性能优化之节流（throttling）与防抖(debounce)

前言

首先来举个例子。百度首页的百度输入框，用户输入的时候，每次输入的信息，我们都能看到百度服务器返回给我们的联想关键字。我们每改动一个字，它就换一次联想词，这是我们肉眼能看到的速度，实际上如果不加以处理，可能已经上服务器发起了好几十次的同一个关键字联想请求了，具体速度依赖于不同的pc等机器上的运行速度不同。那么，刚刚也谈到，对于同一个关键字，请求这么多次，也许想给用户呈现的就一次，剩下的请求都是浪费的，并且如果成千上万甚至上亿的用户同时请求，对服务器的负担是巨大的。

防抖与节流解决的问题

从上面的例子，我们需要寻求一个解决方案。防抖和节流就是针对响应跟不上触发频率这类问题的两种解决方案。在给DOM绑定事件时，有些事件我们是无法控制触发频率的。 如鼠标移动事件onmousemove, 滚动滚动条事件onscroll，窗口大小改变事件onresize，瞬间的操作都会导致这些事件会被高频触发。 如果事件的回调函数较为复杂，就会导致响应跟不上触发，出现页面卡顿，假死现象。 在实时检查输入时，如果我们绑定onkeyup事件发请求去服务端检查，用户输入过程中，事件的触发频率也会很高，会导致大量的请求发出，响应速度会大大跟不上触发。

debounce和throttling的策略

针对此类快速连续触发和不可控的高频触发问题，debounce 和 throttling 给出了两种解决策略：

1. debounce的策略

1.1 延迟debounce

debounce，去抖动。策略是当事件被触发时，设定一个周期延迟执行动作，若期间又被触发，则重新设定周期，直到周期结束，执行动作。 这是debounce的基本思想。
延迟debounce，示意图：

1.2 前缘debounce

在后期进行优化又扩展了前缘debounce，即执行动作在前，然后设定周期，周期内有事件被触发，不执行动作，且周期重新设定。

为什么要这样呢？

试想第一种延迟debounce，我们本来想对用户输入的关键字，发起请求联想的频率降低，但是如果用户在我们设定的时间中，一直输入，导致的就是，用户一直看不到关键字，我们倒不如第一次输入的时候就发起一个请求，服务器返回结果，呈现给用户，然后后续用户的键入结束在继续请求)

前缘debounce，示意图

debounce的特点是当事件快速连续不断触发时，动作只会执行一次。 延迟debounce，是在周期结束时执行，前缘debounce，是在周期开始时执行。但当触发有间断，且间断大于我们设定的时间间隔时，动作就会有多次执行。

1.3 延迟debounce的实现

var debounce = (fn, wait) => {
    let timer, timeStamp=0; // timer and time stamp
    let context, args;
 
    let run = ()=>{
        timer= setTimeout(()=>{
            fn.apply(context,args);
        },wait);
    }
    let clean = () => {
        clearTimeout(timer);
    }
 
    return function(){
        context=this;
        args=arguments;
        let now = (new Date()).getTime();
 
        if(now-timeStamp < wait){
            console.log('reset',now);
            clean();  // clear running timer 
            run();    // reset new timer from current time
        }else{
            console.log('set',now);
            run();    // last timer alreay executed, set a new timer
        }
        timeStamp=now;
 
    }
}

1.4 前缘debounce的实现

// 优化版： 定时器执行时，判断start time 是否向后推迟了，若是，设置延迟定时器
var debounce = (fn, wait) => {
    let timer, startTimeStamp=0;
    let context, args;
 
    let run = (timerInterval)=>{
        timer= setTimeout(()=>{
            let now = (new Date()).getTime();
            let interval=now-startTimeStamp
            if(interval<timerInterval){ // the timer start time has been reset, so the interval is less than timerInterval
                console.log('debounce reset',timerInterval-interval);
                startTimeStamp=now;
                run(timerInterval-interval);  // reset timer for left time 
            }else{
                fn.apply(context,args);
                clearTimeout(timer);
                timer=null;
            }
            
        },timerInterval);
    }
 
    return function(){
        context=this;
        args=arguments;
        let now = (new Date()).getTime();
        startTimeStamp=now;
 
        if(!timer){
            console.log('debounce set',wait);
            run(wait);    // last timer alreay executed, set a new timer
        }
        
    }
 
}

1.5 在前缘debounce基础上再添加一个是否立即执行的选项

// 增加前缘触发功能
var debounce = (fn, wait, immediate=false) => {
    let timer, startTimeStamp=0;
    let context, args;
 
    let run = (timerInterval)=>{
        timer= setTimeout(()=>{
            let now = (new Date()).getTime();
            let interval=now-startTimeStamp
            if(interval<timerInterval){ // the timer start time has been reset，so the interval is less than timerInterval
                console.log('debounce reset',timerInterval-interval);
                startTimeStamp=now;
                run(timerInterval-interval);  // reset timer for left time 
            }else{
                if(!immediate){
                    fn.apply(context,args);
                }
                clearTimeout(timer);
                timer=null;
            }
            
        },timerInterval);
    }
 
    return function(){
        context=this;
        args=arguments;
        let now = (new Date()).getTime();
        startTimeStamp=now; // set timer start time
 
        if(!timer){
            console.log('debounce set',wait);
            if(immediate) {
                fn.apply(context,args);
            }
            run(wait);    // last timer alreay executed, set a new timer
        }
        
    }
 
}

2. throttling节流的策略

throttling，节流的策略是，固定周期内，只执行一次动作，若有新事件触发，不执行。周期结束后，又有事件触发，开始新的周期。 节流策略也分前缘和延迟两种。
与debounce类似，延迟是指 周期结束后执行动作，前缘是指执行动作后再开始周期。

2.1 延迟throttling示意图：

2.2 前缘throttling示意图

2.3 延迟throttling的实现

// 简单版： 定时器期间，只执行最后一次操作
var throttling = (fn, wait) => {
    let timer;
    let context, args;
 
    let run = () => {
        timer=setTimeout(()=>{
            fn.apply(context,args);
            clearTimeout(timer);
            timer=null;
        },wait);
    }
 
    return function () {
        context=this;
        args=arguments;
        if(!timer){
            console.log("throttle, set");
            run();
        }else{
            console.log("throttle, ignore");
        }
    }
 
}

2.4 前缘throttling的实现

/// 增加前缘
var throttling = (fn, wait, immediate) => {
    let timer, timeStamp=0;
    let context, args;
 
    let run = () => {
        timer=setTimeout(()=>{
            if(!immediate){
                fn.apply(context,args);
            }
            clearTimeout(timer);
            timer=null;
        },wait);
    }
 
    return function () {
        context=this;
        args=arguments;
        if(!timer){
            console.log("throttle, set");
            if(immediate){
                fn.apply(context,args);
            }
            run();
        }else{
            console.log("throttle, ignore");
        }
    }
 
}

总结

debounce和throttling 各有特点，在不同 的场景要根据需求合理的选择策略。如果事件触发是高频但是有停顿时，可以选择debounce； 在事件连续不断高频触发时，只能选择throttling，因为debounce可能会导致动作只被执行一次，界面出现跳跃。