再谈Angular4 脏值检测(性能优化)

Summary

Angular 4的脏值检测是个老话题了，而理解这个模型是做Angular性能优化的基础。因此，今天我们再来聊聊Angular 4脏值检测的原理，并看看性能优化的小提示。

进入点 - Zone.js

Angular 4是一个MVVM框架。数据模型（Model）转换成视图模型（ViewModel）后，绑定到视图（View）上渲染成肉眼可见的页面。因此，发现数据模型变化的时间点是更新页面的关键，也是调用脏值检测的关键。

经过分析，工程师们发现，数据的变化往往由macrotask和microtask等异步事件引起。因此，通过重写浏览器所有的异步API，就能从源头有效地监听数据变化。Zone.js就是这样一个猴子脚本（Monkey Patch）。Angular 4使用了一个定制化的Zone（NgZone），它会通知Angular可能有数据变化，需要更新视图中的数据（脏值检测）。

脏值检测（Change Detection）

脏值检测的基本原理是存储旧数值，并在进行检测时，把当前时刻的新值和旧值比对。若相等则没有变化，反之则检测到变化，需要更新视图。

Angular 4把页面切分成若干个Component（组件），组成一棵组件树。进入脏值检测后，从根组件自顶向下进行检测。Angular有两种策略：Default和OnPush。它们配置在组件上，决定脏值检测过程中不同的行为。

Default - 缺省策略

ChangeDetectionStrategy.Default。它还意味着一旦发生可能有数据变化的事件，就总是检测这个组件。

脏值检测的操作基本上可以理解为以下几步。1）更新子组件绑定的properties，2）调用子组件的NgDoCheck和NgOnChanges生命周期钩子（Lifecycle hook），3）更新自己的DOM，4）对子组件脏值检测。这是一个从根组件开始的递归方程。

// This is not Angular code
function changeDetection(component) {
 updateProperties(component.children);
 component.children.forEach(child => {
  child.NgDoCheck();
  child.NgOnChanges();
 };
 updateDom(component);
 component.children.forEach(child => changeDetection(child));
}

我们开发者会非常关注DOM更新的顺序，以及调用NgDoCheck和NgOnChanges的顺序。可以发现：

1. DOM更新是深度优先的
2. NgDoCheck和NgOnChanges并不是（也不是深度优先）

OnPush - 单次检测策略

ChangeDetectionStrategy.OnPush。只在Input Properties变化（OnPush）时才检测这个组件。因此当Input不变时，它只在初始化时检测，也叫单次检测。它的其他行为和Default保持一致。

需要注意的是，OnPush只检测Input的引用。Input对象的属性变化并不会触发当前组件的脏值检测。

虽然OnPush策略提高了性能，但也是Bug的高发地点。解决方案往往是将Input转化成Immutable的形式，强制Input的引用改变。

Tips

数据绑定

Angular有3种合法的数据绑定方式，但它们的性能是不一样的。

直接绑定数据

<ul>
 <li *ngFor="let item of arr">
  <span>Name {{item.name}}</span>
  <span>Classes {{item.classes}}</span><!-- Binding a data directly. -->
 </li>
</ul>

大多数情况下，这都是性能最好的方式。

绑定一个function调用结果

<ul>
 <li *ngFor="let item of arr">
  <span>Name {{item.name}}</span>
  <span>Classes {{classes(item)}}</span><!-- Binding an attribute to a method. The classes would be called in every change detection cycle -->
 </li>
</ul>

在每个脏值检测过程中，classes方程都要被调用一遍。设想用户正在滚动页面，多个macrotask产生，每个macrotask都至少进行一次脏值检测。如果没有特殊需求，应尽量避免这种使用方式。

绑定数据+pipe

<ul>
 <li *ngFor="let item of instructorList">
  <span>Name {{item.name}}</span>
  <span>Classes {{item | classPipe}}</span><!-- Binding data with a pipe -->
 </li>
</ul>

它和绑定function类似，每次脏值检测classPipe都会被调用。不过Angular给pipe做了优化，加了缓存，如果item和上次相等，则直接返回结果。

NgFor

多数情况下，NgFor应该伴随trackBy方程使用。否则，每次脏值检测过程中，NgFor会把列表里每一项都执行更新DOM操作。

@Component({
 selector: 'my-app',
 template: `
  <ul>
   <li *ngFor="let item of collection;trackBy: trackByFn">{{item.id}}</li>
  </ul>
  <button (click)="getItems()">Refresh items</button>
 `,
})
export class App {
 collection;
 constructor() {
  this.collection = [{id: 1}, {id: 2}, {id: 3}];
 }
  
 getItems() {
  this.collection = this.getItemsFromServer();
 }
  
 getItemsFromServer() {
  return [{id: 1}, {id: 2}, {id: 3}, {id: 4}];
 }
  
 trackByFn(index, item) {
  return index;
 }
}

Reference

1. He who thinks change detection is depth-first and he who thinks it's breadth-first are both usually right
2. Angular Runtime Performance Guide