记录--原生 canvas 如何实现大屏?

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记录--原生 canvas 如何实现大屏?

2023-02-01 17:06:29 来源：博客园

这里给大家分享我在网上总结出来的一些知识，希望对大家有所帮助

前言

可视化大屏该如何做？有可能一天完成吗？废话不多说，直接看效果，线上 Demo 地址 lxfu1.github.io/large-scree…。

看完这篇文章（这个项目），你将收获：

全局状态真的很简单，你只需 5 分钟就能上手
如何缓存函数，当入参不变时，直接使用缓存值
千万节点的图如何分片渲染，不卡顿页面操作
项目单测该如何写？
如何用 canvas 绘制各种图表，如何实现 canvas 动画
如何自动化部署自己的大屏网站

效果

实现

项目基于 Create React App --template typescript搭建，包管理工具使用的 pnpm ，pnpm 的优势这里不多介绍(快+节省磁盘空间)，之前在其它平台写过相关文章，后续可能会搬过来。由于项目 package.json 里面有限制包版本（最新版本的 G6 会导致 OOM，官方短时间能应该会修复），如果使用的 yarn 或 npm 的话，改为对应的 resolutions 即可。

(资料图片)

"pnpm": {    "overrides": {      "@antv/g6": "4.7.10"    }  }

"resolutions": {  "@antv/g6": "4.7.10"},

启动

clone项目

git clone https://github.com/lxfu1/large-screen-visualization.git

pnpm 安装 npm install -g pnpm
启动： pnpm start即可，建议配置 alias ，可以简化各种命令的简写 eg:p start，不出意外的话，你可以通过 http://localhost:3000/ 访问了
测试：p test
构建：p build

强烈建议大家先 clone 项目！

分析

全局状态

全局状态用的 valtio ，位于项目 src/models目录下，强烈推荐。

优点：数据与视图分离的心智模型，不再需要在 React 组件或 hooks 里用 useState 和 useReducer 定义数据，或者在 useEffect 里发送初始化请求，或者考虑用 context 还是 props 传递数据。

缺点：兼容性，基于 proxy 开发，对低版本浏览器不友好，当然，大屏应该也不会考虑 IE 这类浏览器。

import { proxy } from "valtio";import { NodeConfig } from "@ant-design/graphs";type IState = {  sliderWidth: number;  sliderHeight: number;  selected: NodeConfig | null;};export const state: IState = proxy({  sliderWidth: 0,  sliderHeight: 0,  selected: null,})；

状态更新：

import { state } from "src/models";state.selected = e.item?.getModel() as NodeConfig;

状态消费：

import { useSnapshot } from "valtio";import { state } from "src/models";export const BarComponent = () => {  const snap = useSnapshot(state);  console.log(snap.selected)}

当我们选中图谱节点的时候，由于 BarComponent 组件监听了 selected 状态，所以该组件会进行更新。有没有感觉非常简单？一些高级用法建议大家去官网查看，不再展开。

函数缓存

为什么需要函数缓存？当然，在这个项目中函数缓存比较鸡肋，为了用而用，试想，如果有一个函数计算量非常大，组件内又有多个 state 频繁更新，怎么确保函数不被重复调用呢？可能大家会想到 useMemo``useCallback等手段，这里要介绍的是 React 官方的 cache 方法，已经在 React 内部使用，但未暴露。实现上借鉴（抄袭）ReactCache，通过缓存的函数 fn 及其参数列表来构建一个 cacheNode 链表，然后基于链表最后一项的状态来作为函数 fn 与该组参数的计算缓存结果。

代码位于 src/utils/cache

interface CacheNode {  /**   * 节点状态   *  - 0：未执行   *  - 1：已执行   *  - 2：出错   */  s: 0 | 1 | 2;  // 缓存值  v: unknown;  // 特殊类型（object,fn），使用 weakMap 存储，避免内存泄露  o: WeakMap | null;  // 基本类型  p: Map | null;}const cacheContainer = new WeakMap();export const cache = (fn: Function): Function => {  const UNTERMINATED = 0;  const TERMINATED = 1;  const ERRORED = 2;  const createCacheNode = (): CacheNode => {    return {      s: UNTERMINATED,      v: undefined,      o: null,      p: null,    };  };  return function () {    let cacheNode = cacheContainer.get(fn);    if (!cacheNode) {      cacheNode = createCacheNode();      cacheContainer.set(fn, cacheNode);    }    for (let i = 0; i < arguments.length; i++) {      const arg = arguments[i];      // 使用 weakMap 存储，避免内存泄露      if (        typeof arg === "function" ||        (typeof arg === "object" && arg !== null)      ) {        let objectCache: CacheNode["o"] = cacheNode.o;        if (objectCache === null) {          objectCache = cacheNode.o = new WeakMap();        }        let objectNode = objectCache.get(arg);        if (objectNode === undefined) {          cacheNode = createCacheNode();          objectCache.set(arg, cacheNode);        } else {          cacheNode = objectNode;        }      } else {        let primitiveCache: CacheNode["p"] = cacheNode.p;        if (primitiveCache === null) {          primitiveCache = cacheNode.p = new Map();        }        let primitiveNode = primitiveCache.get(arg);        if (primitiveNode === undefined) {          cacheNode = createCacheNode();          primitiveCache.set(arg, cacheNode);        } else {          cacheNode = primitiveNode;        }      }    }    if (cacheNode.s === TERMINATED) return cacheNode.v;    if (cacheNode.s === ERRORED) {      throw cacheNode.v;    }    try {      const res = fn.apply(null, arguments as any);      cacheNode.v = res;      cacheNode.s = TERMINATED;      return res;    } catch (err) {      cacheNode.v = err;      cacheNode.s = ERRORED;      throw err;    }  };};

如何验证呢？我们可以简单看下单测，位于src/__tests__/utils/cache.test.ts：

import { cache } from "src/utils";describe("cache", () => {  const primitivefn = jest.fn((a, b, c) => {    return a + b + c;  });  it("primitive", () => {    const cacheFn = cache(primitivefn);    const res1 = cacheFn(1, 2, 3);    const res2 = cacheFn(1, 2, 3);    expect(res1).toBe(res2);    expect(primitivefn).toBeCalledTimes(1);  });});

可以看出，即使我们调用了 2 次 cacheFn，由于入参不变，fn 只被执行了一次，第二次直接返回了第一次的结果。

项目里面在做 circle 动画的时候使用了，因为该动画是绕圆周无限循环的，当循环过一周之后，后的动画和之前的完全一致，没必要再次计算对应的 circle 坐标，所以我们使用了 cache ，位于src/components/background/index.tsx。

const cacheGetPoint = cache(getPoint);  let p = 0;  const animate = () => {    if (p >= 1) p = 0;    const { x, y } = cacheGetPoint(p);    ctx.clearRect(0, 0, 2 * clearR, 2 * clearR);    createCircle(aCtx, x, y, circleR, "#fff", 6);    p += 0.001;    requestAnimationFrame(animate);  };  animate();

分片渲染

你有审查元素吗？项目背景图是通过 canvas 绘制的，并不是背景图片！通过 canvas 绘制如此多的小圆点，会不会阻碍页面操作呢？当数据量足够大的时候，是会阻碍的，大家可以把 NodeMargin 设置为 0.1 ，同时把 schduler 调用去掉，直接改为同步绘制。当节点数量在 500 W 的时候，如果没有开启切片，页面白屏时间在 MacBookPro M1 上白屏时间大概是 8.5 S；开启分片渲染时页面不会出现白屏，而是从左到右逐步绘制背景图，每个任务的执行时间在 16S 左右波动。

const schduler = (tasks: Function[]) => {    const DEFAULT_RUNTIME = 16;    const { port1, port2 } = new MessageChannel();    let isAbort = false;    const promise: Promise = new Promise((resolve, reject) => {      const runner = () => {        const preTime = performance.now();        if (isAbort) {          return reject();        }        do {          if (tasks.length === 0) {            return resolve([]);          }          const task = tasks.shift();          task?.();        } while (performance.now() - preTime < DEFAULT_RUNTIME);        port2.postMessage("");      };      port1.onmessage = () => {        runner();      };    });    // @ts-ignore    promise.abort = () => {      isAbort = true;    };    port2.postMessage("");    return promise;  };

分片渲染可以不阻碍用户操作，但延迟了任务的整体时长，是否开启还是取决于数据量。如果每个分片实际执行时间大于 16ms 也会造成阻塞，并且会堆积，并且任务执行的时候没有等，最终渲染状态和预期不一致，所以 task 的拆分也很重要。

单测

这里不想多说，大家可以运行 pnpm test看看效果，环境已经搭建好；由于项目里面用到了 canvas 所以需要 mock 一些环境，这里的 mock 可以理解为“我们前端代码跑在浏览器里运行，依赖了浏览器环境以及对应的 API，但由于单测没有跑在浏览器里面，所以需要 mock 浏览器环境”，例如项目里面设置的 jsdom、jest-canvas-mock 以及 worker 等，更多推荐直接访问 jest 官网。

// jest-dom adds custom jest matchers for asserting on DOM nodes.import "@testing-library/jest-dom";Object.defineProperty(URL, "createObjectURL", {  writable: true,  value: jest.fn(),});class Worker {  onmessage: () => void;  url: string;  constructor(stringUrl) {    this.url = stringUrl;    this.onmessage = () => {};  }  postMessage() {    this.onmessage();  }  terminate() {}  onmessageerror() {}  addEventListener() {}  removeEventListener() {}  dispatchEvent(): boolean {    return true;  }  onerror() {}}window.Worker = Worker;

自动化部署

开发过项目的同学都知道，前端编写的代码最终是要进行部署的，目前比较流行的是前后端分离，前端独立部署，通过 proxy 的方式请求后端服务；或者是将前端构建产物推到后端服务上，和后端一起部署。如何做自动化部署呢，对于一些不依赖后端的项目来说，我们可以借助 github 提供的 gh-pages 服务来做自动化部署，CI、CD 仅需配置对应的 actions 即可，在仓库 settings/pages 下面选择对应分支即可完成部署。

例如项目里面的.github/workflows/gh-pages.yml，表示当 master 分支有代码提交时，会执行对应的 jobs，并借助 peaceiris/actions-gh-pages@v3将构建产物同步到 gh-pages 分支。

name: github pageson:  push:    branches:      - master # default branch      env:  CI: false  PUBLIC_URL: "/large-screen-visualization"jobs:  deploy:    runs-on: ubuntu-latest    steps:      - uses: actions/checkout@v3      - run: yarn      - run: yarn build      - name: Deploy        uses: peaceiris/actions-gh-pages@v3        with:          github_token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}          publish_dir: ./build

本文转载于：

https://juejin.cn/post/7165564571128692773

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关键词：执行时间基本类型管理工具