制函数在某段时间内只执行一次，`throttle` 强制函数以固定的速率执行。在处理一些高频率触发的 DOM 事件的时候，它们都能极大提高用户体验。

[DOM Level 3]: http://www.w3.org/TR/DOM-Level-3-Events/#event-type-mousemove
[Demo]: http://codepen.io/llh911001/pen/XmGMxg?editors=101
[Link 1]: http://www.wikiwand.com/zh/%E9%96%8B%E9%97%9C#/.E6.8E.A5.E9.BB.9E.E5.BD.88.E8.B7.B3
[Link 2]: http://unscriptable.com/2009/03/20/debouncing-javascript-methods/
[.debounce]: http://underscorejs.org/#debounce
[Demo 1]: http://codepen.io/llh911001/pen/MaxmmE?editors=101
[Demo 2]: http://codepen.io/llh911001/pen/EVMLJw?editors=101
[Demo 3]: http://codepen.io/llh911001/pen/XmGYKV?editors=101
[.throttle]: http://underscorejs.org/#throttle
[Demo 4]: http://codepen.io/llh911001/pen/MaxXPV?editors=101
[Link 3]: http://demo.nimius.net/debounce_throttle/