目錄

• HTML繪圖屆的前輩：SVG
• Canvas的渲染模式
• Dom：駐留模式
• Canvas：快速模式
• Canvas的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)
• 總結(jié)

HTML繪圖屆的前輩：SVG

Canvas是HTML5時(shí)代引入的“新”標(biāo)簽。與很多標(biāo)簽不同，Canvas不具有自己的行為，只將一組API 展現(xiàn)給客戶端 JavaScript ，讓開發(fā)者使用腳本把想繪制的東西畫到一張畫布上。

在HTML5之前，人們通常使用SVG來(lái)在頁(yè)面上繪制出圖形。SVG使用XML來(lái)定義圖形，就像使用HTML標(biāo)簽和樣式定義DIV一樣，我們也可以將一個(gè)空白的DIV想象為長(zhǎng)方形的SVG，兩者的設(shè)計(jì)思想是相通的，SVG的本質(zhì)就是一個(gè)DOM元素。而Canvas則不同，Canvas提供的是 JavaScript 的繪圖 API，而不是像 SVG那樣使用XML 描述繪圖，通過JavaScript API直接完成繪制，比起修改XML來(lái)說要更簡(jiǎn)便、更直接。

除了定義的方式不同，Canvas和DOM（當(dāng)然也包含SVG）的差異更多的體現(xiàn)在瀏覽器的渲染方式上。

瀏覽器在做頁(yè)面渲染時(shí)，Dom元素是作為矢量圖進(jìn)行渲染的。每一個(gè)元素的邊距都需要單獨(dú)處理，瀏覽器需要將它們?nèi)继幚沓上袼夭拍茌敵龅狡聊簧希?jì)算量十分龐大。當(dāng)頁(yè)面上內(nèi)容非常多，存在大量DOM元素的時(shí)候，這些內(nèi)容的渲染速度就會(huì)變得很慢。

（Canvas）

而Canvas與DOM的區(qū)別則是Canvas的本質(zhì)就是一張位圖，類似img標(biāo)簽，或者一個(gè)div加了一張背景圖（background-image）。所以，DOM那種矢量圖在渲染中存在的問題換到Canvas身上就完全不同了。在渲染Canvas時(shí)，瀏覽器只需要在JavaScript引擎中執(zhí)行繪制邏輯，在內(nèi)存中構(gòu)建出畫布，然后遍歷整個(gè)畫布里所有像素點(diǎn)的顏色，直接輸出到屏幕就可以了。不管Canvas里面的元素有多少個(gè)，瀏覽器在渲染階段也僅需要處理一張畫布。

然而這樣更加強(qiáng)大的功能，不可避免的讓使用canvas渲染有很高的門檻。Google Docs在構(gòu)建Canvas的過程中重新定義了往常已經(jīng)被人們所熟悉的內(nèi)容，例如精確定位、文本選擇、拼寫檢查、重畫調(diào)優(yōu)等。為什么更多開發(fā)者還是選擇了接納Canvas這個(gè)門檻更高的技術(shù)路線呢？這就得回到Canvas的最大優(yōu)勢(shì)：渲染性能。

Canvas的渲染模式

這里的渲染是指瀏覽器將頁(yè)面的代碼呈現(xiàn)為屏幕上內(nèi)容的過程。Canvas和Dom的渲染模式完全不同，搞清楚這個(gè)差異對(duì)理解Canvas的性能優(yōu)勢(shì)至關(guān)重要。

Dom：駐留模式

駐留模式（Retained Mode）是Dom在瀏覽器中的渲染模式。下圖粗略展示了這一過程的工作流程。

(駐留模式)

DOM的核心是標(biāo)簽，一種文本標(biāo)記型語(yǔ)言，多樣性很強(qiáng)且多個(gè)標(biāo)簽之間存在各種關(guān)聯(lián)（如在同一個(gè)DIV下設(shè)置為float的子DIV）。瀏覽器為了更好的處理這些DOM元素，減少對(duì)繪制API的調(diào)用，就設(shè)計(jì)了一套將中間結(jié)果存放于內(nèi)存的“駐留模式”。首先，瀏覽器會(huì)將解析DOM相關(guān)的全部?jī)?nèi)容（包含HTML標(biāo)簽、樣式和JavaScript），將其轉(zhuǎn)化為場(chǎng)景（scene）和模型（model）存儲(chǔ)到內(nèi)存中，然后再調(diào)用系統(tǒng)的繪制API（如Windows程序員熟悉的GDI/GDI+），把這些中間產(chǎn)物繪制到屏幕。

駐留模式通過場(chǎng)景和模型緩存減少了對(duì)繪制API的調(diào)用頻次，將性能壓力轉(zhuǎn)移到場(chǎng)景和模型生成階段，即瀏覽器需要根據(jù)DOM上下文和BOM中的尺寸數(shù)據(jù)，“自行判斷”每一個(gè)元素的繪制結(jié)果。

Canvas：快速模式

Canvas采用了和DOM不同的快速模式（Immediate Mode），讓我們先來(lái)看看快速模式是如工作的：

（快速模式）

Canvas的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

上面介紹的兩種不同的模式直接造成了Dom和Canvas的性能差異。對(duì)于使用快速模式渲染的Canvas而言，瀏覽器的每次重繪都是基于代碼的，不存在能讓處理流程變慢的多層解析，所以它真的很快。除了快之外，Canvas的靈活性也大大超出DOM。我們可以通過代碼精確的控制如何、何時(shí)繪制出我們想要的效果。

在資源消耗上，DOM的駐留模式意味著場(chǎng)景中每增加一點(diǎn)東西就需要額外消耗一些內(nèi)存，而Canvas并沒有這個(gè)問題。這個(gè)差異會(huì)隨著頁(yè)面元素的數(shù)量增多而愈加明顯。以B端的企業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景為例，表單那種數(shù)據(jù)量比較小的場(chǎng)景，不同渲染模式帶來(lái)的效果差異并不明顯；但在工業(yè)制造、金融財(cái)會(huì)等類Excel電子表格操作的場(chǎng)景下，單元格數(shù)量動(dòng)輒便是上百萬(wàn)（5萬(wàn)行x 20列）甚至上億個(gè)，瀏覽器需要對(duì)表格所有單元格本身內(nèi)容進(jìn)行渲染，同時(shí)還涉及到豐富的數(shù)據(jù)處理，情況就完全不同了。

（Web頁(yè)面上的電子表格，包含1百萬(wàn)個(gè)單元格）

在Canvas出現(xiàn)之前，在前端渲染表格時(shí)只能通過構(gòu)建復(fù)雜的DOM來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式下，瀏覽器的性能成為了Web應(yīng)用瓶頸，讓很多開發(fā)者放棄了在瀏覽器上實(shí)現(xiàn)電子表格的想法。

在Canvas出現(xiàn)后，快速模式帶來(lái)的性能優(yōu)勢(shì)無(wú)疑是一個(gè)巨大的亮點(diǎn)，大量、復(fù)雜的DOM渲染處理帶來(lái)的性能問題終于有了解決途徑。

回到電子表格的應(yīng)用場(chǎng)景，業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)了使用Canvas繪制畫布的表格組件，這類組件在渲染數(shù)據(jù)層時(shí)不僅無(wú)需重復(fù)創(chuàng)建和銷毀DOM元素，在畫布的繪制過程中，也比Dom元素渲染的限制更少。除了表格之外，Canvas也為數(shù)字孿生可視化大屏、頁(yè)面游戲等場(chǎng)景帶來(lái)了變革。

（數(shù)字孿生大屏，精確控制各種形狀、樣式）

總結(jié)

總結(jié)一下，在渲染模式上，Canvas站在了DOM的對(duì)面，瀏覽器對(duì)其內(nèi)容一無(wú)所知，一切渲染的權(quán)利回到了開發(fā)者的手上，這個(gè)改變帶來(lái)了顯著的性能優(yōu)勢(shì)。此外，我們可以使用Canvas繪制種類更為豐富的UI元素，如線形、特殊圖形等，通過畫法邏輯，還可以實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的UI界面渲染，解決了瀏覽器差異造成的樣式誤差，讓更多應(yīng)用場(chǎng)景可以順利遷移到Web平臺(tái)上來(lái)。

參考資料：

· Canvas的Wiki介紹

· Canvas社區(qū)

· 基于Canvas表格組件 SpreadJS

到此這篇關(guān)于HTML-Canvas的優(yōu)越性能以及實(shí)際應(yīng)用的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Canvas性能及應(yīng)用內(nèi)容請(qǐng)搜索以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持！