通过例子来解释防抖和节流（译）

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前言

通过例子来解释防抖和节流（译）。

原文地址：Debouncing and Throttling Explained Through Examples。

找到这篇文章的契机是看 Lodash 文档的时候看到的，觉得不错，就写写翻译。

正文

本文来自一位伦敦的前端工程师 David Corbacho 。在之前我们已经讨论过这个话题了，但是这次 David 会通过交互的例子来帮助你深入理解这些概念，使其变得简单清晰。

Debounce（防抖）和 Throttle（节流）是两个相似的技术（其实是不同的），他们用来控制一个函数随时间的移动而允许执行的次数。

当我们对一个 DOM 事件绑定一个函数的时候，使用一个具有防抖或者节流功能版本的函数是特别有用的。为什么？因为我们在事件和函数的执行间增加了一个控制层。记住，我们不是控制抛出 DOM 事件的频率，这和前面提到的方式是各不相同的。

举个例子，比如 scroll（滚动）事件，如下：

当通过使用触控板，滚轮或者拖动滚动条来滚动的时候，每秒会触发大约 30 次事件。但在我的测试中，在智能手机中缓慢地滚动会触发多达 100 次事件。你的滚动处理程序能很好地应对这些不同速率的滚动吗？

在 2011 年，Twitter 的 web 站点上出现了一个问题：当在 Twitter 页面内不断向下滚动时，页面会变慢，丢失响应。 John Resig 发布了一篇关于该问题的文章，解释了直接给滚动事件绑定一个昂贵（耗时长）的函数是多么糟糕的一种方式。

John 在当时（5年前，PS：这篇文章在 2016 年发布， 5 年前也就是 2011 年）提出了一个建议的解决方案，通过在 onscroll 事件的外部启动一个 250 毫秒执行一次的定时器。这种方式下事件的处理程序不会和事件耦合。通过这种简单的技术，我们就可以避免影响用户的体验。

如今，处理事件的方式略微复杂了一些。接下来我会介绍 Debounce（防抖）、 Throttle（节流）和 requestAnimationFrame 函数，同时我们会通过相应的用例来说明。

Debounce（防抖）

Debounce（防抖）技术允许我们将多个顺序调用“分组”为一个调用。

想象一下你现在正在电梯内，电梯门开始关闭，突然另一个人想要进来，这时电梯并不会开始楼层的移动，而是打开电梯门，现在，又突然有一个人想要进来，电梯会延后执行楼层移动的过程，虽然楼层移动的过程被延迟了，但却很好地利用了资源。

可以使用下面的例子来测试，在顶部的按钮内点击或者移动鼠标：

你会看到一个防抖事件是如何来表示连续快速的事件的。但如果一个事件触发的间隔很大，那么防抖就不会发生。

leading 前置执行（或者叫立即执行）

防抖事件会在触发函数执行前进行等待，直到事件触发地不是那么快的时候再执行，这种方式可能会让你觉得恼火。为什么不立即触发函数的执行过程，这样不就和原始的，没有防抖的执行过程具有一致的行为？只是在一段快速的触发后不再执行事件。

完全没问题，这是可以实现，下面是一个有着 leading 标志的例子：

在 underscore 库中，该配置的参数名为 immediate 而不是 leading 。

可以自己尝试一下：

Debounce（防抖）的实现

我第一次看到防抖在 JavaScript 中的实现是 2009 年 John Hann 的发布的帖子中（这个“防抖”的术语也是他创造的）。

之后很快， Ben Alman 写了一个 JQuery 的插件（已不再维护），一年之后， Jeremy Ashkenas 把防抖加入到了 underscore 库中。后来 underscore 的替代品 Lodash 中也添加了这个实现。

这三个实现在内部有些许的不同，但他们暴露的接口几乎是完全一样的。

曾经有一段时间， underscore 采用了 Lodash 的 debounce 和 throttle 的实现。2013 年的时候我发现 _.debounce 函数有一个 bug 。至此，两者的实现就开始区分开了。

Lodash 为 _.debounce 和 _.throttle 添加了许多的特性。原始的 immediate 标志替换成了 leading 和 trailing 选项。你可以选择一个或者两个都使用。默认情况下，只会开启后置执行（trailing edge）。

新的 maxWait 选项（目前只有 Lodash 有这个选项）不在本文的提及范内，但是它却是非常有用的。实际上， throttle （节流）函数是通过使用了 maxWait 参数的 _.debounce 来定义的，你可以在 Lodash 的源码中查看它。

Debounce（防抖）例子

resize 事件的例子

当改变一个浏览器窗口的大小的时候，拖动窗口边缘的缩放句柄会抛出很多的 resize 事件。

可以通过下面的例子来查看：

正如你所看到的，我们为 resize 事件使用了默认的 trailing 参数，因为我们只关心在用户停止缩放窗口后的最后的值。

带有 Ajax 请求的自动完成表单的 keypress 事件的例子

当用户处于键盘键入的状态的时候，为什么要每隔 50ms 去发送一次 Ajax 数据呢？ _.debounce 可以帮我避免额外的工作，并且只在用户结束键盘键入之后去发送请求。

在下面的例子中，使用 leading （前置执行）标志是没有意义的。我们只是希望等待直到键入最后一个字母。

还有一个相似的用例，对于验证用户的输入，我们需要等待直到用户结束键盘键入，然后去展示类似“你的密码太短”之类的消息。

如何使用 debounce 和 throttle 以及常见的陷阱

构建你自己的或者从其他各种博客中复制的 debounce 和 throttle 函数，这种方式看起来非常吸引人。我的推荐是直接使用 underscore 库或者 Lodash 库。如果你只是需要 _.debounce 和 _.throttle 函数，你可以使用 Lodash 自定义的构建流程来输出一个自定义的压缩过后只有 2KB 的库。使用如下的简单命令来构建：

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npm i -g lodash-cli
lodash include = debounce, throttle

即大多数时候配合 webpack ， browserify ， rollup 构建工具来使用诸如 lodash/throttle 和 lodash/debounce 或者 lodash.throttle 和 lodash.debounce 这样模块化的方式。。

调用 _.debounce 函数可能很容易掉入一个常见的陷阱 —— 多次调用：

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// 错误
$(window).on('scroll', function() {
   _.debounce(doSomething, 300); 
});

// 正确
$(window).on('scroll', _.debounce(doSomething, 200));

用一个变量来存放防抖的函数可以让我们调用其 cancel 方法，在 Lodash 和 underscore 中都包含这个特性，如果你需要的话，可以使用它。

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var debounced_version = _.debounce(doSomething, 200);
$(window).on('scroll', debounced_version);

// 如果你需要这么操作
debounced_version.cancel();

Throttle（节流）

通过使用 _.throttle ，我们可以让函数在每 X 毫秒内只执行一次。

节流和防抖的不同之处就是节流保证函数至少在 X 毫秒内执行一次。

和防抖相同， Ben 编写的插件， underscore 库， Lodash 库也实现了这个特性。

Throttle（节流）例子

无限滚动例子

一个相当常见的例子。用户在可以无线滚动的页面上向下滚动。你需要检测用户到底部的距离。如果用户靠近底部了，我们应该通过 Ajax 来请求更多的内容，然后把这些内容更新到页面上。

在这里使用我们“亲爱”的 _.debounce 函数带来的帮助不大。它只会在用户停止滚动之后触发。而我们需要的是在用户到达底部之前就开始获取内容数据。

使用 _.throttle 可以保证我们时刻检测我们离底部的距离。

requestAnimationFrame（rAF）

requestAnimationFrame 是另一种限制函数执行频率的方法。

它可以当作一个 _.throttle(dosomething, 16) 的节流函数，但是由于它是一个浏览器的原生 API ，可用性上会更好。

考虑如下的优点或者缺点，我们可以使用 rAF 作为节流函数的一个可选替代方案。

优点

  • 保持 60 帧（即每 16 毫秒 1 帧），但内部会以最好的时机来执行渲染。
  • API 相当的简单并且符合标准，在未来基本不改变，这意味着更少的维护。

缺点

  • rAF 的启动和取消需要我们手动管理，不像 _.debounce 或者 _.throttle 在内部已经处理好了。
  • 如果浏览器标签处于非活动状态， rAF 不会执行。尽管对于滚动，鼠标操作或者键盘操作来说，这并不会造成什么问题。
  • 尽管所有的现代浏览器都提供了 rAF 函数，但 IE9 ，Opera Mini 和其他老旧的安卓浏览器仍然不支持 rAF ，你可能还是需要一个垫片。
  • node 中并不支持 rAF 。所以你无法在服务器中通过它来节流文件系统的事件。

根据我的经验，如果函数跟“绘制”或者改变属性来触发动画的话，我会使用 requestAnimationFrame ，即在所有涉及元素位置重计算的地方使用它。

对于发起 Ajax 请求，是否添加或者删除一个类（可能会触发一个 css 动画）的情况下，我会使用 _.debounce 或者 _.throttle ，相比 rAF ，你可以设置更低的执行频率（比如 200 毫秒，而不是 16 毫秒）。

你可能会想在 underscore 或者 Lodash 中实现 rAF ，不过这两者都拒绝了这个要求，因为这是一个专门的函数，而且很容易调用它。

rAF 例子

对于 rAF ，我只介绍这一个例子，即在滚动中使用 requestAnimationFrame ，这里例子受到 Paul Lewis 文章的启发，在这篇帖子中解释了该例子每一步的逻辑。

我把他和 _.throttle 放一起来作比较。下面的例子中可以得到相似的性能，但某些复杂的场景中 rAF 可能会得到更好的结果。

我在 headroom.js 库中看到关于该技术的一个更高级的例子，其中的逻辑被解耦然后封装到对象内部。

结论

使用 debounce ， throttle 和 requestAnimationFrame 来优化你的事件处理程序。每个技术都有些许的不同，但他们三个都很有作用并且彼此间相辅相成。

总之：

  • debounce：将突发的事件（比如键盘点击）分组为一个事件。
  • throttle：保证每 X 毫秒内执行一次。比如每 200 毫秒检查滚动的位置，以此来触发一个 css 动画。
  • requestAnimationFrame：可选的 throttle 的一个替代。当你的函数重新计算以及重新渲染屏幕上的元素时，你需要保证平滑的变化和动画效果。请注意： IE9 下不支持该 API 。