HTML繪圖屆的前輩：SVG

Canvas是HTML5時代引入的“新”標簽。與很多標簽不同，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來在頁面上繪制出圖形。SVG使用XML來定義圖形，就像使用HTML標簽和樣式定義DIV一樣，我們也可以將一個空白的DIV想象為長方形的SVG，兩者的設計思想是相通的，SVG的本質就是一個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來說要更簡便、更直接。

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

瀏覽器在做頁面渲染時，Dom元素是作為矢量圖進行渲染的。每一個元素的邊距都需要單獨處理，瀏覽器需要將它們全都處理成像素才能輸出到屏幕上，計算量十分龐大。當頁面上內容非常多，存在大量DOM元素的時候，這些內容的渲染速度就會變得很慢。

（Canvas）

而Canvas與DOM的區(qū)別則是Canvas的本質就是一張位圖，類似img標簽，或者一個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，瀏覽器只需要在JavaScript引擎中執(zhí)行繪制邏輯，在內存中構建出畫布，然后遍歷整個畫布里所有像素點的顏色，直接輸出到屏幕就可以了。不管Canvas里面的元素有多少個，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在構建Canvas的過程中重新定義了往常已經被人們所熟悉的內容，例如精確定位、文本選擇、拼寫檢查、重畫調優(yōu)等。為什么更多開發(fā)者還是選擇了接納Canvas這個門檻更高的技術路線呢？這就得回到Canvas的最大優(yōu)勢：渲染性能。

Canvas的渲染模式

這里的渲染是指瀏覽器將頁面的代碼呈現(xiàn)為屏幕上內容的過程。Canvas和Dom的渲染模式完全不同，搞清楚這個差異對理解Canvas的性能優(yōu)勢至關重要。

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的核心是標簽，一種文本標記型語言，多樣性很強且多個標簽之間存在各種關聯(lián)（如在同一個DIV下設置為float的子DIV）。瀏覽器為了更好的處理這些DOM元素，減少對繪制API的調用，就設計了一套將中間結果存放于內存的“駐留模式”。首先，瀏覽器會將解析DOM相關的全部內容（包含HTML標簽、樣式和JavaScript），將其轉化為場景（scene）和模型（model）存儲到內存中，然后再調用系統(tǒng)的繪制API（如Windows程序員熟悉的GDI/GDI+），把這些中間產物繪制到屏幕。

駐留模式通過場景和模型緩存減少了對繪制API的調用頻次，將性能壓力轉移到場景和模型生成階段，即瀏覽器需要根據DOM上下文和BOM中的尺寸數據，“自行判斷”每一個元素的繪制結果。

Canvas：快速模式

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

（快速模式）

Canvas的應用優(yōu)點

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景中每增加一點東西就需要額外消耗一些內存，而Canvas并沒有這個問題。這個差異會隨著頁面元素的數量增多而愈加明顯。以B端的企業(yè)應用場景為例，表單那種數據量比較小的場景，不同渲染模式帶來的效果差異并不明顯；但在工業(yè)制造、金融財會等類Excel電子表格操作的場景下，單元格數量動輒便是上百萬（5萬行x 20列）甚至上億個，瀏覽器需要對表格所有單元格本身內容進行渲染，同時還涉及到豐富的數據處理，情況就完全不同了。

（Web頁面上的電子表格，包含1百萬個單元格）

在Canvas出現(xiàn)之前，在前端渲染表格時只能通過構建復雜的DOM來實現(xiàn)。這種方式下，瀏覽器的性能成為了Web應用瓶頸，讓很多開發(fā)者放棄了在瀏覽器上實現(xiàn)電子表格的想法。

在Canvas出現(xiàn)后，快速模式帶來的性能優(yōu)勢無疑是一個巨大的亮點，大量、復雜的DOM渲染處理帶來的性能問題終于有了解決途徑。

回到電子表格的應用場景，業(yè)內已經出現(xiàn)了使用Canvas繪制畫布的表格組件，這類組件在渲染數據層時不僅無需重復創(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也為數字孿生可視化大屏、頁面游戲等場景帶來了變革。

（數字孿生大屏，精確控制各種形狀、樣式）

總結

總結一下，在渲染模式上，Canvas站在了DOM的對面，瀏覽器對其內容一無所知，一切渲染的權利回到了開發(fā)者的手上，這個改變帶來了顯著的性能優(yōu)勢。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，還可以實現(xiàn)更加精準的UI界面渲染，解決了瀏覽器差異造成的樣式誤差，讓更多應用場景可以順利遷移到Web平臺上來。

參考資料：

· Canvas的Wiki介紹

· Canvas社區(qū)

· 基于Canvas表格組件 SpreadJS

到此這篇關于HTML-Canvas的優(yōu)越性能以及實際應用的文章就介紹到這了,更多相關Canvas性能及應用內容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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