如何实现一个让面试官拍大腿的防抖节流函数

“ 学防抖新文提旧话，习节流旧事又重提 ”

 

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这几天刚看看到了underscore.js的防抖和节流的部分，正好又去复习了这部分内容，于是又重新整理一下相关的知识点。

在开发中我们经常会遇到一些高频操作，比如：鼠标移动，滑动窗口，键盘输入等等，节流和防抖就是对此类事件进行优化，降低触发的频率，以达到提高性能的目的。

可以看到短短的几秒钟，触发的事件的次数是非常惊人的。

防抖

简单来说防抖就是无论触发多少次事件，但是我一定在事件触发后 n 秒后才执行，也就是最后一次触发完毕 n 秒后才执行，如果在 n 秒前又触发了，那么以新的事件的时间为准，重新开始计算时间。

那么如何实现一个基本的防抖函数呢？

基本实现

根据防抖的原理可知，我们可以设置一个定时器，当每次触发事件但是没有到达设置的时间时，都会重新设置定时器。

 const debounce = function(func, wait) {
   let timeout
   return function() {
     // 再次触发事件则删除上一个定时器，重新设置
     clearTimeout(timeout)
     timeout = setTimeout(func, wait);
   }
 }

这样我们就写出了一个最基本版的防抖函数。可以看到触发次数已经大大降低。

this & arguments

尽管上面已经实现了一个基本的防抖函数，但是依然是不完善的，比如在setTimeout中的this指向是无法正确的获取的，setTimeout中的this指向 Window 对象！

我们可以在执行定时器之前进行重置this：

 const debounce = function(func, wait) {
   let timeout
   return function() {
     // 保存this
     let context = this // 新增
 
     clearTimeout(timeout)
     timeout = setTimeout(function() {
       func.apply(context) // 新增
     }, wait);
   }
 }

再比如我们如何在自定义的函数进行传参呢，如果我们想在func函数中传递event对象，目前的实现显然是无法正确进行获取参数的，再来修改一下：

 const debounce = function(func, wait) {
   let timeout
   return function() {
     let context = this // 新增
     // 保存参数
     let args = arguments // 新增
 
     clearTimeout(timeout)
     timeout = setTimeout(function() {
       func.apply(context, args) // 修改
     }, wait);
   }
 }

至此一个基本的防抖函数就已经实现了，这个函数已经很是非常完善了。

立即执行

接下来再增加一个功能，如果我们不希望非要等到事件停止触发后才执行，希望立刻执行函数，然后等到停止触发 n 秒后，才重新触发执行。

那么这个功能怎么做呢，其实可以这样想，我们可以传入一个参数immediate，代表是否想要立即执行，如果传递了immediate,则立即执行一次函数，然后设置一个定时器，时间截止后将定时器设置为null，下次进入函数时先判断定时器是否为null，然后决定是否再次执行。

 const debounce = function(func, wait, immediate) {
   let res, timeout, context, args;
 
   const debounced = function() {
     context = this
     args = arguments
     // 如果已经设置了setTimeout，则重新进行设置
     if(timeout) clearTimeout(timeout)
     // 判断是否为立即执行
     if(immediate) {
       let runNow = !timeout
       // 设置定时器，指定时间后设置为null
       timeout = setTimeout(function() {
         timeout = null
       }, wait)
       // 如果timeout已经为null（已到期），则执行函数
       // 保存执行结果，用于函数返回
       if(runNow) res = func.apply(context, args)
     } else {
       // 如果没有设置立即执行，则设置定时器
       timeout = setTimeout(function() {
         func.apply(context, args)
       }, wait)
     }
     return res
   }
 
   return debounced
 }

其实上面的实现是两种完全不同的触发方式，先来看一下流程图：

黑色箭头为触发动作，红色箭头为执行动作。

非立即执行

立即执行

来看一下执行流程： 首先如果immediate为true的情况：

第一次执行：timeout为null，则runNow为true，然后设置一个定时器，在指定的时间后设置timeout为null，这也就代表设置执行的间隔时间，最后判断runNow是否执行函数。

第二次执行：

• 情况一：已超过设置时间：如果第二次触发执行已经超过设置的时间，此时timeout已经被定时器设置为null，那么进入debounced函数后，runNow为true，重新设置定时器，然后执行函数。
• 情况二：未超过设置时间：因为没有超过设置时间，所以timeout并未被定时器设置为null，那么runNow为false，由于timeout的定时器已经被清除，所以重置定时器，不会执行函数。

再来看一下immediate为false的情况：

其实这种情况和我们之前设置的是一样的，没有超过设置时间，则重置定时器，定时器在到达指定时间后自动执行一次函数。

两者之间最大的区别是：立即执行的功能会在第一次触发函数的时候执行一次，下次触发如果已到达设置时间，则直接执行一次。而非立即执行的功能第一次触发函数时只会设置一个定时器，时间到达后自动执行，如果在设置时间内触发只会重置定时器，永远不会立即执行函数。

取消

再增加一个需求：如果想要取消debounce函数怎么办，比如 debounce 的时间间隔是 10 秒钟，immediate 为 true，这样只有等 10 秒后才能重新触发事件，如果有一个取消功能，点击后取消防抖，再去触发，就可以立刻执行了。

 debounced.cancel = function() {
     // 删除定时器
     clearTimeout(timeout);
     // 设置timeout为null
     timeout = null;
 };

只需要将定时器清除，设置timeout为null即可，因为如果immediate 为 true会直接执行一次函数，然后重新设置定时器 😂

完整实现：

最后完整的防抖函数如下：

 function debounce(func, wait, immediate) {
   let res, timeout, context, args;
 
   const debounced = function () {
       context = this;
       args = arguments;
 
       if (timeout) clearTimeout(timeout);
       if (immediate) {
           var runNow = !timeout;
           timeout = setTimeout(function(){
               timeout = null;
           }, wait)
           if (runNow) res = func.apply(context, args)
       }
       else {
           timeout = setTimeout(function(){
               func.apply(context, args)
           }, wait);
       }
       return res;
   };
 
   debounced.cancel = function() {
       clearTimeout(timeout);
       timeout = null;
   };
 
   return debounced;
 }

节流

节流也是用于减少触发执行的手段之一，但是思路和防抖是完全不一样的，

如果持续触发事件，每隔一段时间，只执行一次事件。也就是只按照设置的时间作为时间段，到达指定的时间后触发函数就会执行。没有到达指定的时间，无论如何触发函数都不会执行。

也就是没到点，无论你怎么撩，我都岿然不动 🤩

目前有两种实现方式：使用时间戳和设置定时器。

时间戳

当触发函数的时候，使用当前的时间戳与上一次触发函数所保存的时间戳相减，然后对比设置定时器的时间，决定是否执行函数。

 const throttle = function(func, wait) {
   let previous = 0, context, args;
 
   return function() {
     context = this
     args = arguments
 
     // 获取当前时间戳
     let now = +new Date()
     // 判断当前时间戳与上一次触发的时间差值是否大于等于指定时间
     if((now - previous) >= wait) {
       func.apply(context, args)
       // 更新时间戳
       previous = now
     }
   }
 }

值得注意的是：js中可以在某个元素前使用 '+' 号，这个操作是将该元素转换成Number类型，如果转换失败，那么将得到 NaN。

+new Date() 将会调用 Date.prototype 上的 valueOf() 方法，根据MDN，Date.prototype.value方法等同于Date.prototype.getTime()。

 console.log(+new Date('2022-08-17'));
 console.log(new Date('2022-08-17').getTime());
 console.log(new Date('2022-08-17').valueOf());
 console.log(new Date('2022-08-17') * 1);
 // 结果都是相同的

设置定时器

设置定时器的实现思路是：在第一次触发时设置一个定时器，在指定时间之后设置变量为null，下次触发函数判断变量是否为null，来决定是否执行函数。

const throttle = function(func, wait) {
  let timeout, context, args;
 
  return function() {
    context = this
    args = arguments
    // 允许执行
    if(!timeout) {
      // 设置定时器，到达时间后设置timeout为null
      timeout = setTimeout(function() {
        timeout = null
        func.apply(context, args)
      }, wait)
    }
  }
}

以上两种方式均可以满足一个基本的节流函数的写法，但是两种写法还是有一定的区别的：

1. 第一种事件会立刻执行，第二种事件会在 n 秒后第一次执行
2. 第一种事件停止触发后不会再执行事件，第二种事件停止触发后依然会再执行一次事件

既然执行时的行为不同，那么有没有办法将两者结合呢？

两者结合

将两者结合起来是要实现一个既能开始时执行一次函数，又能结束时再执行一次函数！

思路是这样的：如果触发函数时没有到达指定时间，则设置定时器，如果已经到达设置的时间，则直接进行执行。

function throttle(func, wait) {
  let timeout, context, args, previous = 0;
 
  const later = function() {
      // 定时器执行时更新时间戳
      previous = +new Date();
      timeout = null;
      // 执行函数
      func.apply(context, args)
  };
 
  const throttled = function() {
      let now = +new Date();
      //下次触发 func 剩余的时间
      let remaining = wait - (now - previous);
      context = this;
      args = arguments;
      // 如果没有剩余的时间了或者更改了系统时间
      if (remaining <= 0 || remaining > wait) {
          // 清空定时器及timeout
          if (timeout) {
              clearTimeout(timeout);
              timeout = null;
          }
          // 更新时间戳变量
          previous = now;
          func.apply(context, args);
      } else if (!timeout) {
          // 处理还没有到达指定时间的触发行为
          // 此处设置定时器时间要设置剩余的时间，与上文中防抖函数中有区别
          timeout = setTimeout(later, remaining);
      }
  };
  return throttled;
}

还是依旧缕一下思路：

第一次触发 throttled 时，因为 previous 为 0 ，所以remaining <= 0这个条件成立，执行func函数，并且重置定时器及变量，最后将previous跟更新为当前时间。

第二次触发：

1. 未到达指定时间：如果没有到达指定时间，那么remaining为正数，所以不会进入remaining <= 0这个执行语句，而是会设置定时器。不会执行函数。
2. 到达指定时间：remaining为负数，执行函数，同第一次触发。

同样在定时器执行时，也会更新previous和timeout的值。

其实核心在于remaining这个变量的运算。

控制执行时机

又又又来了一个需求，如果希望能够控制首次和末次要不要执行怎么办？

可以传递第三个参数：

• leading：false 表示禁用第一次执行
• trailing: false 表示禁用停止触发的回调

function throttle(func, wait, options = {}) { //修改
  let timeout, context, args, previous = 0;
 
  const later = function() {
      previous = options.leading === false ? 0 : +new Date(); //修改
      timeout = null;
      func.apply(context, args);
      // 清空作用域及参数变量
      if (!timeout) context = args = null; //修改
  };
 
  const throttled = function() {
      let now = +new Date();
      // 如果是首次触发，并且设置首次不执行函数。那么将previous与now进行同步
      // now 与 previous 相减不小于0，则不会执行函数
      if (!previous && options.leading === false) previous = now; // 新增
      let remaining = wait - (now - previous);
      context = this;
      args = arguments;
      if (remaining <= 0 || remaining > wait) {
          if (timeout) {
              clearTimeout(timeout);
              timeout = null;
          }
          previous = now;
          func.apply(context, args);
          // 清空作用域及参数变量
          if (!timeout) context = args = null; //修改
      } else if (!timeout && options.trailing !== false) { // 修改
          timeout = setTimeout(later, remaining);
      }
  };
  return throttled;
}

我们要注意的是实现中有这样一个问题：

那就是 leading：false 和 trailing: false 不能同时设置。因为如果同时设置，那么就是既不开始触发也不结束时触发，那么函数将不会正常执行。

其实核心还是关于时间戳的加减法，无非就是根据功能来设置时间戳而已。

取消

与防抖函数的取消功能基本相同，重置各个作用变量：

throttled.cancel = function() {
    clearTimeout(timeout);
    previous = 0;
    timeout = null;
}

完整实现

function throttle(func, wait, options = {}) {
  let timeout, context, args, previous = 0;
 
  const later = function() {
      previous = options.leading === false ? 0 : +new Date();
      timeout = null;
      func.apply(context, args);
      if (!timeout) context = args = null; 
  };
 
  const throttled = function() {
      let now = +new Date();
      if (!previous && options.leading === false) previous = now;
      let remaining = wait - (now - previous);
      context = this;
      args = arguments;
      if (remaining <= 0 || remaining > wait) {
          if (timeout) {
              clearTimeout(timeout);
              timeout = null;
          }
          previous = now;
          func.apply(context, args);
          if (!timeout) context = args = null;
      } else if (!timeout && options.trailing !== false) {
          timeout = setTimeout(later, remaining);
      }
 
      throttled.cancel = function() {
          clearTimeout(timeout);
          previous = 0;
          timeout = null;
      }
  };
  return throttled;
}

这也是underscore.js中节流的实现方式。

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