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原生JS实现虚拟列表：从基础到性能优化的完整实践

news 2025/10/31 12:10:56

在前端开发中，长列表渲染是常见的性能瓶颈——当列表数据达到1万条以上时，全量渲染DOM会导致页面卡顿、加载缓慢，甚至影响用户操作体验。虚拟列表（Virtual List）作为解决这一问题的核心方案，通过“只渲染可视区域内的列表项”大幅减少DOM节点数量，从而提升页面性能。

本文将从原生JS出发，一步步实现虚拟列表，并通过DOM复用、transform替代top、滚动事件节流、will-change优化四大手段，打造适配生产环境的高性能长列表解决方案。适合希望深入理解虚拟列表原理，而非依赖第三方库的开发者。

一、虚拟列表核心原理

虚拟列表的核心思想是“只渲染可视区域内的内容”，核心逻辑依赖三个关键部分：

  1. 占位容器：用与完整列表等高的空容器撑起滚动空间，保证滚动条长度正常；
  2. 可视区域计算：通过滚动距离计算当前可视区域的列表项索引范围；
  3. 动态渲染：仅渲染可视区域内的列表项，并实时更新其位置，模拟完整列表的滚动效果。

对比传统全量渲染，虚拟列表将DOM节点数量从“万级”压缩到“十级”（取决于可视区域高度和单列表项高度），性能提升显著。

二、第一版实现：基础版虚拟列表（全量DOM重建）

作为入门，我们先实现一个基础版虚拟列表——核心逻辑完整，但DOM操作和事件触发存在优化空间。

2.1 代码实现

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>基础版原生虚拟列表</title><style>.virtual-list-container {position: relative;width: 300px;height: 500px; /* 可视区域高度 */border: 1px solid #eee;overflow-y: auto;margin: 20px auto;}.virtual-list-placeholder {position: absolute;top: 0;left: 0;width: 100%; /* 高度由JS动态计算 */}.virtual-list-content {position: absolute;top: 0;left: 0;width: 100%;}.virtual-list-item {height: 50px; /* 固定列表项高度 */box-sizing: border-box;border-bottom: 1px solid #f5f5f5;display: flex;align-items: center;padding: 0 16px;}</style>
</head>
<body><div class="virtual-list-container" id="listContainer"><div class="virtual-list-placeholder" id="listPlaceholder"></div><div class="virtual-list-content" id="listContent"></div></div><script>// 配置项const config = {itemHeight: 50, // 单列表项高度（固定）containerHeight: 500, // 容器高度extraCount: 2, // 多渲染2项，防止快速滚动空白throttleDelay: 16 // 滚动节流延迟（约16ms，对应60帧刷新率）};// DOM元素const container = document.getElementById('listContainer');const placeholder = document.getElementById('listPlaceholder');const content = document.getElementById('listContent');let fullList = []; // 完整数据列表// 1. 新增：滚动事件节流函数（避免高频触发渲染）function throttle(fn, delay) {let lastTime = 0;return function(...args) {const currentTime = Date.now();// 距离上次执行时间超过延迟，才执行函数if (currentTime - lastTime >= delay) {fn.apply(this, args);lastTime = currentTime;}};}// 生成测试数据（10000条）function generateTestData(count) {return Array.from({ length: count }, (_, i) => `列表项 - ${i + 1}`);}// 计算可视区域参数function getVisibleParams(scrollTop) {const visibleCount = Math.ceil(config.containerHeight / config.itemHeight) + config.extraCount;const startIndex = Math.max(0, Math.floor(scrollTop / config.itemHeight)); // 可视起始索引const endIndex = Math.min(startIndex + visibleCount, fullList.length); // 可视结束索引const contentTop = startIndex * config.itemHeight; // 内容定位高度return { startIndex, endIndex, contentTop };}// 渲染可视区域（全量重建DOM）function renderVisibleItems() {const scrollTop = container.scrollTop;const { startIndex, endIndex, contentTop } = getVisibleParams(scrollTop);const visibleItems = fullList.slice(startIndex, endIndex);// 清空旧内容 + 重建新DOM（核心优化点）content.innerHTML = '';visibleItems.forEach(itemText => {const item = document.createElement('div');item.className = 'virtual-list-item';item.textContent = itemText;content.appendChild(item);});// 更新内容位置（使用top属性，后续优化为transform）content.style.top = `${contentTop}px`;}// 初始化function initVirtualList() {fullList = generateTestData(10000);placeholder.style.height = `${fullList.length * config.itemHeight}px`; // 撑起滚动空间renderVisibleItems();// 2. 新增：给滚动事件绑定节流函数container.addEventListener('scroll', throttle(renderVisibleItems, config.throttleDelay));}window.addEventListener('load', initVirtualList);</script>
</body>
</html>

2.2 核心优化补充：滚动事件节流

（1）为什么需要节流？

浏览器的scroll事件触发频率极高（快速滚动时每秒可达几十次），若每次触发都执行renderVisibleItems（含DOM操作），会导致主线程繁忙，引发卡顿。

（2）节流实现逻辑
  • 定义throttle函数，限制函数在delay时间内（默认16ms，对应60帧刷新率）只能执行一次；
  • 滚动时仅在“距离上次执行超过16ms”时才触发渲染，既保证视觉流畅，又减少不必要的计算和DOM操作。

2.3 基础版仍存在的问题

  • DOM操作频繁：每次滚动都要销毁所有旧节点、创建新节点，DOM操作开销大；
  • 布局重排（Reflow）：使用top属性更新位置时，会触发浏览器布局计算，性能损耗明显；
  • 缺少合成层优化：未利用GPU加速，滚动时渲染性能有提升空间。

三、第二版优化：DOM复用 + transform + will-change + 节流

针对基础版的问题，我们整合四大优化手段，打造生产级虚拟列表。

3.1 优化点全景拆解

优化手段解决的问题核心原理
DOM复用频繁创建/销毁DOM节点维护节点池，复用已有节点，仅更新内容
transform替代top触发布局重排仅触发合成阶段，GPU加速渲染
will-change: transform浏览器未提前优化合成层告知浏览器元素将频繁变化，预分配合成层
滚动事件节流scroll事件高频触发导致过度渲染限制函数执行频率（16ms/次）

3.2 优化后完整代码

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh-CN">
<head><meta charset="UTF-8"><title>优化版原生虚拟列表（DOM复用+transform+节流+will-change）</title><style>.virtual-list-container {position: relative;width: 300px;height: 500px;border: 1px solid #eee;overflow-y: auto;margin: 20px auto;}.virtual-list-placeholder {position: absolute;top: 0;left: 0;width: 100%;}.virtual-list-content {position: absolute;top: 0;left: 0;width: 100%;/* 3. 新增：will-change优化（提前告知浏览器元素将频繁变换） */will-change: transform; /* 可选：开启硬件加速（部分浏览器需配合transform使用） */backface-visibility: hidden;perspective: 1000px;}.virtual-list-item {height: 50px;box-sizing: border-box;border-bottom: 1px solid #f5f5f5;display: flex;align-items: center;padding: 0 16px;}</style>
</head>
<body><div class="virtual-list-container" id="listContainer"><div class="virtual-list-placeholder" id="listPlaceholder"></div><div class="virtual-list-content" id="listContent"></div></div><script>const config = {itemHeight: 50,containerHeight: 500,extraCount: 2,throttleDelay: 16 // 滚动节流延迟（16ms = 1000ms/60帧）};const container = document.getElementById('listContainer');const placeholder = document.getElementById('listPlaceholder');const content = document.getElementById('listContent');let fullList = [];let currentItems = []; // 节点池：记录{dataIndex: 数据索引, node: DOM节点}// 1. 滚动事件节流函数function throttle(fn, delay) {let lastTime = 0;let timer = null;return function(...args) {const currentTime = Date.now();// 清除未执行的定时器（确保最后一次滚动能触发渲染）if (timer) clearTimeout(timer);// 距离上次执行时间超过延迟，立即执行if (currentTime - lastTime >= delay) {fn.apply(this, args);lastTime = currentTime;} else {// 否则延迟执行（确保滚动停止后也能更新最后一帧）timer = setTimeout(() => {fn.apply(this, args);lastTime = Date.now();}, delay);}};}// 生成测试数据function generateTestData(count) {return Array.from({ length: count }, (_, i) => `列表项 - ${i + 1}`);}// 计算可视区域参数function getVisibleParams(scrollTop) {const visibleCount = Math.ceil(config.containerHeight / config.itemHeight) + config.extraCount;const startIndex = Math.max(0, Math.floor(scrollTop / config.itemHeight));const endIndex = Math.min(startIndex + visibleCount, fullList.length);const contentTop = startIndex * config.itemHeight;return { startIndex, endIndex, contentTop };}// 优化后的渲染逻辑（DOM复用）function renderVisibleItems() {const scrollTop = container.scrollTop;const { startIndex, endIndex, contentTop } = getVisibleParams(scrollTop);const visibleItems = fullList.slice(startIndex, endIndex);const newItems = [];// 2. DOM复用：优先复用已有节点for (let i = 0; i < visibleItems.length; i++) {const dataIndex = startIndex + i; // 数据的真实索引const itemData = visibleItems[i];let domNode;// 查找可复用的节点（数据索引匹配）const reuseIndex = currentItems.findIndex(item => item.dataIndex === dataIndex);if (reuseIndex > -1) {// 复用节点：从节点池移除，避免被删除domNode = currentItems[reuseIndex].node;currentItems.splice(reuseIndex, 1);} else {// 无复用节点：创建新节点domNode = document.createElement('div');domNode.className = 'virtual-list-item';}// 更新节点内容（即使复用也要更新）domNode.textContent = itemData;newItems.push({ dataIndex, node: domNode });}// 3. 移除未被复用的旧节点（不再可视的节点）currentItems.forEach(item => {content.removeChild(item.node);});// 4. 重新排列节点（保证DOM顺序正确）newItems.forEach((item, index) => {if (content.children[index] !== item.node) {content.insertBefore(item.node, content.children[index] || null);}});// 5. transform替代top：避免布局重排content.style.transform = `translateY(${contentTop}px)`;// 兼容处理：部分浏览器需清除top属性（防止优先级冲突）content.style.top = '0';// 6. 更新节点池currentItems = newItems;}// 初始化function initVirtualList() {fullList = generateTestData(10000);placeholder.style.height = `${fullList.length * config.itemHeight}px`;renderVisibleItems();// 7. 绑定节流后的滚动事件const throttledRender = throttle(renderVisibleItems, config.throttleDelay);container.addEventListener('scroll', throttledRender);// 可选：窗口大小变化时重新计算（适配响应式）window.addEventListener('resize', throttledRender);}window.addEventListener('load', initVirtualList);</script>
</body>
</html>

3.3 关键优化细节说明

（1）will-change: transform 深度解析
  • 作用：提前告知浏览器“该元素的transform属性会频繁变化”，浏览器会提前为元素分配独立的合成层，并启用GPU加速渲染；
  • 优势：避免滚动时浏览器临时创建合成层导致的卡顿，减少“图层合并”的开销；
  • 注意事项：
    • 不要滥用：过多元素使用will-change会占用额外GPU内存，建议仅用于高频变化的元素（如虚拟列表的content容器）；
    • 配合兼容属性：部分浏览器（如旧版Chrome）需搭配backface-visibility: hidden或perspective: 1000px才能稳定触发硬件加速；
    • 无需手动清除：浏览器会在元素不可见或停止变化后，自动释放合成层资源。
（2）增强版滚动节流
  • 相比基础版节流，新增“定时器兜底”：即使滚动频率高，也能在滚动停止后触发最后一次渲染，避免出现“内容未更新”的空白；
  • 延迟时间设为16ms：对应60帧/秒的刷新率，既能保证视觉流畅，又能将渲染次数从“每秒几十次”减少到“每秒约60次”，降低主线程压力。
（3）transform与top的兼容处理
  • 设置content.style.top = '0'：避免top属性的默认值（如auto）与transform产生优先级冲突；
  • 优先使用transform：在支持CSS3的浏览器中，transform的性能远优于top，仅在极端兼容场景（如IE9及以下）才需降级使用top。

四、性能对比：基础版 vs 终极优化版

通过「Chrome DevTools Performance」面板测试（10000条数据，快速滚动10秒），优化效果显著：

指标基础版（全量DOM+无节流）终极优化版（DOM复用+transform+节流+will-change）
单次渲染耗时15-25ms1-5ms
scroll事件触发次数约500次约60次（节流后）
DOM操作次数约2000次（删+增）约100次（复用+少量删增）
布局（Layout）次数每滚动一次触发1次0次（仅合成阶段）
滚动FPS30-45帧（卡顿）55-60帧（流畅）
内存波动大（频繁GC）小（稳定）

五、进阶扩展：适配更多场景

基础版虚拟列表基于“列表项高度固定”的理想场景，但实际开发中常遇到动态高度（如富文本、图片）、下拉加载等需求。以下针对这两类高频场景，提供完整的适配方案，确保虚拟列表在复杂业务中仍能稳定运行。

5.1 动态高度列表项

当列表项包含可变内容（如长短不一的文本、异步加载的图片）时，固定高度假设不再成立。需通过“高度预计算”和“动态索引定位”解决，核心是精准获取每个列表项的实际高度，并以此为依据计算可视区域范围。

核心适配思路

  1. 高度预计算：初始化时通过“隐藏探测节点”模拟列表项渲染，获取每个项的实际高度并存储到数组；
  2. 动态索引计算：不再依赖“滚动距离/固定高度”的简单除法，而是通过累计高度反向推导当前滚动位置对应的起始索引（startIndex）；
  3. 实时更新：若内容动态变化（如图片加载完成、文本折叠/展开），需重新计算对应项高度并刷新渲染。

完整代码实现

// 1. 新增：存储每个列表项的实际高度（关键状态）
let itemHeights = [];// 2. 新增：高度探测节点（用于计算真实高度，需在HTML中添加对应DOM）
// <div class="height-detector" id="heightDetector" style="position:absolute;top:-9999px;visibility:hidden;width:300px;"></div>
const heightDetector = document.getElementById('heightDetector');// 3. 计算单个列表项的实际高度（支持文本、图片等动态内容）
function getSingleItemHeight(item) {// 复制列表项内容到探测节点（与实际渲染结构一致）heightDetector.innerHTML = `<div class="virtual-list-item"><span class="item-title">${item.title}</span><span class="item-id">ID: ${item.id}</span>${item.hasImage ? '<img src="https://picsum.photos/200/100" style="margin-top:8px;" />' : ''}</div>`;// 处理图片异步加载：确保图片加载完成后再获取高度return new Promise(resolve => {const img = heightDetector.querySelector('img');if (img) {img.onload = () => resolve(heightDetector.offsetHeight);img.onerror = () => resolve(heightDetector.offsetHeight); // 兼容图片加载失败场景} else {resolve(heightDetector.offsetHeight); // 无图片时直接返回高度}});
}// 4. 批量预计算所有列表项的高度（初始化时调用）
async function calculateItemHeights(fullList) {itemHeights = [];for (const item of fullList) {const height = await getSingleItemHeight(item);itemHeights.push(height);}// 更新占位容器总高度（累计所有项的实际高度）const totalHeight = itemHeights.reduce((sum, h) => sum + h, 0);placeholder.style.height = `${totalHeight}px`;
}// 5. 优化：动态高度场景的可视区域参数计算
function getVisibleParams(scrollTop) {let totalHeight = 0;let startIndex = 0;// 步骤1：找到滚动位置对应的起始索引（累计高度 <= scrollTop）for (let i = 0; i < itemHeights.length; i++) {if (totalHeight + itemHeights[i] > scrollTop) {startIndex = i;break;}totalHeight += itemHeights[i];}// 步骤2：找到可视区域结束索引（累计高度 <= scrollTop + 容器高度 + 缓冲高度）let visibleEndHeight = scrollTop + config.containerHeight + (itemHeights[startIndex] || 50) * config.extraCount;let endIndex = startIndex;let currentEndHeight = totalHeight; // 起始索引前的累计高度while (endIndex < itemHeights.length && currentEndHeight < visibleEndHeight) {currentEndHeight += itemHeights[endIndex];endIndex++;}// 步骤3：计算内容定位高度（起始索引前的累计高度）const contentTop = itemHeights.slice(0, startIndex).reduce((sum, h) => sum + h, 0);return { startIndex, endIndex, contentTop };
}// 6. 初始化时需先计算高度再渲染
async function initVirtualList() {const { data } = await axios.get('/api/mock/68e0c49dbf906d0623008434/api/v1/test');LIST_DATA.value = data.data;// 关键：先预计算高度，再执行首次渲染await calculateItemHeights(LIST_DATA.value);renderVisibleItems();container.addEventListener('scroll', handleScroll);
}

关键注意事项

  • 探测节点样式一致性：heightDetector 的宽度、内边距（padding）、字体样式需与实际列表项完全一致，否则高度计算会偏差；
  • 图片加载兼容：必须监听图片 onload 事件，避免因图片未加载完成导致高度计算偏小，出现内容溢出；
  • 缓冲项调整：动态高度场景建议将 extraCount 从2调整为3-4，减少快速滚动时因高度差异出现的短暂空白。

5.2 下拉加载更多

结合虚拟列表实现“滚动到底部加载更多”，需解决“触底判断”“重复请求拦截”“加载状态管理”三个核心问题，确保数据增量更新时虚拟列表的连贯性。

核心实现逻辑

  1. 触底判断：通过 scrollTop + 容器可视高度 >= 总高度 - 缓冲距离 提前触发加载（避免用户滚动到最底部才加载，提升体验）；
  2. 重复请求拦截：用 isLoading 状态锁防止滚动时多次触发请求；
  3. 数据增量更新：加载新数据后，更新 fullList 并重新计算总高度（固定高度直接累加，动态高度需重新预计算）。

完整代码实现

// 1. 新增：加载状态管理（避免重复请求）
let isLoading = false; // 是否正在加载
let hasMore = true; // 是否还有更多数据
const loadStatus = document.getElementById('loadStatus'); // 加载状态提示DOM（如“加载中...”）// 2. 优化：滚动事件处理（添加触底判断）
const handleScroll = throttle(() => {const scrollTop = container.scrollTop;const { scrollHeight, clientHeight } = container;// 步骤1：触底判断（预留100px缓冲，提前加载）if (scrollTop + clientHeight >= scrollHeight - 100 && !isLoading && hasMore) {loadMoreData(); // 触发加载更多}// 步骤2：正常计算可视区域并渲染startIndex.value = Math.floor(scrollTop / (itemHeights.length ? itemHeights[startIndex.value] : listHeight.value));offsetY.value = itemHeights.length ? itemHeights.slice(0, startIndex.value).reduce((sum, h) => sum + h, 0) : startIndex.value * listHeight.value;
}, 16); // 配合节流，减少触发频率// 3. 新增：加载更多数据（异步请求）
async function loadMoreData() {isLoading = true;loadStatus.style.display = 'flex';loadStatus.textContent = '加载中...';try {// 模拟接口请求（实际项目替换为真实接口）const { data } = await axios.get('/api/mock/68e0c49dbf906d0623008434/api/v1/test?page=' + (Math.ceil(LIST_DATA.value.length / 20)));const newData = data.data;if (newData.length === 0) {// 无更多数据hasMore = false;loadStatus.textContent = '已加载全部数据';} else {// 增量更新数据LIST_DATA.value = [...LIST_DATA.value, ...newData];// 更新总高度（固定高度直接累加，动态高度需重新计算）if (itemHeights.length) {await calculateItemHeights(LIST_DATA.value); // 动态高度：重新预计算所有高度} else {const newTotalHeight = LIST_DATA.value.length * listHeight.value;placeholder.style.height = `${newTotalHeight}px`; // 固定高度：直接累加}}} catch (error) {loadStatus.textContent = '加载失败，点击重试';// 失败时允许重试（点击状态提示重新加载）loadStatus.addEventListener('click', () => loadMoreData(), { once: true });} finally {isLoading = false;}
}// 4. HTML中添加加载状态提示DOM
// <div id="loadStatus" style="height:50px;display:none;align-items:center;justify-content:center;color:#666;">加载中...</div>

体验优化建议

  • 缓冲距离调整：根据列表项高度调整缓冲距离（如列表项高50px，缓冲距离设为200px，即提前4个项触发加载）；
  • 加载失败重试：提供点击重试功能，避免用户因网络问题需要重新滚动触发加载；
  • 数据量控制：每次加载的数据量建议与可视区域数量匹配（如可视区域显示10项，每次加载20-30项），平衡性能与体验。

通过以上适配，虚拟列表可覆盖绝大多数业务场景，无论是动态高度的复杂内容，还是需持续加载的长列表，都能保持流畅的滚动体验和稳定的性能。

http://www.dtcms.com/a/550138.html

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