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一次失敗的jQuery優化嘗試小結
編輯:JQuery特效代碼     
(這並不意味著jQuery的性能是優秀的, 反之只能說它是一個相對封閉的庫,無法從外部介入進行優化)。這篇文章就記錄一次失敗的優化經歷。
優化思想
這一次優化的思想來自於數據庫。在數據庫優化的時候,我們常會說“將大量的操作放在一個事務中一起提交,能有效提高效率”。雖然對數據庫不了解的我並不知道其原因,但是“事務”的思想卻為我指明了方向(雖然是錯的……)。
因此我嘗試將“事務”這一概念引入到jQuery中,通過“打開”和“提交”事務,從外部對jQuery進行一些優化,其最重要的在於減少each函數的循環次數。
眾所周知,jQuery的DOM操作,以get all, set first為標准,其中用於設置DOM屬性/樣式的操作,幾乎都是對選擇出來的元素的一次遍歷,jQuery.access函數就是其中最核心的部分,其中用於循環的代碼如下:
代碼如下:
// Setting one attribute
if ( value !== undefined ) {
// Optionally, function values get executed if exec is true
exec = !pass && exec && jQuery.isFunction(value);
for ( var i = 0; i < length; i++ ) {
fn(
elems[i],
key,
exec ? value.call(elems[i], i, fn(elems[i], key)) : value,
pass
);
}
return elems;
}

比如jQuery.fn.css函數就是這樣的:
代碼如下:
jQuery.fn.css = function( name, value ) {
// Setting 'undefined' is a no-op
if ( arguments.length === 2 && value === undefined ) {
return this;
}
return jQuery.access( this, name, value, true, function( elem, name, value ) {
return value !== undefined ?
jQuery.style( elem, name, value ) :
jQuery.css( elem, name );
});
};

因此,下面這樣的代碼,假設被選擇的div元素有5000個,則要循環訪問10000個節點:
jQuery('div').css('height', 300).css('width', 200);
而在我的想法中,在一個“事務”中,可以如數據庫的操作一般,通過保存所有的操作,在“提交事務”的時候統一進行,將10000次節點訪問,減少至5000次,相當於提升了“1倍”的性能。
簡單實現
“事務”式的jQuery操作中,提供2個函數:
begin:打開一個“事務”,返回一個事務的對象。該對象擁有jQuery的所有函數,但是調用函數並不會立刻生效,只有在“提交事務”後才會生效。
commit:提交一個“事務”,保證所有事先調用過的函數都生效,交返回原本的jQuery對象。
實現起來也很方便:
創建一個“事務對象”,復制jQuery.fn上所有函數到該對象中。
當調用某個函數時,在預先准備好的“隊列”中添加調用的函數名和相關參數。
當提交事務時,對被選擇的元素進行一次遍歷,對遍歷中的每個節點應用“隊列”中的所有函數。
簡單地代碼如下:
代碼如下:
var slice = Array.prototype.slice;
jQuery.fn.begin = function() {
var proxy = {
_core: c,
_queue: []
},
key,
func;
//復制jQuery.fn上的函數
for (key in jQuery.fn) {
func = jQuery.fn[key];
if (typeof func == 'function') {
//這裡會因為for循環產生key始終是最後一個循環值的問題
//因此必須使用一個閉包保證key的有效性(LIFT效應)
(function(key) {
proxy[key] = function() {
//將函數調用放到隊列中
this._queue.push([key, slice.call(arguments, 0)]);
return this;
};
})(key);
}
}
//避免commit函數也被攔截
proxy.commit = jQuery.fn.commit;
return proxy;
};
jQuery.fn.commit = function() {
var core = this._core,
queue = this._queue;
//僅一個each循環
core.each(function() {
var i = 0,
item,
jq = jQuery(this);
//調用所有函數
for (; item = queue[i]; i++) {
jq[item[0]].apply(jq, item[1]);
}
});
return this.c;
};

測試環境
測試使用以下條件:
5000個div放在一個容器(<div id="container"></div>)中。
使用$('#container>div')選擇這5000個div。
每個div要求設置一個隨機背景色(randomColor函數),和800px以下的隨機寬度(randomWidth函數)。
參加測試的調用方法有3個:
正常使用法:
代碼如下:
$('#container>div')
.css('background-color', randomColor)
.css('width', randomWidth);

單次循環法:
代碼如下:
$('#container>div').each(function() {
$(this).css('background-color', randomColor).css('width', randomWidth);
});

事務法:
代碼如下:
$('#container>div')
.begin()
.css('background-color', randomColor)
.css('width', randomWidth)
.commit();

對象賦值法:
代碼如下:
$('#container>div').css({
'background-color': randomColor,
'width': randomWidth
});

測試浏覽器選擇Chrome 8系列(用IE測就直接掛了)。
悲傷的結果
原本的預測結果是,單次循環法的效率遠高於正常使用法,同時事務法雖然比單次循環法慢一些,但應該比正常使用法更快,而對象賦值法其實是jQuery內部支持的單次循環法,效率應該是最高的。
然而遺憾的是,結果如下:
正常使用法 單次循環法 事務法 對象賦值法
18435ms 18233ms 18918ms 17748ms
從結果上看,事務法成了最慢的一種方法。同時單次循環與正常使用並沒有明顯的優勢,甚至依賴jQuery內部實現的對象賦值法也沒有拉開很大的差距。
由於5000個元素的操作已經是非常龐大的循環,如此龐大的循環也沒能拉開性能的差距,平時最常用的10個左右的元素操作更不可能有明顯的優勢,甚至還可能將劣勢擴大化。
究其原因,由於本身單次循環法就沒有明顯的性能提升,因此依賴於單次循環,並是在單次循環之上進行外部構建的事務法,自然是在單次循環的基礎上還需要額外增加創建事務對象、保存函數隊列、遍歷函數隊列等開銷,結果敗給正常使用法也在情理之中。
至此,也算是可以宣布模仿“事務”的優化之道的失敗。但是對這個結果卻還能進一步地分析。
性能在哪裡
首先,從代碼的使用上來分析,將正常使用法和測試中最快的對象賦值法進行比較,可以說兩者的差距僅在於循環的元素個數的不同(這裡拋開了jQuery的內部問題,事實上jQuery.access的糟糕實現也確實有拖對象賦值法後腿之嫌,好在並不嚴重),正常使用法是10000個元素,對象賦值法是5000個元素。因此可以簡單地認為,18435 - 17748 = 687ms是循環5000個元素的耗時,這占到整個執行過程的3.5%左右,並不是整個執行過程的主干,其實真的沒有優化的必要。

那麼另外96.5%的開銷去了哪裡呢?謹記Doglas的一句話,“事實上Javascript並不慢,慢的是DOM的操作”。其實剩下96.5%的開銷中,除去函數調用等基本的消耗,至少有95%的時間是用在了DOM元素的樣式被改變後的重新渲染之上。

發現了這個事實之後,其實也就有了更正確的優化方向,也是前端性能中的基本原則之一:在修改大量子元素時,先將根父DOM節點移出DOM樹。因此如果使用以下的代碼再進行測試:
代碼如下:
//沒有重用$('#container')已經很糟糕了
$('#container').detach().find('div')
.css('background-color', randomColor)
.css('width', randomWidth);
$('#container').appendTo(document.body);

測試結果始終停留在900ms左右,與前面的數據完全不在一個數量級之上,真正的優化成功。

教訓和總結
千萬要找到正確的性能瓶頸再進行優化,盲目的猜測只會導致走上錯誤而偏激的道路。
數據說話,數據面前誰也別說話!
不認為“事務”這個方向是錯誤的,如果jQuery原生就能支持“事務”這樣的概念,會不會有其他的點可以優化?比如一個事務自動會將父元素脫離出DOM樹之類的……
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