React 大数据量列表渲染优化：前端实战经验让性能飙升50%，页面速度提升95%

引言：在处理大规模数据集渲染时，前端性能常常面临巨大的挑战。本文将探讨 react-virtualized-list库如何通过虚拟化技术和 Intersection Observer，实现前端渲染性能飙升 50%的突破，页面渲染速度提升 95%！🔥🚀

背景

最近，公司监控系统出现了加载卡顿和白屏问题，需要一个能够处理大规模数据渲染的方案。由于核心需求是列表项数据需要动态更新和自动刷新，所以用到了 react-virtualized-list 库。这个过程相当曲折，具体业务需求细节后面我会详细写一篇文章，这里先介绍一下react-virtualized-list库的特性、适用场景、API和实现原理。

希望对你有所帮助、有所借鉴。大家有什么疑问或者建议，欢迎在评论区一起讨论！

什么是虚拟化？

虚拟化技术，顾名思义，是一种通过仅渲染当前用户可见的数据项，而不是整个数据集，来优化性能的技术。这种技术在处理大量数据时尤为重要，因为它显著减少了 DOM 节点的数量，从而提高了性能。通过虚拟化，可以在用户滚动列表时动态加载和卸载元素，保持界面流畅。

下面是react-virtualized-list在虚拟化方面做的处理：

我们来看看真实的 DOM 情况！

react-virtualized-list简介

react-virtualized-list 是一个专门用于显示大型数据集的高性能 React 组件库。它同时适用于 PC 端和移动端，通过虚拟化技术实现了延迟加载和无限滚动功能，尤其是非常适合需要高效渲染和加载大量数据的应用场景，如聊天记录、商品列表等。

此外，react-virtualized-list库还提供了场景适用的效果展示和示例代码。

核心特性 🔥🔥

1. 高性能：仅渲染当前视口内的元素，显著减少 DOM 节点数量。
2. 延迟加载：动态加载数据，避免一次性加载大量数据带来的性能问题。
3. 无限滚动：支持无限滚动，用户可以持续滚动查看更多内容。
4. 自定义渲染：提供灵活的 API，允许开发者自定义列表项的渲染方式。
5. 视口内刷新：支持自动刷新视口内的内容，确保数据的实时性。
6. 支持 TS 和 JS：适用于 TypeScript 和 JavaScript 项目。

安装

可以通过 npm 或 yarn 轻松安装 react-virtualized-list：

npminstallreact-virtualized-list# 或者yarnaddreact-virtualized-list

基本用法

下面是一个简单的示例，展示了如何使用 react-virtualized-list创建一个无限滚动的虚拟化列表：

import React, {  useState, useEffect } from 'react';import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';import './style/common.css';const InfiniteScrollList = () => {   const [items, setItems] = useState([]);  const [hasMore, setHasMore] = useState(true);  const loadMoreItems = () => {     // 模拟 API 调用，延迟 1 秒加载新数据    setTimeout(() => {       const newItems = Array.from({  length: 20 }, (_, index) => ({         id: items.length + index,        text: `Item ${ items.length + index}`      }));      setItems(prevItems => [...prevItems, ...newItems]);      setHasMore(newItems.length > 0);    }, 1000);  };  useEffect(() => {     loadMoreItems();  }, []);  const renderItem = (item) => <div>{ item.text}</div>;  return (      <div className='content'>        <VirtualizedList          listData={ items}          renderItem={ renderItem}          containerHeight='450px'          itemClassName='item-class'          onLoadMore={ loadMoreItems}          hasMore={ hasMore}          loader={ <div>Loading...</div>}          endMessage={ <div>No more items</div>}        />      </div>  );};export default InfiniteScrollList;

/* ./style/common.css  */.content{ width:350px;padding:16px;border:1px solid red;margin-top:10vh;}.item-class{ height:50px;border:1px solid blue;margin:0px 0 10px;padding:10px;background-color:#f0f0f0;}

通过 onLoadMore和 hasMore属性实现无限滚动，在用户滚动到列表底部时自动加载更多数据。这种功能常见于滚动加载下页数据。

进阶用法

动态加载数据

为了进一步提高性能，可以使用动态加载技术，只在需要时加载数据。以下是一个示例，展示了如何结合 react-virtualized-list和动态数据加载：

import React, {  useState, useEffect } from 'react';import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';import './style/common.css';const fetchProductData = async (product) => {   return new Promise((resolve) => {     setTimeout(() => {       resolve({  description: `Description for ${ product.name}`, imageUrl: `https://via.placeholder.com/150?text=Product+${ product.id}` });    }, 500);  });};const fetchProducts = async (page) => {   return new Promise((resolve) => {     setTimeout(() => {       const products = Array.from({  length: 10 }, (_, i) => ({         id: page * 10 + i,        name: `Product ${ page * 10 + i}`      }));      resolve(products);    }, 500);  });};const DynamicInfiniteList = () => {   const [products, setProducts] = useState([]);  const [hasMore, setHasMore] = useState(true);  const [page, setPage] = useState(0);  const loadMoreProducts = async () => {     const newProducts = await fetchProducts(page);    setProducts(prevProducts => [...prevProducts, ...newProducts]);    setPage(prevPage => prevPage + 1);    if (newProducts.length < 10) setHasMore(false);  };  useEffect(() => {     loadMoreProducts();  }, []);     return (      <div className='content'>        <VirtualizedList          listData={ products}          renderItem={ (product, data) => (            <div>              <h2>{ product.name}</h2>              <p>{ data ? data.description : 'Loading...'}</p>              { data && <img src={ data.imageUrl} alt={ product.name} />}            </div>          )}          itemClassName='item-class-dynamic'          fetchItemData={ fetchProductData}          onLoadMore={ loadMoreProducts}          hasMore={ hasMore}          containerHeight='500px'          loader='Loading more products...'          endMessage='No more products'        />      </div>  );};export default DynamicInfiniteList;

/* ./style/common.css  */.content{ width:350px;padding:16px;border:1px solid red;margin-top:10vh;}.item-class-dynamic{ height:300px;padding:20px;border-bottom:1px solid #eee;}

注意：在上面代码中，我们使用 onLoadMore模拟商品列表的滚动加载，并在 VirtualizedList组件的 fetchItemData实现了商品详情的动态加载。这对于大数据集下，后端无法一次性返回数据非常有利！

自定义渲染

react-virtualized-list还提供了自定义渲染功能，开发者可以根据具体需求定制列表项的渲染方式。以下是一个示例，展示了如何自定义列表项的样式和内容：

import React from 'react';import VirtualizedList from 'react-virtualized-list';const data = Array.from({  length: 1000 }).map((_, index) => ({   title: `Item ${ index}`,  index: index,  description: `This is the description for item ${ index}.`}));const ListItem = ({  item, style }) => (  <div style={ {  ...style, padding: '10px', borderBottom: '1px solid #ccc' }}>    <h3>{ item.title}</h3>    <p>{ item.description}</p>  </div>);const itemStyle = {     height: '100px',    border: '1px solid blue',    margin: '0px 0 10px',    padding: '10px',    backgroundColor: '#f0f0f0'};const MyVirtualizedList = () => (  <div style={ { width: '350px', padding: '16px', border: '1px solid red'}}>    <VirtualizedList        listData={ data}        itemStyle={ itemStyle}        renderItem={ ({  index, style }) => <ListItem item={ data[index]} style={ style} />}        containerHeight='80vh'    />  </div>);export default MyVirtualizedList;

此外，react-virtualized-list还提供了其他的用法场景和相关 API，详情请见使用文档。

实现原理（🔥核心重点，一定要了解）

在构建大型 Web 应用时，经常会遇到需要展示大量数据的情况，比如电子商务平台的产品列表等。传统的渲染方式可能会面临性能问题，因为它们需要在页面上同时呈现大量 DOM 元素，导致页面加载缓慢、滚动卡顿等问题。

为了解决这个问题，我们可以使用虚拟化列表来优化渲染过程。而 react-virtualized-list库的核心在于通过虚拟化技术优化渲染过程。其主要原理包括以下几点：

1. 可视区域监测：利用Intersection Observer API

在虚拟化列表的实现中，一个关键步骤是监测可视区域内的元素。传统的方法是通过监听滚动事件并计算每个元素的位置来实现，然而这种方式效率较低。

// 获取需要监测可视性的元素constelements =document.querySelectorAll('.target-element');// 监听滚动事件window.addEventListener('scroll',()=>{ // 计算每个元素的位置elements.forEach(element=>{ constrect =element.getBoundingClientRect();if(rect.top >=0&&rect.left >=0&&rect.bottom <=(window.innerHeight ||document.documentElement.clientHeight)&&rect.right <=(window.innerWidth ||document.documentElement.clientWidth)){ // 元素在可视区域内// 执行相应操作console.log(`${ element}is visible.`);}});});

相比之下，我们可以利用现代浏览器提供的 Intersection Observer API 来更高效地监测元素的可见性变化。

// 定义一个 Intersection Observerconstobserver =newIntersectionObserver(entries=>{ entries.forEach(entry=>{ // 如果元素可见if(entry.isIntersecting){ // 执行相应操作console.log(`${ entry.target}is visible.`);}});});// 获取需要监测可视性的元素constelements =document.querySelectorAll('.target-element');// 监测每个元素elements.forEach(element=>{ observer.observe(element);});

这里我封装了一个 React Hooks useIntersectionObserver，提供了Intersection Observer API的能力。

2. 仅渲染可见区域：优化性能

虚拟化列表的另一个关键优化是仅渲染可见区域内的元素，而不是渲染整个列表。这样做可以大大减少渲染所需的时间和资源，提高页面的性能表现。

importuseIntersectionObserver from'./useIntersectionObserver';const[visibleItems,setVisibleItems]=useState<Set<number>>(newSet());consthandleVisibilityChange =useCallback((isVisible:boolean,entry:IntersectionObserverEntry)=>{ constindex =parseInt(entry.target.getAttribute('data-index')!,10);setVisibleItems(prev=>{ constnewVisibleItems =newSet(prev);if(isVisible){ newVisibleItems.add(index);}else{ newVisibleItems.delete(index);}returnnewVisibleItems;});},[]);const{ observe,unobserve }=useIntersectionObserver(containerRef.current,handleVisibilityChange,null,observerOptions);

3. 动态加载和卸载：保持内存使用最小化

最后，虚拟化列表还可以通过动态加载和卸载元素来保持内存使用最小化。当用户滚动到可视区域时，新的元素被动态加载，而离开可视区域的元素则被卸载，从而减少页面的内存占用。

constvisibleRange =useMemo(()=>{ constsortedVisibleItems =[...visibleItems].sort((a,b)=>a -b);constfirstVisible =sortedVisibleItems[0]||0;constlastVisible =sortedVisibleItems[sortedVisibleItems.length -1]||0;// 设置缓存区return[Math.max(0,firstVisible -BUFFER_SIZE),Math.min(listData.length -1,lastVisible +BUFFER_SIZE)];},[visibleItems,listData.length]);constrenderItems=()=>{ returnlistData.length ?listData.map((item,index)=>{ if(index >=visibleRange[0]&&index <=visibleRange[1]){ return(<div            className={ itemClassName ||undefined}style={ itemContainerStyle}ref={ node=>handleRef(node,index)}key={ index}data-index={ index}><VirtualizedListItem              item={ listData[index]}isVisible={ visibleItems.has(index)}refreshOnVisible={ refreshOnVisible}fetchItemData={ fetchItemData}itemLoader={ itemLoader}>{ renderItem}</VirtualizedListItem></div>);}returnnull;}):(emptyListMessage ?emptyListMessage :null);};

当元素进入视口时，我们加载它；当元素离开视口时，我们卸载它。这样就可以保持页面上始终只有视口内的内容被渲染，从而提高页面的性能和响应速度。

除此之外，通过使用 useMemo计算当前可见的列表项范围 (visibleRange)，以及设置一个缓冲区 (BUFFER_SIZE)；使用useMemo和 useCallback用于性能优化的 Hook。它们帮助避免不必要的计算和重新渲染。

性能对比（🔥性能飙升 50%）

下面我们就来看下，传统滚动 Scroll 监听和 Intersection Observer API 的性能对比数据（假设在相同环境和数据集下测试）：

• 初始渲染时间：使用 Intersection Observer API 的初始渲染时间较短，因为只渲染可见区域。
• 滚动性能：传统滚动监听由于频繁的滚动事件触发和位置计算，滚动性能较低；Intersection Observer API 的滚动性能较高，因为它利用了浏览器的优化机制。
• 内存使用：Intersection Observer API 由于仅加载和渲染可见元素，内存使用更低。

性能测试代码分析

以下是一个示例，展示了如何使用 console.time 和 console.timeEnd 来测量性能：

// 测量传统滚动监听的性能console.time('Scroll');window.addEventListener('scroll',()=>{ // 模拟计算每个元素的位置constelements =document.querySelectorAll('.target-element');elements.forEach(element=>{ constrect =element.getBoundingClientRect();if(rect.top >=0&&rect.bottom <=window.innerHeight){ // 模拟渲染逻辑}});});console.timeEnd('Scroll');// 测量 Intersection Observer API 的性能console.time('IntersectionObserver');constobserver =newIntersectionObserver(entries=>{ entries.forEach(entry=>{ if(entry.isIntersecting){ // 模拟渲染逻辑}});});constelements =document.querySelectorAll('.target-element');elements.forEach(element=>observer.observe(element));console.timeEnd('IntersectionObserver');

注意：传统滚动监听方法还会涉及大量计算，这里仅简单测量了监听性能的统计部分。

传统的滚动监听方式通过监听 scroll事件，在每次滚动时计算每个目标元素的位置，并判断其是否在视窗内。这部分代码的执行会阻塞主线程，尤其在滚动频繁的情况下可能导致性能问题，因为需要不断重新计算元素位置。

相比之下，Intersection Observer API 更高效。它可以检测元素是否可见，并在元素进入或退出视窗时触发回调函数，从而实现需要的功能。

性能总结

在性能方面，传统实现方法通常需要通过监听滚动（scroll）事件来计算元素位置。这种方法存在以下问题：

• 性能消耗大：频繁监听滚动事件会导致性能消耗增加，尤其是在大型数据集的情况下。
• 计算复杂度高：需要手动计算每个列表项与视口的交叉情况，逻辑复杂且容易出错。需要花费大量时间和精力来优化和调试这些计算逻辑。

相比之下，Intersection Observer API 的性能更优，具有以下优点：

1. 性能开销低：Intersection Observer API利用浏览器的内部优化机制，减少了不必要的计算和事件触发，从而提高了性能。相比之下，传统的 scroll事件监听方式由于密集触发，可能会导致较大的性能问题。
2. 多元素监测：Intersection Observer API允许同时监测多个元素的交叉状态，而不需要为每个元素都绑定事件监听器。这使得在处理复杂布局和交互时更加高效。
3. 异步执行：当元素进入或离开交叉状态时，Intersection Observer会异步执行回调函数，不会阻塞主线程。这有助于保持页面的响应性和流畅性。
4. 应用场景广泛：Intersection Observer API可以应用于多种场景，如懒加载、无限滚动、广告展示与统计、页面元素动画等。这些应用场景通常需要高效地处理元素与视口之间的交互。

综上所述，Intersection Observer API在处理大型数据集和复杂交互时，相比传统的 scroll事件监听方式，提供了更高的性能和更灵活的解决方案。

项目成果展示（🔥渲染速度提升95%）

下面我们看下优化后的性能，展示实际改进的用户体验和加载时间。

首先从视觉感官上看，几乎是一瞬间图表就加载了出来。我们接着再来看看接口Network与数据对比！

为了清楚地展示优化前后页面加载速度的提升，我们可以将相关数据整理成一个表格形式，如下所示：

这个表格展示了优化措施的显著效果，从中可以看出，经过优化后，整体加载时间也从15000毫秒大幅减少至750毫秒，加载速度提高了95%。

总结

通过使用 react-virtualized-list库，监控系统项目前端渲染性能得到了显著提升。统计结果显示：页面加载速度提高了 95%，用户体验得到了明显改善。如果你也在处理大数据集的渲染问题，不妨试试这个库。

希望本文能对你有所帮助，有所借鉴！大家有什么疑问或者建议，欢迎在评论区一起讨论。

参考资料

1. Intersection Observer API
2. react-virtualized-list
3. 详解 Intersection Observer API ( 交叉观察器 )