詳解Java中的防抖和節流

2022-08-07 14:00:09

概念

防抖(debounce)

當持續觸發事件時，一定時間段內沒有再觸發事件，事件處理常式才會執行一次，如果設定時間到來之前，又觸發了事件，就重新開始延時。

防抖，即如果短時間內大量觸發同一事件，都會重置計時器，等到事件不觸發了，再等待規定的事件，才會執行函數。而這整個過程就觸發了一次點贊函數到伺服器。原理：設定一個定時器，設定在規定的時間後觸發事件處理，每次觸發事件都會重置計時器。
舉例：很簡單的例子，就是如果你瘋狂的給朋友圈點贊再取消點贊，這個過程都會把計時器清空，等到你點累了不點了，等待0.5秒，才會觸發函數，把你最終結果傳給伺服器。
問題1：那既然是這樣，讓前端做防抖不就好了嘛。答案是可以，但是會失去使用者體驗。本來有的使用者點贊就是為了玩，現在你前端直接提示操作太快~請歇會。使用者是不是就失去了樂趣，這一點還得參考QQ空間的點贊，雖然我不知道它是不是用了防抖，但是他把點贊，取消點贊做成了動畫，這樣每次使用者操作的時候，都會跳出執行動畫，大大增加了使用者的體驗性。
問題2：那麼問題來了，在一定時間內，一直點選，就會重置計時器。那要是點選一天一夜，是不是他就不會在執行了呢。理論上是這樣，但是人會累的嘛。總不能一直戰鬥是吧。所以人做不到，只能是機器、指令碼來處理了，那也正好，防抖還能用來阻擋部分指令碼攻擊。

節流(throttle)

當持續觸發事件時，保證在一定時間內只呼叫一次事件處理常式，意思就是說，假設一個使用者一直觸發這個函數，且每次觸發小於既定值，函數節流會每隔這個時間呼叫一次。

想到這裡，很多人就會想到一個作用，沒錯，就是防重複提交。但是這個業務時間比較難把控，所以還是建議用它來做一些無狀態的操作比較好。比如說：重新整理排行榜，前端看似一直在點選，其實後端為了防止介面崩掉，每1秒才執行真正的一次重新整理。

區別

防抖是將多次執行變為指定時間內不在觸發之後，執行一次。

節流是將多次執行變為指定時間不論觸發多少次，時間一到就執行一次

Java實現

java實現防抖和節流的關鍵是Timer類和Runnable介面。

其中，Timer中關鍵方法cancel() 實現防抖 schedule() 實現節流。下面簡單介紹一下這兩個方法。

Timer##cancel()：Timer.cancel() 被呼叫之後整個Timer 的執行緒都會結束掉。

這就很好理解了，既然是做防抖，只要你在指定時間內觸發，我直接 cancel()掉，就是取消掉，不讓他執行。

Timer##schedule()：使用者呼叫 schedule() 方法後，要等待N秒的時間才可以第一次執行 run() 方法。

這個N是我們根據業務評估出來的時間，作為引數傳進去。

防抖(debounce)

package com.example.test01.zhangch;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * @Author zhangch
 * @Description java 防抖
 * @Date 2022/8/4 18:18
 * @Version 1.0
 */
@SuppressWarnings("all")
public class DebounceTask {
    /**
     * 防抖實現關鍵類
     */
    private Timer timer;
    /**
     * 防抖時間:根據業務評估
     */
    private Long delay;
    /**
     * 開啟執行緒執行任務
     */
    private Runnable runnable;

    public DebounceTask(Runnable runnable,  Long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.delay = delay;
    }

    /**
     *
     * @param runnable 要執行的任務
     * @param delay 執行時間
     * @return 初始化 DebounceTask 物件
     */
    public static DebounceTask build(Runnable runnable, Long delay){
        return new DebounceTask(runnable, delay);
    }

    //Timer類執行:cancel()-->取消操作；schedule()-->執行操作
    public void timerRun(){
        //如果有任務,則取消不執行(防抖實現的關鍵)
        if(timer!=null){
            timer.cancel();
        }
        timer = new Timer();
        timer.schedule(new TimerTask() {
            @Override
            public void run() {
                //把 timer 設定為空,這樣下次判斷它就不會執行了
                timer=null;
                //執行 runnable 中的 run()方法
                runnable.run();
            }
        }, delay);
    }
}

防抖測試1

可以看到，測試中，我 1 毫秒請求一次，這樣的話，1秒內都存在連續請求，防抖操作永遠不會執行。

public static void main(String[] args){
    //構建物件，1000L: 1秒執行-->1秒內沒有請求，在執行防抖操作
    DebounceTask task = DebounceTask.build(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("防抖操作執行了:do task: "+System.currentTimeMillis());
        }
    },1000L);
    long delay = 100;
    while (true){
        System.out.println("請求執行:call task: "+System.currentTimeMillis());
        task.timerRun();
        try {
            //休眠1毫秒在請求
            Thread.sleep(delay);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

結果如我們所料：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:5437', transport: 'socket'
請求執行:call task: 1659609433021
請求執行:call task: 1659609433138
請求執行:call task: 1659609433243
請求執行:call task: 1659609433350
請求執行:call task: 1659609433462
請求執行:call task: 1659609433572
請求執行:call task: 1659609433681
請求執行:call task: 1659609433787
請求執行:call task: 1659609433893
請求執行:call task: 1659609433999
請求執行:call task: 1659609434106
請求執行:call task: 1659609434215
請求執行:call task: 1659609434321
請求執行:call task: 1659609434425
請求執行:call task: 1659609434534

防抖測試2

測試2中，我們在請求了2秒之後，讓主執行緒休息2秒，這個時候，防抖在1秒內沒有在次觸發，所以就會執行一次防抖操作。

public static void main(String[] args){
    //構建物件，1000L:1秒執行
    DebounceTask task = DebounceTask.build(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("防抖操作執行了:do task: "+System.currentTimeMillis());
        }
    },1000L);
    long delay = 100;
    long douDelay = 0;
    while (true){
        System.out.println("請求執行:call task: "+System.currentTimeMillis());
        task.timerRun();
        douDelay = douDelay+100;
        try {
            //如果請求執行了兩秒,我們讓他先休息兩秒,在接著請求
            if (douDelay == 2000){
                Thread.sleep(douDelay);
            }
            Thread.sleep(delay);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

結果如我們所料，防抖任務觸發了一次，休眠結束之後，請求就會在1毫秒內連續觸發，防抖也就不會在次觸發了。

請求執行:call task: 1659609961816
請求執行:call task: 1659609961924
請求執行:call task: 1659609962031
請求執行:call task: 1659609962138
請求執行:call task: 1659609962245
請求執行:call task: 1659609962353
防抖操作執行了:do task: 1659609963355
請求執行:call task: 1659609964464
請求執行:call task: 1659609964569
請求執行:call task: 1659609964678
請求執行:call task: 1659609964784

防抖測試簡易版

簡易版：根據新手寫程式碼習慣，對程式碼寫法做了調整，但是不影響整體功能。這種寫法更加符合我這種新手小白的寫法。

public static void main(String[] args){
    //要執行的任務,因為 Runnable 是介面,所以 new 物件的時候要實現它的 run方法
    Runnable runnable =  new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //執行列印,真實開發中,是這些我們的業務程式碼。
            System.out.println("防抖操作執行了:do task: "+System.currentTimeMillis());
        }
    };

    //runnable:要執行的任務,通過引數傳遞進去。1000L:1秒執行內沒有請求,就執行一次防抖操作
    DebounceTask task = DebounceTask.build(runnable,1000L);
    //請求持續時間
    long delay = 100;
    //休眠時間,為了讓防抖任務執行
    long douDelay = 0;

    //while 死迴圈,請求一直執行
    while (true){
        System.out.println("請求執行:call task: "+System.currentTimeMillis());
        //呼叫 DebounceTask 防抖類中的 timerRun() 方法, 執行防抖任務
        task.timerRun();
        douDelay = douDelay+100;
        try {
            //如果請求執行了兩秒,我們讓他先休息兩秒,在接著請求
            if (douDelay == 2000){
                Thread.sleep(douDelay);
            }
            Thread.sleep(delay);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

節流(throttle)

package com.example.test01.zhangch;

import java.util.Timer;
import java.util.TimerTask;

/**
 * @Author zhangch
 * @Description 節流
 * @Date 2022/8/6 15:41
 * @Version 1.0
 */
public class ThrottleTask {
    /**
     * 節流實現關鍵類
     */
    private Timer timer;
    private Long delay;
    private Runnable runnable;
    private boolean needWait=false;

    /**
     * 有參建構函式
     * @param runnable 要啟動的定時任務
     * @param delay 延遲時間
     */
    public ThrottleTask(Runnable runnable,  Long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.delay = delay;
        this.timer = new Timer();
    }

    /**
     * build 建立物件，相當於 ThrottleTask task = new ThrottleTask();
     * @param runnable 要執行的節流任務
     * @param delay 延遲時間
     * @return ThrottleTask 物件
     */
    public static ThrottleTask build(Runnable runnable, Long delay){
        return new ThrottleTask(runnable, delay);
    }

    public void taskRun(){
        //如果 needWait 為 false,結果取反，表示式為 true。執行 if 語句 
        if(!needWait){
            //設定為 true,這樣下次就不會再執行
            needWait=true;
            //執行節流方法
            timer.schedule(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    //執行完成,設定為 false,讓下次操作再進入 if 語句中
                    needWait=false;
                    //開啟多執行緒執行 run() 方法
                    runnable.run();
                }
            }, delay);
        }
    }
}

節流測試1

節流測試，每 2ms 請求一次，節流任務是每 1s 執行一次。真實效果應該是 1s 內前端發起了五次請求，但是後端只執行了一次操作

public static void main(String[] args){
    //建立節流要執行的物件,並把要執行的任務傳入進去
    ThrottleTask task = ThrottleTask.build(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("節流任務執行：do task: "+System.currentTimeMillis());
        }
    },1000L);
    //while一直執行,模擬前端使用者一直請求後端
    while (true){
        System.out.println("前端請求後端：call task: "+System.currentTimeMillis());
        task.taskRun();
        try {
            Thread.sleep(200);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

結果如我們所料

前端請求後端：call task: 1659772459363
前端請求後端：call task: 1659772459574
前端請求後端：call task: 1659772459780
前端請求後端：call task: 1659772459995
前端請求後端：call task: 1659772460205
節流任務執行：do task: 1659772460377
前端請求後端：call task: 1659772460409
前端請求後端：call task: 1659772460610
前端請求後端：call task: 1659772460812
前端請求後端：call task: 1659772461027
前端請求後端：call task: 1659772461230
節流任務執行：do task: 1659772461417

彩蛋

idea 爆紅線了，強迫症的我受不了，肯定要解決它

解決方法1

腦子第一時間冒出來的是 @SuppressWarnings("all") 註解，跟所有的警告說拜拜~瞬間就清爽了

解決方法2

算了，壓制警告總感覺是不負責任。總不能這樣草草了事，那就來直面這個爆紅。既然讓我用 ScheduledExecutorService ，那簡單，直接替換

public class ThrottleTask {
    /**
     * 節流實現關鍵類：
     */
    private ScheduledExecutorService timer;
    private Long delay;
    private Runnable runnable;
    private boolean needWait=false;

    /**
     * 有參建構函式
     * @param runnable 要啟動的定時任務
     * @param delay 延遲時間
     */
    public ThrottleTask(Runnable runnable,  Long delay) {
        this.runnable = runnable;
        this.delay = delay;
        this.timer = Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
    }

    /**
     * build 建立物件，相當於 ThrottleTask task = new ThrottleTask();
     * @param runnable 要執行的節流任務
     * @param delay 延遲時間
     * @return ThrottleTask 物件
     */
    public static ThrottleTask build(Runnable runnable, Long delay){
        return new ThrottleTask(runnable, delay);
    }

    public void taskRun(){
        //如果 needWait 為 false,結果取反，表示式為 true。執行 if 語句
        if(!needWait){
            //設定為 true,這樣下次就不會再執行
            needWait=true;
            //執行節流方法
            timer.schedule(new TimerTask() {
                @Override
                public void run() {
                    //執行完成,設定為 false,讓下次操作再進入 if 語句中
                    needWait=false;
                    //開啟多執行緒執行 run() 方法
                    runnable.run();
                }
            }, delay,TimeUnit.MILLISECONDS);
        }
    }
}

那麼定時器 Timer 和 ScheduledThreadPoolExecutor 解決方案之間的主要區別是什麼，我總結了三點...

定時器對系統時鐘的變化敏感；ScheduledThreadPoolExecutor並不會。
定時器只有一個執行執行緒；ScheduledThreadPoolExecutor可以設定任意數量的執行緒。
TimerTask中丟擲的執行時異常會殺死執行緒，因此後續的計劃任務不會繼續執行；使用ScheduledThreadExecutor–當前任務將被取消，但其餘任務將繼續執行。

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