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在大数据列表的处理上#xff0c;虚拟滚动是一种优化性能的有效方式。本篇文章将详细介绍两种常见的虚拟滚动实现方式#xff1a;使用 transform 属性和 Intersection Observer。重点讲解如何通过 transform 属性实现高效的虚拟滚动#xff0c;并对比Angular CDK中的实…简介
在大数据列表的处理上虚拟滚动是一种优化性能的有效方式。本篇文章将详细介绍两种常见的虚拟滚动实现方式使用 transform 属性和 Intersection Observer。重点讲解如何通过 transform 属性实现高效的虚拟滚动并对比Angular CDK中的实现探讨其在渲染优化中的应用。
虚拟滚动的基本实现以纵向滚动为例
常见的实现方式包括使用 transform 和 Intersection Observer。 下面我们将分别介绍这两种方法并重点讲解 transform 的实现方式。
transform
使用 transform 实现虚拟滚动通过计算总高度、动态渲染可见数据项并使用 transform 调整位置。
------------------ --- scroll-container (viewport)
| |
| -------------- |
| | Item 101 | | --- transform: translateY(5000px)
| -------------- |
| | Item 102 | | --- transform: translateY(5050px)
| -------------- |
| | Item 103 | | --- transform: translateY(5100px)
| -------------- |
| | Item 104 | | --- transform: translateY(5150px)
| -------------- |
| | Item 105 | | --- transform: translateY(5200px)
| -------------- |
| | ... | |
| -------------- |
| |
------------------HTML
容器的高度根据数据项的总数和每个列表项的高度动态设置使滚动条可以覆盖整个数据集。 每个列表项通过 transform:translateY 属性调整可见数据项的位置以补足未渲染元素的空间。
divclassvirtual-scroll-body[style.height.px]data.length * listItemHeight
divclassvirtual-scroll-item*ngForlet item of showList; let index index; trackBy: trackBy[style.height.px]listItemHeight[style.transform]translateY( translateHeight px){{ item.name }}/div
/divCSS
确保容器可以垂直滚动同时宽度固定。 每个列表项的样式设定有边框并且没有垂直溢出。
:host {display: inline-block;height: 400px;width: 100%;overflow-y: auto;overflow-x: hidden;.virtual-scroll-item {overflow-y: hidden;border: 1px solid #eee;}
}TS
scroll 事件监听器根据滚动位置更新 translateHeight 和 startIndex重新计算可渲染的数据项。
public data: TransferList[] this.dataService.generateData(100);
public listItemHeight: number 50;
public translateHeight: number 0;
public showList: TransferList[] this.data.slice(0, 20);HostListener(scroll, [$event])
scroll(event: Event) {const scrollTop (event.target as HTMLElement).scrollTop;const startIndex Math.floor(scrollTop / this.listItemHeight);this.translateHeight startIndex * this.listItemHeight;this.showList this.data.slice(startIndex, startIndex 20);
}Intersection Observer
Intersection Observer 是一个用于检测元素是否进入视口的 API也可以用来实现虚拟滚动。它能够在目标元素进入或离开视口时触发回调从而动态加载或卸载元素。
ViewChild(startMarker, { static: true }) startMarker: ElementRef;
ViewChild(endMarker, { static: true }) endMarker: ElementRef;private observer new IntersectionObserver(entries {entries.forEach(entry {if (entry.isIntersecting) {// 处理元素进入视口的逻辑}});},{root: this.elementRef.nativeElement,threshold: 0.1}
);ngOnInit(): void {this.observer.observe(this.startMarker.nativeElement);this.observer.observe(this.endMarker.nativeElement);
}ngOnDestroy(): void {this.observer.disconnect();
}由于 Intersection Observer 的复杂性和性能开销以及在虚拟滚动场景下不完全必要所以就不过多介绍了。如果有需要可以专门介绍一下这个 API。其实它更适用于需要精确监控元素可见性的场景例如懒加载图像、触发动画等。而虚拟滚动的核心需求是减少 DOM 渲染数量提升性能transform 在这种情况下已经能很好地满足需求。因此大部分实现虚拟滚动时更倾向于选择 transform 这种传统且成熟的方法Angular CDK 实现虚拟滚动也是同样采用 transform 来进行实现。
Angular CDK 虚拟滚动
上文提到CDK 通过 transform 实现虚拟滚动。接下来我们将深入探讨其具体实现方式并将 CDK 的实现与之前的简单实现进行对比以便更好地理解其中的原理。
CdkFixedSizeVirtualScroll
内容已知固定大小的虚拟滚动策略正式版本中仅有这一种策略 文件支持三个传入
itemSize列表中项目的大小。minBufferPx在视口之外渲染的最小缓冲区如果缓冲区低于这个数字将加载更多的数据项。maxBufferPx加载更多数据项时要渲染的缓冲区。
文件实现以下函数
attach将容器附加到滚动策略中并完成首次更新视口的渲染范围。onContentScrolled当视图端口滚动时调用具体实现为_updateTotalContentSize 函数。 onDataLengthChanged当数据的长度发生变化时调用。_updateTotalContentSize计算容器总高度更新视口的总内容大小。updateRenderedRange更新视口的渲染范围根据滚动位置重新计算可渲染的数据项下标
_updateTotalContentSize计算容器总高度
简单实现
[style.height.px]data.length * listItemHeightCDK
this._viewport.setTotalContentSize(this._viewport.getDataLength() * this._itemSize);通过将所有数据项的数量乘以每个数据项的固定高度来计算容器的总高度。
_updateRenderedRange根据滚动位置重新计算可渲染的数据项下标。
简单实现
const scrollTop (event.target as HTMLElement).scrollTop;
const startIndex Math.floor(scrollTop / this.listItemHeight);在 Angular CDK 的虚拟滚动实现中渲染数据项的计算不仅仅是简单的滚动偏移量除以数据项的固定高度。引入缓冲区的概念后渲染范围的调整变得更加复杂。下面是这个过程的详细解释
获取必要的值
当前已渲染的数据项范围通常初始值为 {start: 0, end: 0} 。视口大小根据是横向还是纵向滚动取视口的宽度或高度。数据项的总数量。当前容器的滚动偏移量。
调整渲染范围
起始缓冲区指第一个渲染项与视口可见区域之间的距离。 如果起始缓冲区小于最小缓冲区并且当前渲染的起始项不是第一个项说明是向上左滚动就需要向上左扩展渲染范围 计算需要向上扩展的项数确保渲染范围的起始项不小于0。更新渲染范围的结束项确保不超过数据总长度。 结束缓冲区指最后一个渲染项与视口可见区域之间的距离。 如果结束缓冲区小于最小缓冲区并且当前渲染的结束项不是最后一个项说明是向下右滚动就需要向下右扩展渲染范围 计算需要向下扩展的项数确保渲染范围的结束项不超过数据总长度。更新渲染范围的起始项确保不低于0。
这一机制确保了在用户滚动时视口内外有足够的缓冲区能够更加的顺滑。具体的代码实现和示意图已放在附录二和附录三中可帮助进一步理解。
CdkVirtualScrollViewport CdkVirtualForOf
CdkVirtualForOf 负责数据源的管理和渲染逻辑。 CdkVirtualScrollViewport 是在 CdkVirtualForOf 的帮助下虚拟滚动的视图组件实现了以下四个功能
初始化时将视图附加到滚动策略中声明并订阅滚动事件的可观察对象管理当前在容器中可渲染的数据项管理当前容器可渲染数据项偏移量
初始化时将视图附加到滚动策略中 声明并订阅滚动事件的可观察对象
this.ngZone.runOutsideAngular(() Promise.resolve().then(() {this._measureViewportSize();this._scrollStrategy.attach(this);this.scrollable.elementScrolled().pipe(startWith(null), auditTime(0, SCROLL_SCHEDULER), takeUntil(this._destroyed)).subscribe(() this._scrollStrategy.onContentScrolled());this._markChangeDetectionNeeded();})管理当前在容器中可渲染的数据项
简单实现
this.showList this.data.slice(startIndex, startIndex 20);CDK
this._viewport.renderedRangeStream.pipe(takeUntil(this._destroyed)).subscribe(range {this._renderedItems this._data.slice(this._renderedRange.start, this._renderedRange.end);
});通过可渲染的数据项范围来更新要显示的数据但 CDK 通过流的方式提供了更为复杂和灵活的渲染控制。
管理当前容器可渲染数据项偏移量
简单实现
this.translateHeight startIndex * this.listItemHeight;CDK
this._viewport.setRenderedContentOffset(this._itemSize * newRange.start); 通过计算第一个可渲染数据项的索引乘以每个数据项的高度来确定偏移量。
总结
在虚拟滚动的实现中无论是简单实现还是 Angular CDK 的企业级解决方案核心都围绕以下三点展开
计算总高度用于撑起滚动效果使滚动条能够覆盖整个数据集。实时更新可见数据项的范围通过只渲染视口内的数据项减少 DOM 节点的数量提高性能。设置偏移量确保渲染的 DOM 元素处于正确的位置保持用户体验的一致性。
Angular CDK 提供了更加成熟和优化的解决方案不仅包括精细的渲染控制和灵活的配置选项还在性能表现上有显著提升。特别是引入缓冲区的概念使得滚动更加平滑流畅在处理大数据量时更加得心应手。
附录
附录一文件关系图 附录二_updateRenderedRange源码 private _updateRenderedRange() {if (!this._viewport) {return;}//获取当前渲染数据范围 默认是{start:0,end:0}const renderedRange this._viewport.getRenderedRange();const newRange {start: renderedRange.start, end: renderedRange.end};//获取当前视口大小 区分横向和纵向滚动 clientHeight || clientWidthconst viewportSize this._viewport.getViewportSize();//获取总数据容量const dataLength this._viewport.getDataLength();//当前视图滚动偏移量let scrollOffset this._viewport.measureScrollOffset();//计算当前视图可见的索引 不一定是整数let firstVisibleIndex this._itemSize 0 ? scrollOffset / this._itemSize : 0;//....// 计算起始缓冲区const startBuffer scrollOffset - newRange.start * this._itemSize;//startBuffer this._minBufferPx如果起始缓冲区小于最小缓冲区_minBufferPx意味着需要扩展渲染范围。//newRange.start ! 0如果当前渲染的起始索引不是0才能进行扩展。if (startBuffer this._minBufferPx newRange.start ! 0) {//计算需要扩展的项数const expandStart Math.ceil((this._maxBufferPx - startBuffer) / this._itemSize);//newRange.start 更新渲染起始项确保不小于0。//newRange.end 更新渲染结束项确保不超过数据总长度。newRange.start Math.max(0, newRange.start - expandStart);newRange.end Math.min(dataLength,Math.ceil(firstVisibleIndex (viewportSize this._minBufferPx) / this._itemSize),);} else {//计算结束缓冲区const endBuffer newRange.end * this._itemSize - (scrollOffset viewportSize);//startBuffer this._minBufferPx如果起始缓冲区小于最小缓冲区_minBufferPx意味着需要扩展渲染范围。//newRange.end ! dataLength如果当前渲染的结束索引不是数据总长度才能进行扩展。if (endBuffer this._minBufferPx newRange.end ! dataLength) {//计算需要扩展的项数公式为 Math.ceil((this._maxBufferPx - startBuffer) / this._itemSize)。const expandEnd Math.ceil((this._maxBufferPx - endBuffer) / this._itemSize);if (expandEnd 0) {newRange.end Math.min(dataLength, newRange.end expandEnd);newRange.start Math.max(0,Math.floor(firstVisibleIndex - this._minBufferPx / this._itemSize),);}}}this._viewport.setRenderedRange(newRange);this._viewport.setRenderedContentOffset(this._itemSize * newRange.start);this._scrolledIndexChange.next(Math.floor(firstVisibleIndex));}附录三CDK虚拟滚动示意图
