原生 canvas 如何实现大屏?
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
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。
"pnpm": {"overrides": {"@antv/g6": "4.7.10"}}
复制代码"resolutions": {"@antv/g6": "4.7.10"
},
复制代码启动
- clone项目
git clone https://github.com/lxfu1/large-screen-visualization.git
复制代码- 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,
});
复制代码状态更新：
import { state } from "src/models";state.selected = e.item?.getModel() as NodeConfig;
复制代码状态消费：
import { useSnapshot } from "valtio";
import { state } from "src/models";export const BarComponent = () => {const snap = useSnapshot(state);console.log(snap.selected)
}
复制代码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;}};
};
复制代码 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);});
});
复制代码可以看出，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();
复制代码分片渲染
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 MacBook Pro 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-ignorepromise.abort = () => {isAbort = true;};port2.postMessage("");return promise;};
复制代码 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;
复制代码自动化部署
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 branchenv:CI: falsePUBLIC_URL: '/large-screen-visualization'jobs:deploy:runs-on: ubuntu-lateststeps:- uses: actions/checkout@v3- run: yarn- run: yarn build- name: Deployuses: peaceiris/actions-gh-pages@v3with:github_token: ${{ secrets.GITHUB_TOKEN }}publish_dir: ./build
复制代码总结
写文档不易，如果看完有收获，记得给个小星星！欢迎大家 PR！
- Ant Design Charts
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