【译】以案例阐述 Debounce 和 Throttle

[JChehe]

原文：Debouncing and Throttling Explained Through Examples

Debounce 和 Throttle 两者很类似（但不同！），均用于控制函数在一定时间范围内的执行频率。

将 debounce 或 throttle 后的函数用于 DOM 事件绑定是非常有用的。为什么？因为这让我们在事件和函数调用之间拥有了控制权。毕竟我们不能控制 DOM 事件的触发频率，却可以控制回调函数的执行频率。

例如，以下是 scroll 事件：

See the Pen Scroll events counter by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

当通过触摸板、鼠标滚轮或拖拽滚动条时，事件在 1 秒内的触发次数能轻松达到 30 次。智能手机就更甚了，在我们的测试中，缓慢滚动也能在 1 秒内触发事件次数到 100 次。而你的滚动回调函数是否已对此执行频率做好准备呢？

在 2011 年，Twitter 网站出现了一个问题：当往下滚动信息流时，网站的响应速度会变慢，甚至是拒绝响应。John Resig 写了一篇 关于该问题的文章，其阐述了直接为 scroll 事件绑定耗时函数的严重性。

John 的建议（五年前）是：onScroll 事件的回调函数应该每 250ms 执行一次。这样回调函数就不会直接耦合到事件。使用这种简单的技术就可以避免破坏用户体验。

如今，处理事件的方式需要变得更复杂一些。接下来，我会结合案例向大家介绍 Debounce、Throttle 和 requestAnimationFrame。

Debounce

Debounce 技术让多次序列调用“结合”为一次。

假如你在电梯里，门开始关闭，突然有人想进来。此时，电梯不会开始执行改变楼层的功能，门再次打开。当再有另一个进来则会重复这个步骤。尽管电梯延迟了上下移动的行为，但却优化了电梯资源。

亲自尝试一下吧，点击或在按钮上移动：

See the Pen Debounce. Trailing by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

你可以看到快速连续触发的事件是如何结合为一个的 debounce 事件呈现。但如果事件的触发间隔较大，则呈现不出 debounce 的效果。

提前（或“立刻”）

提前（或称为立刻）执行 debounce 的案例

在 underscore.js，该选项叫 immediate 而不是 leading

亲自尝试一下：

See the Pen Debounce. Leading by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

Debounce 的实现

我第一次看到 debounce 的 JavaScript 实现是在 2009 年的 John Hann 文章（他也是该术语的创造者）。

不久之后，Ben Alman 开发了一个 jQuery 插件（不再维护）。一年后，Jeremy Ashkenas 将 其添加到了 underscore.js。而 underscore 的替代方案 Lodash 也随后添加。

这 3 种实现均有一些不同，但接口几乎一致。

有一段时间，underscore 采用了 Lodash 的 debounce/throttle 的实现，但随后我在 2013 年发现了 _.debounce 的一个 Bug。从那时起，两者就分开各自实现了。

Lodash 为 _.debounce 和 _.throttle 函数 添加了更多特性。原来的 immediate 标识被替换成 leading 和 trailing 可选项。该两个选项可开启一项或同时开启。默认情况下，仅 trailing 开启。

新可选项 maxWait（当时仅 Lodash 支持）并未在本文涵盖，但它十分有用。实际上，throttle 函数是通过 _.debounce 和 maxWait 实现的，详情可查看 Lodash 源码。

Debounce 案例

Resize 案例

当拖拽改变浏览器窗口尺寸时，会触发非常多次 resize 事件。

如以下案例：

See the Pen Debounce Resize Event Example by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

如你所见，我们为 resize 事件使用了默认的 trailing 选项。毕竟，我们只对最后的值感兴趣（用户停止调整浏览器尺寸）。

用 Ajax 自动完成键入

有什么理由在用户仍在输入时每隔 50ms 发起 Ajax 请求呢？_.debounce 能帮助我们避免额外的操作，仅在用户停止输入时发起请求。

对于这个案例，leading 标识是没意义的，毕竟我们只想等到输入的最后一个字母结束。

See the Pen Debouncing keystrokes Example by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

类似的案例是等到用户停止键入时进行校验，然后弹出诸如“您的密码太短”的消息提示。

如何使用 debounce 和 throttle 并避免常见陷阱

编写属于自己的 debounce/throttle 函数看似很诱人，或者随便从博客文章中复制使用。而我个人的推荐是直接使用 underscore 或 Lodash。如果你仅需要 _.debounce 和 _.throttle 函数，那么可以使用 Lodash 的自定义构建方式生成 2KB 的库。通过以下简单的命令行构建：

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

结合 webpack/browserify/rollup 构建工具，引入相应模块： loadsh/throttle 和 lodash/debounce 或者 lodash.throttle 和 lodash.debounce。

一个常见的陷阱是多次调用 _.debounce 函数：

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

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

将 debounce 后的函数赋值到一个变量，即可在需要的时候调用私有方法 debounced_version.cancel()。这适用于 lodash 和 underscore.js。

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

// 需要的时候
debounced_version.cancel();

Throttle

通过使用 _.throttle，我们可以避免函数的执行频率过高（即每 X 秒大于一次）。

这与 debounce 的最大区别是：throttle 能保证函数能定期执行。即 X 毫秒内至少一次，而对于 debounce，只要一直保持高频繁触发事件，那么回调函数就一直不会被执行。

与 debounce 相同的是，throttle 技术均在 Ben 的插件、underscore.js 和 lodash 上提供。

Throttle 案例

无限滚动

这是一个十分常见的案例。用户在可无限滚动的页面中往下滚动时，你需要检测用户当前距离底部的距离。如果接近底部，那么就应该通过 Ajax 请求更多的内容，并将内容插入到页面中。

对于这种情况，_.debounce 并不能帮上忙，这是因为它只能等到用户停止滚动时才能调用回调函数。而我们这里需要在用户到达底部前就开始获取内容了。

通过 _.throttle，我们能保证不间断地检查用户到底部的距离。

See the Pen Infinite scrolling throttled by Corbacho (@dcorb) on CodePen.

requestAnimationFrame (raF)

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

它可以被看作为 _.throttle(dosomething, 16)。但其拥有更高的精确性，毕竟它是旨在提供更高精度的浏览器原生 API。

综合其优缺点，我们可以使用 rAF API 作为 throttle 的替代方案：

优点：

• 目标是达到 60fps（每帧 16ms），但浏览器内部会安排好渲染的最佳时机。
• 相当简单的标准 API，未来不会更改，减少维护成本。

缺点：

• 与 .debounce 或 .throttle 不同的是，我们只能对 rAF 发出 启动/取消的指令，但其终归浏览器内部管理。
• 如果浏览器标签不处于激活状态，那它将不会执行。尽管这对滚动、鼠标和键盘事件来说并不重要。
• 尽管所有现代浏览器都提供 rAF，但 IE9、Opera Mini 和老旧的 Android 并不支持。在今天仍 可能需要 polyfill。
• Node.js 不支持 rAF，因此不能在服务器对文件系统事件 进行 throttle 优化。

根据经验，如果 JavaScript 函数是用于“绘制”或直接过渡动画属性，那么就用 requestAnimationFrame。总之，在涉及重新计算元素位置的时候就该使用它。

对于 Ajax 请求或决定是否添加/删除类名（用于触发 CSS 动画）时，我会偏向于 _.debounce 或 _.throttle，毕竟能设置更低的执行频率（比如 200ms，而不是 16ms）。

你可能会想到：rAF 应该集成到 underscore 或 lodash 中，但他们均拒绝了这个想法。毕竟它更多是作为一个特定案例，并且很容易被直接调用。

rAF 案例

我仅讨论以下这个案例：在滚动时使用 requestAnimationframe。这个案例的灵感来自 Paul Lewis 的文章，这篇文章细致地解释了这个案例的逻辑。

我将 rAF 与 16ms 的 _.throttle 并排比较。尽管性能看似相近，但 rAF 能在更复杂的场景中为你提供更佳的性能。

我见过使用该技术的一个更高级的例子是：headroom.js 库。它的实现 逻辑被解耦 包装在一个对象中。

总结

使用 debounce、throttle 和 requestAnimationFrame 能优化事件回调函数。尽管三种技术略有不同，但它们都十分有用并相互补充。

总的来说：

• debounce：将一堆突发事件（如键入）结合为一个事件。
• throttle：保证每 X 毫秒执行一次固定流程。比如滚动时每 200ms 检查滚动位置来决定是否触发 CSS 动画。
• requestAnimationFrame：throttle 的替代方案。当函数涉及重新计算或渲染元素时要保证动画和更改的流畅性，那么就适合使用它。注意：IE9 不支持。