防抖(debouncing)函数与节流(throttling)函数

怼烎@ 2022-10-01 09:55 180阅读 0赞

> JS中的防抖(debouncing)与节流(throttling)是用来控制一个函数在一定时间内执行的次数(频次)，他俩个用处相近、但又不完全相同。

**注：** 文章中的示例可以点击跳转到codepen进行测试，同时也被同步到个人网站[链接][Link 1]

## 出现原因 ##

为什么会出现这俩个技巧呢？换句话说，为什么要控制函数执行的频次？我们看下面的动图，当我们在区域内进行滚动时，如果只是监听scroll事件就去执行函数的时候，函数在1s内被执行的次数要超过30次。

如果我们在回调函数中做大量运算或Dom操作，函数如此高的执行频次就会造成页面的卡顿。为了避免这种情况，防抖与节流就起到了至关作用

## 防抖函数 ##

> 当在一段时间内事件被连续调用时，防抖函数会控制这段时间内函数只会被执行一次。其基本原理就是当函数被调用时设置一个`setTimout`定时器来延时去执行真正的函数。

### 延时结束后执行(trailing) ###

如上图，延时结束后执行是指在这段延时时间内，不再触发函数，则真正的函数才会被执行。其原理是在真正函数被执行之前，如果函数再次被调用，则重置这个定时器。这种延时结束后执行是最普通、使用最频繁的一种。例如：

1.  当用户输入内容进行请求时，为避免无用的请求，当输入停止时进行请求。(对请求函数进行防抖控制)
2.  监听窗口改变时，我们只需要计算最终的窗口大小即可。(监听resize时，对回调函数进行防抖控制)

我们也可以点击下方链接做一下测试，尝试不同频率的点击下方`Click`，观察防抖函数带来的改变。

[示例][Link 2]

### 延时开始前执行(leading) ###

如上图，延时开始前执行是指在这段延时时间内，连续的触发函数，只会在最开始执行一次。其原理是设置延时器前执行一次真正的函数，这时定时器作用只是为了标识此次延时时间内不能执行函数。这种延时开始前执行使用场景比较少，例如：

1.  当用户点击刷新按钮时，可以尽早的执行函数。因为前后执行其实是一样的效果。本质上只是为了防止用户疯狂刷新

同样，我们可以点击下方链接，通过不同频率的点击`Click`进行测试。

[示例][Link 3]

## 节流函数 ##

> 节流函数的原理其实和防抖函数基本相同，不同的是，节流函数会设置一个最长等待执行时间，也就是说节流函数控制在一定时间内函数一定会执行一次。

像之前的防抖函数(延时结束后执行)，如果我们一直在触发事件，那延时器会一直处于重置状态，真正的函数永远不会被执行，而节流函数会保证在一定时间内，执行一次。想象一下，如果我们要实现触底加载功能，监听scroll事件，在滚动状态下，我们不仅要控制频次，还需要隔一段时间去检查距底部距离。 这时，我们就需要节流函数(throttle)来控制。

同样你可以点击下方链接进行左右侧的滚动测试，左侧因为使用debounce进行控制，只有当滚动停止时才会判断距底部距离，所以会造成卡顿的效果，而右边的通过throttle控制，体验上要好。

[示例][Link 4]

## 参考 ##

*  [css-tricks.com/debouncing-…][css-tricks.com_debouncing-]
 *  [jinlong.github.io/2016/04/24/…][jinlong.github.io_2016_04_24]

## 附录 ##

### lodash的debounce源码解析 ###

function debounce(func, wait, options) {
      let lastArgs, // 记录上一次参数
        lastThis, // 记录上一次this值
        maxWait, // 最大等待时间， 用于节流函数(throttle)
        result, // 要返回的结果
        timerId, // 保存定时器
        lastCallTime // 记录上一次触发时间
    
      let lastInvokeTime = 0 // 记录上一次真正执行的时间
      let leading = false // 是否 延时开始前执行的 标识
      let maxing = false // 是否 传入maxWait 的标识
      let trailing = true // 是否 延时结束后执行 的标识
    
      // 通过设置wait = 0 可以跳过 requestAnimationFrame
      const useRAF = (!wait && wait !== 0 && typeof root.requestAnimationFrame === 'function')
    
      // 传入的func不是函数 抛出错误
      if (typeof func !== 'function') {
        throw new TypeError('Expected a function')
      }
      wait = +wait || 0 // 转化成数值
    
      // 如果options是对象，对参数进行赋值
      if (isObject(options)) {
        leading = !!options.leading
        maxing = 'maxWait' in options
        maxWait = maxing ? Math.max(+options.maxWait || 0, wait) : maxWait 
        trailing = 'trailing' in options ? !!options.trailing : trailing
      }
    
      //执行真正的函数
      function invokeFunc(time) {
        const args = lastArgs
        const thisArg = lastThis
    
        // 将上一次参数、this值赋值为空，这样trailingEdge阶段不会再次执行
        lastArgs = lastThis = undefined 
        lastInvokeTime = time
        result = func.apply(thisArg, args)
        return result
      }
    
      // 开始定时器，优先使用requestAnimationFrame
      function startTimer(pendingFunc, wait) {
        if (useRAF) {
          root.cancelAnimationFrame(timerId);
          return root.requestAnimationFrame(pendingFunc)
        }
        return setTimeout(pendingFunc, wait)
      }
    
      // 取消定时器
      function cancelTimer(id) {
        if (useRAF) {
          return root.cancelAnimationFrame(id)
        }
        clearTimeout(id)
      }
    
      // 延时开始前阶段(leading阶段)
      function leadingEdge(time) {
        // 设置被调用时间
        lastInvokeTime = time
        // 开始设置定时器，进入延时结束后阶段(trailing阶段)
        timerId = startTimer(timerExpired, wait)
        // 如果传入的leading为true，代表延时开始前要执行，立即执行。
        return leading ? invokeFunc(time) : result
      }
    
      // 计算剩余时间
      function remainingWait(time) {
        const timeSinceLastCall = time - lastCallTime // 距离上一次触发时间
        const timeSinceLastInvoke = time - lastInvokeTime // 距离上一次执行时间
        const timeWaiting = wait - timeSinceLastCall // 等待剩余时间
    
        // 如果有maxWait，则选取timeWaiting 和 还需等待被执行的时间 最小值，
        return maxing
          ? Math.min(timeWaiting, maxWait - timeSinceLastInvoke)
          : timeWaiting
      }
    
      // 判断是否可以调用，有四种情况下返回true
      function shouldInvoke(time) {
        const timeSinceLastCall = time - lastCallTime
        const timeSinceLastInvoke = time - lastInvokeTime
    
        // 1. lastCallTime为undefined，第一次被触发
        // 2. 距离上一次被触发的时间 大于 wait，既此次触发是在延时结束后 trailing阶段。
        // 3. 系统时间倒叙
        // 4. 传入了maxWait，且距上次调用时间已经超过了最大等待时间，应该被执行
        return (lastCallTime === undefined || (timeSinceLastCall >= wait) ||
          (timeSinceLastCall < 0) || (maxing && timeSinceLastInvoke >= maxWait))
      }
    
      // 判断是否被再次触发啦，重置定时器，计算剩余的时间
      function timerExpired() {
        const time = Date.now()
        if (shouldInvoke(time)) {
          // 如果可以调用，则进入延时结束后阶段(trailing阶段)
          return trailingEdge(time)
        }
        // Restart the timer.
        timerId = startTimer(timerExpired, remainingWait(time))
      }
    
      // 延时结束后阶段(trailing阶段)
      function trailingEdge(time) {
        timerId = undefined
    
        // 如果lastArgs有值代表再次被触发，因为lastArgs在debounced函数中被赋值
        // 1. trailing为false，代表延时结束后不执行。
        // 2. lastArgs为undefined，当leading传入true，会直接执行函数，将lastArgs设置空，
        // 当且仅当debounced函数被触发一次，且leading为true时。
        if (trailing && lastArgs) {
          return invokeFunc(time)
        }
        lastArgs = lastThis = undefined
        return result
      }
    
      // 取消定时器，将闭包中的变量置位初始值
      function cancel() {
        if (timerId !== undefined) {
          cancelTimer(timerId)
        }
        lastInvokeTime = 0
        lastArgs = lastCallTime = lastThis = timerId = undefined
      }
    
      // 立即执行，进入延时结束后阶段。
      function flush() {
        return timerId === undefined ? result : trailingEdge(Date.now())
      }
    
      // 是否已经处于延时阶段，定时器不为空则代表处于该阶段
      function pending() {
        return timerId !== undefined
      }
    
      function debounced(...args) {
        const time = Date.now()
        const isInvoking = shouldInvoke(time)
    
        lastArgs = args
        lastThis = this
        lastCallTime = time // 每次被触发，重新对lastCallTime赋值
    
        // 允许被调用
        if (isInvoking) {
          // 第一次被触发，定时器不存在，进入延时开始前阶段(leading阶段)
          if (timerId === undefined) {
            return leadingEdge(lastCallTime)
          }
          // 如果传了maxWait，跳过延时开始前阶段(leading阶段)
          if (maxing) {
            timerId = startTimer(timerExpired, wait)
            return invokeFunc(lastCallTime)
          }
        }
        // 定时器不存在时，设置定时器
        if (timerId === undefined) {
          timerId = startTimer(timerExpired, wait)
        }
        return result
      }
      debounced.cancel = cancel
      debounced.flush = flush
      debounced.pending = pending
      return debounced
    }
    复制代码

### lodash的throttle源码解析 ###

/** * 节流函数其实是调用防抖函数(debounce),传入maxWait， * 我们也可以自己使用debounce函数来主动传入一个maxWait */
    function throttle(func, wait, options) {
      // 默认延时阶段前后都会执行函数
      let leading = true
      let trailing = true
    
      if (typeof func !== 'function') {
        throw new TypeError('Expected a function')
      }
      if (isObject(options)) {
        leading = 'leading' in options ? !!options.leading : leading
        trailing = 'trailing' in options ? !!options.trailing : trailing
      }
      // 调用防抖函数(debounce)传入maxWait， maxWait === wait
      // 不接受 options.maxWait 是因为maxWait大于、或小于wait都不合理。
      return debounce(func, wait, {
        leading,
        trailing,
        'maxWait': wait,
      })
    }
    复制代码

转载于:https://juejin.im/post/5c88eb75e51d450eb0116b70

[Link 1]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fihaoze.me%2F_posts%2Fthrottling-and-debouncing.html
[Link 2]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcodepen.io%2Flhz960904%2Fpen%2FYgEvjq
[Link 3]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcodepen.io%2Flhz960904%2Fpen%2FdrZeRg
[Link 4]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcodepen.io%2Flhz960904%2Fpen%2FRdjEoE
[css-tricks.com_debouncing-]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fcss-tricks.com%2Fdebouncing-throttling-explained-examples%2F
[jinlong.github.io_2016_04_24]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fjinlong.github.io%2F2016%2F04%2F24%2FDebouncing-and-Throttling-Explained-Through-Examples%2F