Angular变更检测机制，如何进行性能优化？

1. Angular变更检测机制简介

在开始讨论Angular的变更检测机制如何进行性能优化前，我们需要先了解Angular的变更检测机制。

Angular采用的是基于Zone.js的变更检测机制。这意味着Angular会自动创建一个Zone，并将你的应用程序放在这个Zone内。这个Zone会自动追踪你的应用程序中所有的异步操作，如DOM事件、setTimeout、setInterval等等。当这些异步操作触发后，Zone会自动进行变更检测，以确保界面上的数据与模型中的数据保持同步。

在Angular中，每个组件都会有一个变更检测器。当组件的模型数据发生变化时，变更检测器就会启动，并对组件进行重新渲染。这个过程涉及到大量的DOM操作和数据计算，如果不加处理，可能会导致页面性能下降。

2. 性能优化方法

2.1. 使用Immutable数据

使用Immutable数据对象不仅可以提升Angular的变更检测性能，还可以在多线程应用中确保数据的线程安全，在Angular中推荐使用Immutable.js。

Immutable.js是由Facebook开发的一个JavaScript库，用于处理不可变数据。使用Immutable.js可以减少变更检测的比较次数，因为Immutable.js的数据是不可变的。当修改数据时，会返回一个新的数据对象，并且所有变量都指向这个新的对象，这样就可以避免不必要的变更检测操作。

例如：

import { Map } from 'immutable';
const state = Map({
  counter: 0
});
const newState = state.set('counter', state.get('counter') + 1);

上面的代码中，我们使用Immutable.js创建了一个Map对象来表示状态，当我们需要修改状态时，使用set方法返回一个新的对象，并指向这个新的对象。

2.2. 避免使用Angular默认的变更检测策略

Angular默认的变更检测策略是全局的，这意味着当一个组件的模型数据发生变化时，整个应用程序中的所有组件都会进行重新渲染。这对于复杂的应用程序来说是非常耗时的。

为了避免这种情况，我们可以使用OnPush策略。这个策略只会对那些被@Input装饰器标记为输入的属性进行重新渲染，从而减少变更检测的比较次数。

例如：

import { Component, Input, ChangeDetectionStrategy } from '@angular/core';
@Component({
  selector: 'app-item',
  template: '{{name}}',
  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush
})
export class ItemComponent {
  @Input() name: string;
}

上面的代码中，我们使用了ChangeDetectionStrategy.OnPush策略，这样当name属性发生变化时，只会对当前组件进行重新渲染。

2.3. 在复杂组件中使用自定义变更检测策略

在复杂的组件中，@Input装饰器可能无法满足需求。这时我们可以使用自定义的变更检测策略，实现更加细粒度的控制。

实现自定义的变更检测策略需要实现一个实现了DoCheck接口的类。DoCheck接口中有一个ngDoCheck方法，当变更检测器进行变更检测时就会被调用。

例如：

import { Component, Input, ViewChild, ElementRef, DoCheck } from '@angular/core';
class Position {
  constructor(public x: number, public y: number) {}
}
@Component({
  selector: 'app-canvas',
  template: '',
  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush
})
export class CanvasComponent implements DoCheck {
  @Input() position: Position;
  @ViewChild('canvas') canvas: ElementRef;
  private ctx: CanvasRenderingContext2D;
  ngDoCheck() {
    const position = this.position;
    const canvas = this.canvas.nativeElement;
    const ctx = this.ctx;
    if (!ctx) {
      this.ctx = canvas.getContext('2d');
      return;
    }
    if (position.x < 0 || position.y < 0) {
      return;
    }
    ctx.fillStyle = 'rgba(255, 0, 0, 1)';
    ctx.fillRect(position.x, position.y, 10, 10);
  }
}

上面的代码中，我们创建了一个CanvasComponent组件，其中包含了一个可能会产生大量变化的position属性。我们实现了一个自定义的变更检测策略，在方法中对position属性进行了判断，当position属性不满足条件时，就不会执行进一步的DOM操作，从而提升了性能。

2.4. 使用ViewChild组件引用缓存DOM节点

每次在Angular中使用ElementRef来引用DOM元素都会触发变更检测器进行检测，从而产生性能损耗。为了避免这种情况，我们可以使用ViewChild来缓存DOM节点的引用。

例如：

import { Component, ViewChild, ElementRef } from '@angular/core';
@Component({
  selector: 'app-component',
  template: '
',

})
export class MyComponent {
  @ViewChild('myInput') myInput: ElementRef;
  ngAfterViewInit() {
    // 每次都会重新查询DOM
    const el = this.myInput.nativeElement;
    // 缓存DOM节点引用
    const cachedEl = this.myInput.nativeElement;
  }
}

在上面的代码中，我们使用@ViewChild来引用DOM元素，并将引用缓存在myInput属性中。在ngAfterViewInit生命周期钩子函数中，我们可以重复使用缓存后的引用，从而避免重复查找DOM节点。

2.5. 使用ChangeDetectorRef手动触发变更检测

有时，我们需要手动触发变更检测器来更新视图。在这种情况下，我们可以使用ChangeDetectorRef服务来手动触发变更检测。

例如：

import { Component, ChangeDetectorRef } from '@angular/core';
@Component({
  selector: 'app-component',
  template: '{{counter}}',
})
export class MyComponent {
  counter = 0;
  constructor(private cdr: ChangeDetectorRef) {}
  increment() {
    this.counter++;
    this.cdr.detectChanges();
  }
}

在上面的代码中，我们使用了ChangeDetectorRef服务，并在increment方法中手动触发了变更检测器，从而更新了视图。

2.6. 使用ngZone.runOutsideAngular优化异步操作

在Angular中，异步操作会自动被Zone.js追踪，并在异步操作完成后自动进行变更检测。但是，在某些情况下，我们并不想触发变更检测，如setTimeout或setInterval。在这种情况下，我们可以使用ngZone.runOutsideAngular方法，将异步操作放在Angular外运行。

例如：

import { Component, NgZone } from '@angular/core';
@Component({
  selector: 'app-component',
  template: '{{counter}}',
})
export class MyComponent {
  counter = 0;
  constructor(private zone: NgZone) {}
  ngOnInit() {
    this.zone.runOutsideAngular(() => {
      setInterval(() => {
        this.counter++;
      }, 1000);
    });
  }
}

在上面的代码中，我们使用了NgZone服务，并在构造函数中注入。在ngOnInit生命周期钩子函数中，我们使用ngZone.runOutsideAngular将计时器操作放在Angular外运行，从而避免了不必要的变更检测。

3. 结论

在实际项目中，我们需要深入了解Angular的变更检测机制，并结合应用场景选择适合的性能优化方法。使用Angular提供的ChangeDetectionStrategy.OnPush策略和Immutable.js库是提升Angular应用程序性能的首选方法，其他方法如使用ViewChild引用缓存DOM节点和使用ChangeDetectorRef手动触发变更检测，也能够有效提升应用程序性能。在进行异步操作时，使用ngZone.runOutsideAngular方法将操作放在Angular外运行可以避免不必要的变更检测，从而提升应用程序性能。