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Observer API

IntersectionObserver、ResizeObserver、MutationObserver、PerformanceObserverは、要素の可視性・サイズ変更・DOM変更・パフォーマンスイベントを効率的に監視するブラウザネイティブAPI群。従来のscrollイベントやsetIntervalによるポーリングに比べて大幅にパフォーマンスが優れており、遅延読み込み、無限スクロール、レスポンシブコンポーネント、Web Vitals計測など幅広い実務シーンで不可欠な技術である。

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Observer API

IntersectionObserver、ResizeObserver、MutationObserver、PerformanceObserverは、要素の可視性・サイズ変更・DOM変更・パフォーマンスイベントを効率的に監視するブラウザネイティブAPI群。従来のscrollイベントやsetIntervalによるポーリングに比べて大幅にパフォーマンスが優れており、遅延読み込み、無限スクロール、レスポンシブコンポーネント、Web Vitals計測など幅広い実務シーンで不可欠な技術である。

前提知識

この章を理解するために、以下の知識を事前に習得しておくことを推奨する。

  • DOM API (./00-dom-api.md): Observer APIはDOM要素を監視対象とするため、DOM操作の基礎(querySelector、イベントリスナー、要素の参照管理など)を理解していることが前提となる。
  • レンダリングパイプライン (../01-rendering/00-rendering-pipeline.md): IntersectionObserverやResizeObserverがなぜパフォーマンスに優れているかを理解するには、ブラウザのレンダリングプロセス(Layout、Paint、Compositeの各フェーズ)とリフロー(Forced Reflow)の概念を把握しておく必要がある。
  • スクロールイベントの基本: 従来のscrollイベントとgetBoundingClientRect()を使った可視性判定の仕組みを知っていると、Observer APIの優位性とユースケースがより明確になる。特にイベントのthrottle/debounceパターンと、そのパフォーマンス上の課題を理解しておくとよい。

これらの基礎知識があることで、Observer APIの設計思想と実務での効果的な活用法をより深く理解できる。


この章で学ぶこと

  • IntersectionObserverの仕組みと活用パターンを理解する
  • ResizeObserverの使い方とコンテナクエリとの比較を把握する
  • MutationObserverでDOM変更を効率的に監視する方法を学ぶ
  • PerformanceObserverによるWeb Vitals計測を実装できるようになる
  • 各Observerのパフォーマンス面での利点とベストプラクティスを理解する
  • Reactやフレームワークでのカスタムフック化パターンを身につける

1. IntersectionObserver

1.1 基本概念とAPI

IntersectionObserverは、ターゲット要素がルート要素(デフォルトではビューポート)と交差する状態を非同期的に監視するAPIである。スクロールイベントとgetBoundingClientRect()を使った従来の手法と異なり、ブラウザの内部最適化により、メインスレッドへの負荷を最小限に抑えることができる。

// IntersectionObserverの基本構造
const observer = new IntersectionObserver(
  (entries, observer) => {
    // entries: IntersectionObserverEntry[] の配列
    // observer: IntersectionObserver インスタンス自身
    entries.forEach(entry => {
      // entry のプロパティ
      console.log('target:', entry.target);           // 監視対象のDOM要素
      console.log('isIntersecting:', entry.isIntersecting); // 交差しているか
      console.log('intersectionRatio:', entry.intersectionRatio); // 交差率 (0.0-1.0)
      console.log('intersectionRect:', entry.intersectionRect); // 交差領域
      console.log('boundingClientRect:', entry.boundingClientRect); // ターゲットの矩形
      console.log('rootBounds:', entry.rootBounds);   // ルート要素の矩形
      console.log('time:', entry.time);               // 交差が記録された時刻
    });
  },
  {
    root: null,             // 監視のルート要素(null=ビューポート)
    rootMargin: '0px',      // ルート要素のマージン(CSS形式: "10px 20px 30px 40px")
    threshold: [0, 0.5, 1], // コールバック発火の交差率しきい値
  }
);
 
// 要素の監視開始
const targetElement = document.getElementById('target');
observer.observe(targetElement);
 
// 特定の要素の監視停止
observer.unobserve(targetElement);
 
// 全ての監視を停止
observer.disconnect();
 
// 現在監視中のエントリを取得(非同期的に保留中のものも含む)
const pendingEntries = observer.takeRecords();

1.2 thresholdの詳細

// threshold: 単一値
const observer1 = new IntersectionObserver(callback, {
  threshold: 0,    // 1pxでも交差したらコールバック
});
 
const observer2 = new IntersectionObserver(callback, {
  threshold: 1.0,  // 要素が完全に見えたらコールバック
});
 
// threshold: 配列(複数のしきい値)
const observer3 = new IntersectionObserver(callback, {
  threshold: [0, 0.25, 0.5, 0.75, 1.0],
  // 0%, 25%, 50%, 75%, 100% の交差率でそれぞれコールバック
});
 
// 細かい段階の監視(スクロール連動アニメーション用)
const thresholds = Array.from({ length: 100 }, (_, i) => i / 100);
// [0, 0.01, 0.02, ..., 0.99]
const smoothObserver = new IntersectionObserver((entries) => {
  entries.forEach(entry => {
    // intersectionRatioをCSSカスタムプロパティに反映
    entry.target.style.setProperty(
      '--visibility',
      String(entry.intersectionRatio)
    );
  });
}, { threshold: thresholds });
 
// CSSで利用
// .fade-in {
//   opacity: var(--visibility, 0);
//   transform: translateY(calc((1 - var(--visibility)) * 20px));
//   transition: opacity 0.1s, transform 0.1s;
// }

1.3 rootMarginの活用

// rootMargin で監視領域を拡張・縮小する
// ビューポートの200px手前で検知(プリロードに最適)
const preloadObserver = new IntersectionObserver(callback, {
  rootMargin: '200px 0px', // 上下200px、左右0px
});
 
// ビューポートの50%内側に入ったら検知
const innerObserver = new IntersectionObserver(callback, {
  rootMargin: '-50% 0px', // 上下を50%縮小
});
 
// 非対称なマージン(上方向に多く取る)
const asymmetricObserver = new IntersectionObserver(callback, {
  rootMargin: '300px 0px 0px 0px', // 上300px、右0px、下0px、左0px
});
 
// ★ rootMargin の値はCSSのmargin shorthand と同じ形式
// "10px"          → 全方向 10px
// "10px 20px"     → 上下10px、左右20px
// "10px 20px 30px"    → 上10px、左右20px、下30px
// "10px 20px 30px 40px" → 上10px、右20px、下30px、左40px
 
// パーセンテージも使用可能(ルート要素に対する割合)
const percentObserver = new IntersectionObserver(callback, {
  rootMargin: '-25%', // ルート要素を25%縮小して監視
});

1.4 カスタムルート要素

// スクロールコンテナをルートに指定
const scrollContainer = document.getElementById('scroll-container');
 
const containerObserver = new IntersectionObserver(
  (entries) => {
    entries.forEach(entry => {
      if (entry.isIntersecting) {
        console.log('要素がスクロールコンテナ内に表示された');
      }
    });
  },
  {
    root: scrollContainer, // ビューポートの代わりにこのコンテナを基準にする
    rootMargin: '50px',
    threshold: 0,
  }
);
 
// スクロールコンテナ内の全アイテムを監視
scrollContainer.querySelectorAll('.list-item').forEach(item => {
  containerObserver.observe(item);
});
 
// ★ 注意: rootはターゲット要素の祖先である必要がある
// ★ root: null はビューポート(暗黙のルート)を意味する

2. IntersectionObserver の実務パターン

2.1 画像の遅延読み込み(Lazy Loading)

// バニラJSでの画像遅延読み込み
class LazyImageLoader {
  constructor(options = {}) {
    this.observer = new IntersectionObserver(
      this.handleIntersection.bind(this),
      {
        rootMargin: options.rootMargin || '200px 0px',
        threshold: 0,
      }
    );
  }
 
  handleIntersection(entries) {
    entries.forEach(entry => {
      if (!entry.isIntersecting) return;
 
      const element = entry.target;
 
      if (element.tagName === 'IMG') {
        this.loadImage(element);
      } else if (element.tagName === 'VIDEO') {
        this.loadVideo(element);
      } else {
        // 背景画像の遅延読み込み
        this.loadBackground(element);
      }
 
      this.observer.unobserve(element);
    });
  }
 
  loadImage(img) {
    // srcsetの処理
    if (img.dataset.srcset) {
      img.srcset = img.dataset.srcset;
    }
    // sizesの処理
    if (img.dataset.sizes) {
      img.sizes = img.dataset.sizes;
    }
    // src の処理
    if (img.dataset.src) {
      img.src = img.dataset.src;
    }
 
    img.classList.add('loaded');
    img.removeAttribute('data-src');
    img.removeAttribute('data-srcset');
    img.removeAttribute('data-sizes');
  }
 
  loadVideo(video) {
    // source要素のdata-srcを処理
    video.querySelectorAll('source').forEach(source => {
      if (source.dataset.src) {
        source.src = source.dataset.src;
      }
    });
    video.load();
    video.classList.add('loaded');
  }
 
  loadBackground(element) {
    if (element.dataset.bg) {
      element.style.backgroundImage = `url('${element.dataset.bg}')`;
      element.classList.add('loaded');
    }
  }
 
  observe(element) {
    this.observer.observe(element);
  }
 
  observeAll(selector) {
    document.querySelectorAll(selector).forEach(el => this.observe(el));
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}
 
// 使用例
const lazyLoader = new LazyImageLoader({ rootMargin: '300px 0px' });
lazyLoader.observeAll('[data-src], [data-bg]');
 
// HTML側
// <img data-src="large-image.jpg"
//      data-srcset="small.jpg 480w, medium.jpg 800w, large.jpg 1200w"
//      data-sizes="(max-width: 600px) 480px, (max-width: 1024px) 800px, 1200px"
//      src="placeholder.svg"
//      alt="Description"
//      class="lazy" />
 
// ★ 現在は loading="lazy" 属性が推奨(ブラウザネイティブ)
// <img src="image.jpg" loading="lazy" alt="Description" />
// ただし、細かい制御が必要な場合はIntersectionObserverを使用する

2.2 無限スクロール

// 高機能な無限スクロール実装
class InfiniteScroll {
  constructor(options) {
    this.container = options.container;
    this.loadMore = options.loadMore;
    this.threshold = options.threshold || 1;
    this.loading = false;
    this.hasMore = true;
 
    // 番兵要素の作成
    this.sentinel = document.createElement('div');
    this.sentinel.className = 'infinite-scroll-sentinel';
    this.sentinel.setAttribute('aria-hidden', 'true');
    this.container.appendChild(this.sentinel);
 
    this.observer = new IntersectionObserver(
      this.handleIntersection.bind(this),
      {
        root: options.root || null,
        rootMargin: options.rootMargin || '400px 0px',
        threshold: 0,
      }
    );
 
    this.observer.observe(this.sentinel);
  }
 
  async handleIntersection(entries) {
    const entry = entries[0];
 
    if (!entry.isIntersecting || this.loading || !this.hasMore) return;
 
    this.loading = true;
    this.showLoadingIndicator();
 
    try {
      const result = await this.loadMore();
 
      if (result.items.length === 0 || !result.hasMore) {
        this.hasMore = false;
        this.observer.disconnect();
        this.showEndMessage();
      } else {
        this.appendItems(result.items);
      }
    } catch (error) {
      console.error('Failed to load more items:', error);
      this.showError(error);
    } finally {
      this.loading = false;
      this.hideLoadingIndicator();
    }
  }
 
  appendItems(items) {
    const fragment = document.createDocumentFragment();
    items.forEach(item => {
      const element = this.createItemElement(item);
      fragment.appendChild(element);
    });
 
    // 番兵要素の前に挿入
    this.container.insertBefore(fragment, this.sentinel);
  }
 
  createItemElement(item) {
    const div = document.createElement('div');
    div.className = 'scroll-item';
    div.innerHTML = `<h3>${item.title}</h3><p>${item.description}</p>`;
    return div;
  }
 
  showLoadingIndicator() {
    this.sentinel.textContent = 'Loading...';
    this.sentinel.classList.add('loading');
  }
 
  hideLoadingIndicator() {
    this.sentinel.textContent = '';
    this.sentinel.classList.remove('loading');
  }
 
  showEndMessage() {
    this.sentinel.textContent = 'All items loaded.';
    this.sentinel.classList.add('end');
  }
 
  showError(error) {
    this.sentinel.textContent = 'Error loading items. Click to retry.';
    this.sentinel.classList.add('error');
    this.sentinel.onclick = () => {
      this.sentinel.classList.remove('error');
      this.hasMore = true;
      this.observer.observe(this.sentinel);
    };
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.sentinel.remove();
  }
}
 
// 使用例
let page = 0;
const infiniteScroll = new InfiniteScroll({
  container: document.getElementById('items-container'),
  loadMore: async () => {
    page++;
    const response = await fetch(`/api/items?page=${page}&limit=20`);
    const data = await response.json();
    return {
      items: data.items,
      hasMore: data.hasMore,
    };
  },
});

2.3 スクロール連動アニメーション

// フェードインアニメーション
class ScrollAnimator {
  constructor(options = {}) {
    this.animations = new Map();
 
    this.observer = new IntersectionObserver(
      this.handleIntersection.bind(this),
      {
        rootMargin: options.rootMargin || '0px 0px -10% 0px',
        threshold: options.threshold || [0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5],
      }
    );
  }
 
  handleIntersection(entries) {
    entries.forEach(entry => {
      const animationType = this.animations.get(entry.target);
 
      if (entry.isIntersecting) {
        this.applyAnimation(entry.target, animationType, entry.intersectionRatio);
      }
    });
  }
 
  applyAnimation(element, type, ratio) {
    switch (type) {
      case 'fade-in':
        element.style.opacity = Math.min(ratio * 2, 1);
        element.style.transform = `translateY(${(1 - Math.min(ratio * 2, 1)) * 30}px)`;
        break;
 
      case 'slide-left':
        element.style.opacity = Math.min(ratio * 2, 1);
        element.style.transform = `translateX(${(1 - Math.min(ratio * 2, 1)) * -50}px)`;
        break;
 
      case 'slide-right':
        element.style.opacity = Math.min(ratio * 2, 1);
        element.style.transform = `translateX(${(1 - Math.min(ratio * 2, 1)) * 50}px)`;
        break;
 
      case 'scale-up':
        const scale = 0.8 + Math.min(ratio * 2, 1) * 0.2;
        element.style.opacity = Math.min(ratio * 2, 1);
        element.style.transform = `scale(${scale})`;
        break;
 
      case 'reveal':
        if (ratio > 0.1) {
          element.classList.add('revealed');
          this.observer.unobserve(element);
        }
        break;
    }
  }
 
  register(element, animationType = 'fade-in') {
    this.animations.set(element, animationType);
    // 初期状態を設定
    element.style.opacity = '0';
    element.style.transition = 'opacity 0.6s ease, transform 0.6s ease';
    this.observer.observe(element);
  }
 
  registerAll(selector, animationType = 'fade-in') {
    document.querySelectorAll(selector).forEach(el => {
      this.register(el, animationType);
    });
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.animations.clear();
  }
}
 
// 使用例
const animator = new ScrollAnimator();
animator.registerAll('.section-title', 'fade-in');
animator.registerAll('.card-left', 'slide-left');
animator.registerAll('.card-right', 'slide-right');
animator.registerAll('.feature-icon', 'scale-up');
 
// CSS
// .revealed {
//   animation: reveal 0.8s ease forwards;
// }
// @keyframes reveal {
//   from { opacity: 0; transform: translateY(20px); }
//   to { opacity: 1; transform: translateY(0); }
// }

2.4 ビューアビリティ計測と分析

// 広告やコンテンツのビューアビリティ計測
class ViewabilityTracker {
  constructor(options = {}) {
    this.minVisibleRatio = options.minVisibleRatio || 0.5;
    this.minVisibleTime = options.minVisibleTime || 1000; // 1秒
    this.timers = new Map();
    this.tracked = new Set();
    this.onViewable = options.onViewable || (() => {});
 
    this.observer = new IntersectionObserver(
      this.handleIntersection.bind(this),
      {
        threshold: [0, this.minVisibleRatio],
      }
    );
  }
 
  handleIntersection(entries) {
    entries.forEach(entry => {
      const target = entry.target;
      const id = target.dataset.trackId;
 
      if (this.tracked.has(id)) return;
 
      if (entry.intersectionRatio >= this.minVisibleRatio) {
        // 表示開始: タイマーを設定
        if (!this.timers.has(id)) {
          const timer = setTimeout(() => {
            this.tracked.add(id);
            this.timers.delete(id);
            this.onViewable({
              id,
              element: target,
              timestamp: Date.now(),
              ratio: entry.intersectionRatio,
            });
            this.observer.unobserve(target);
          }, this.minVisibleTime);
 
          this.timers.set(id, timer);
        }
      } else {
        // 非表示: タイマーをクリア
        const timer = this.timers.get(id);
        if (timer) {
          clearTimeout(timer);
          this.timers.delete(id);
        }
      }
    });
  }
 
  track(element) {
    if (!element.dataset.trackId) {
      element.dataset.trackId = `track-${Date.now()}-${Math.random().toString(36).slice(2)}`;
    }
    this.observer.observe(element);
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.timers.forEach(timer => clearTimeout(timer));
    this.timers.clear();
  }
}
 
// 使用例
const tracker = new ViewabilityTracker({
  minVisibleRatio: 0.5,
  minVisibleTime: 2000, // 2秒以上50%以上表示でビューアブル
  onViewable({ id, element }) {
    console.log(`Element ${id} is viewable`);
    // アナリティクスに送信
    fetch('/api/analytics/viewability', {
      method: 'POST',
      headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
      body: JSON.stringify({
        elementId: id,
        contentType: element.dataset.contentType,
        timestamp: new Date().toISOString(),
      }),
      keepalive: true,
    });
  },
});
 
document.querySelectorAll('[data-track]').forEach(el => tracker.track(el));

2.5 セクションナビゲーション(アクティブセクション検出)

// スクロール位置に応じたナビゲーションのアクティブ状態更新
class SectionNavigator {
  constructor(options = {}) {
    this.sections = new Map();
    this.activeSection = null;
    this.onSectionChange = options.onSectionChange || (() => {});
 
    this.observer = new IntersectionObserver(
      this.handleIntersection.bind(this),
      {
        rootMargin: '-20% 0px -70% 0px', // ビューポート上部20-30%で検知
        threshold: 0,
      }
    );
  }
 
  handleIntersection(entries) {
    entries.forEach(entry => {
      const sectionId = entry.target.id;
 
      if (entry.isIntersecting) {
        if (this.activeSection !== sectionId) {
          this.activeSection = sectionId;
          this.updateNavigation(sectionId);
          this.onSectionChange(sectionId);
        }
      }
    });
  }
 
  updateNavigation(activeSectionId) {
    // ナビゲーションリンクのアクティブ状態を更新
    document.querySelectorAll('.nav-link').forEach(link => {
      const isActive = link.getAttribute('href') === `#${activeSectionId}`;
      link.classList.toggle('active', isActive);
      link.setAttribute('aria-current', isActive ? 'true' : 'false');
    });
  }
 
  register(section) {
    this.sections.set(section.id, section);
    this.observer.observe(section);
  }
 
  registerAll(selector) {
    document.querySelectorAll(selector).forEach(section => {
      if (section.id) {
        this.register(section);
      }
    });
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.sections.clear();
  }
}
 
// 使用例
const sectionNav = new SectionNavigator({
  onSectionChange(sectionId) {
    // URLハッシュの更新(pushStateで履歴に追加しない)
    history.replaceState(null, '', `#${sectionId}`);
  },
});
sectionNav.registerAll('section[id]');

3. ResizeObserver

3.1 基本概念とAPI

ResizeObserverは要素のサイズ変更を効率的に監視するAPIである。ウィンドウのリサイズだけでなく、CSSアニメーション、DOM操作、フレックスボックス/グリッドのレイアウト変更など、あらゆる原因によるサイズ変更を検出できる。

// ResizeObserverの基本構造
const observer = new ResizeObserver((entries) => {
  for (const entry of entries) {
    // contentRect: コンテンツ領域のサイズ(paddingを除く)
    const { width, height, top, left } = entry.contentRect;
    console.log(`Content size: ${width}x${height}`);
    console.log(`Content position: (${left}, ${top})`);
 
    // contentBoxSize: コンテンツボックスのサイズ(新しいAPI)
    if (entry.contentBoxSize) {
      // 配列で返される(将来のフラグメンテーション対応)
      const contentBox = entry.contentBoxSize[0];
      console.log(`Content box: ${contentBox.inlineSize}x${contentBox.blockSize}`);
    }
 
    // borderBoxSize: ボーダーボックスのサイズ(padding + border含む)
    if (entry.borderBoxSize) {
      const borderBox = entry.borderBoxSize[0];
      console.log(`Border box: ${borderBox.inlineSize}x${borderBox.blockSize}`);
    }
 
    // devicePixelContentBoxSize: デバイスピクセル単位
    if (entry.devicePixelContentBoxSize) {
      const devicePixelBox = entry.devicePixelContentBoxSize[0];
      console.log(`Device pixel: ${devicePixelBox.inlineSize}x${devicePixelBox.blockSize}`);
    }
 
    console.log('Target element:', entry.target);
  }
});
 
// 要素の監視
observer.observe(element);
 
// 特定のboxモデルで監視
observer.observe(element, { box: 'border-box' });   // ボーダーボックス
observer.observe(element, { box: 'content-box' });   // コンテンツボックス(デフォルト)
observer.observe(element, { box: 'device-pixel-content-box' }); // デバイスピクセル
 
// 監視停止
observer.unobserve(element);
observer.disconnect();

3.2 inlineSize / blockSize について

// ★ inlineSizeとblockSizeは論理的なサイズ
// 横書き(writing-mode: horizontal-tb)の場合:
//   inlineSize = width(横方向)
//   blockSize = height(縦方向)
//
// 縦書き(writing-mode: vertical-rl)の場合:
//   inlineSize = height(縦方向)
//   blockSize = width(横方向)
 
// 多言語対応のレイアウト処理
const observer = new ResizeObserver((entries) => {
  for (const entry of entries) {
    const { inlineSize, blockSize } = entry.contentBoxSize[0];
 
    // 論理的なサイズに基づいてレイアウトを調整
    // writing-modeに関係なく正しく動作する
    if (inlineSize < 400) {
      entry.target.classList.add('compact-layout');
    } else {
      entry.target.classList.remove('compact-layout');
    }
  }
});

3.3 コンテナクエリの代替

// ResizeObserverによるコンテナクエリの実装
class ContainerQuery {
  constructor() {
    this.queries = new Map();
    this.observer = new ResizeObserver(this.handleResize.bind(this));
  }
 
  handleResize(entries) {
    for (const entry of entries) {
      const { inlineSize: width } = entry.contentBoxSize[0];
      const queries = this.queries.get(entry.target) || [];
 
      for (const query of queries) {
        const matches = this.evaluateQuery(width, query.condition);
        entry.target.classList.toggle(query.className, matches);
      }
    }
  }
 
  evaluateQuery(width, condition) {
    if (condition.minWidth !== undefined && width < condition.minWidth) return false;
    if (condition.maxWidth !== undefined && width > condition.maxWidth) return false;
    return true;
  }
 
  register(element, queries) {
    this.queries.set(element, queries);
    this.observer.observe(element);
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.queries.clear();
  }
}
 
// 使用例
const cq = new ContainerQuery();
cq.register(document.querySelector('.card-container'), [
  { className: 'cq-small', condition: { maxWidth: 400 } },
  { className: 'cq-medium', condition: { minWidth: 401, maxWidth: 800 } },
  { className: 'cq-large', condition: { minWidth: 801 } },
]);
 
// ★ 現在はCSSネイティブのコンテナクエリが推奨
// @container (min-width: 400px) {
//   .card { grid-template-columns: 1fr 1fr; }
// }
// ただし、JavaScript連携が必要な場合はResizeObserverを使用する

3.4 チャートの自動リサイズ

// D3.js / Chart.js / ECharts などのチャートライブラリ連携
class ResponsiveChart {
  constructor(container, chartLib) {
    this.container = container;
    this.chart = null;
    this.chartLib = chartLib;
    this.resizeTimeout = null;
 
    this.observer = new ResizeObserver((entries) => {
      // デバウンス処理(頻繁なリサイズを抑制)
      if (this.resizeTimeout) {
        cancelAnimationFrame(this.resizeTimeout);
      }
 
      this.resizeTimeout = requestAnimationFrame(() => {
        for (const entry of entries) {
          const { width, height } = entry.contentRect;
 
          if (width > 0 && height > 0) {
            this.resize(width, height);
          }
        }
      });
    });
 
    this.observer.observe(container);
  }
 
  resize(width, height) {
    if (this.chart) {
      // Chart.js の場合
      this.chart.resize(width, height);
 
      // ECharts の場合
      // this.chart.resize({ width, height });
 
      // D3.js の場合
      // d3.select(this.container).select('svg')
      //   .attr('width', width)
      //   .attr('height', height);
    }
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    if (this.resizeTimeout) {
      cancelAnimationFrame(this.resizeTimeout);
    }
  }
}
 
// Canvas要素のデバイスピクセル比対応
class ResponsiveCanvas {
  constructor(container) {
    this.container = container;
    this.canvas = document.createElement('canvas');
    this.ctx = this.canvas.getContext('2d');
    container.appendChild(this.canvas);
 
    this.observer = new ResizeObserver((entries) => {
      for (const entry of entries) {
        // devicePixelContentBoxSizeでピクセルパーフェクトなリサイズ
        if (entry.devicePixelContentBoxSize) {
          const { inlineSize, blockSize } = entry.devicePixelContentBoxSize[0];
          this.canvas.width = inlineSize;
          this.canvas.height = blockSize;
        } else {
          const dpr = window.devicePixelRatio || 1;
          const { width, height } = entry.contentRect;
          this.canvas.width = Math.round(width * dpr);
          this.canvas.height = Math.round(height * dpr);
        }
 
        this.render();
      }
    });
 
    this.observer.observe(container, { box: 'device-pixel-content-box' });
  }
 
  render() {
    const { width, height } = this.canvas;
    this.ctx.clearRect(0, 0, width, height);
    // 描画処理...
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.canvas.remove();
  }
}

3.5 テキストの自動縮小(FitText)

// テキストを要素幅に合わせて自動縮小
class AutoFitText {
  constructor(options = {}) {
    this.minFontSize = options.minFontSize || 10;
    this.maxFontSize = options.maxFontSize || 100;
    this.elements = new Map();
 
    this.observer = new ResizeObserver((entries) => {
      for (const entry of entries) {
        this.fitText(entry.target);
      }
    });
  }
 
  fitText(element) {
    const config = this.elements.get(element);
    if (!config) return;
 
    const containerWidth = element.parentElement.clientWidth;
    let fontSize = config.maxFontSize || this.maxFontSize;
    const minSize = config.minFontSize || this.minFontSize;
 
    // バイナリサーチで最適なフォントサイズを見つける
    let low = minSize;
    let high = fontSize;
 
    while (low <= high) {
      const mid = Math.floor((low + high) / 2);
      element.style.fontSize = `${mid}px`;
 
      if (element.scrollWidth <= containerWidth) {
        low = mid + 1;
        fontSize = mid;
      } else {
        high = mid - 1;
      }
    }
 
    element.style.fontSize = `${fontSize}px`;
  }
 
  observe(element, config = {}) {
    this.elements.set(element, config);
    this.observer.observe(element.parentElement);
    this.fitText(element);
  }
 
  unobserve(element) {
    this.elements.delete(element);
    if (element.parentElement) {
      this.observer.unobserve(element.parentElement);
    }
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
    this.elements.clear();
  }
}
 
// 使用例
const autoFit = new AutoFitText({ minFontSize: 12, maxFontSize: 48 });
autoFit.observe(document.querySelector('.headline'), {
  maxFontSize: 64,
});

3.6 仮想スクロールとの連携

// ResizeObserverを使った動的高さの仮想スクロール
class VirtualList {
  constructor(container, options) {
    this.container = container;
    this.items = options.items || [];
    this.renderItem = options.renderItem;
    this.itemHeights = new Map();
    this.defaultHeight = options.estimatedItemHeight || 50;
    this.overscan = options.overscan || 5;
 
    // スクロールコンテナの設定
    this.viewport = document.createElement('div');
    this.viewport.style.cssText = 'overflow-y: auto; height: 100%;';
    this.spacer = document.createElement('div');
    this.content = document.createElement('div');
    this.viewport.appendChild(this.spacer);
    this.viewport.appendChild(this.content);
    container.appendChild(this.viewport);
 
    // アイテムの高さを計測
    this.heightObserver = new ResizeObserver((entries) => {
      let heightChanged = false;
 
      for (const entry of entries) {
        const index = parseInt(entry.target.dataset.virtualIndex, 10);
        const newHeight = entry.borderBoxSize[0].blockSize;
 
        if (this.itemHeights.get(index) !== newHeight) {
          this.itemHeights.set(index, newHeight);
          heightChanged = true;
        }
      }
 
      if (heightChanged) {
        this.updateSpacerHeight();
        this.render();
      }
    });
 
    // ビューポートのリサイズ監視
    this.viewportObserver = new ResizeObserver(() => {
      this.render();
    });
    this.viewportObserver.observe(this.viewport);
 
    this.viewport.addEventListener('scroll', () => this.render());
    this.render();
  }
 
  getItemHeight(index) {
    return this.itemHeights.get(index) || this.defaultHeight;
  }
 
  getItemTop(index) {
    let top = 0;
    for (let i = 0; i < index; i++) {
      top += this.getItemHeight(i);
    }
    return top;
  }
 
  getTotalHeight() {
    let total = 0;
    for (let i = 0; i < this.items.length; i++) {
      total += this.getItemHeight(i);
    }
    return total;
  }
 
  updateSpacerHeight() {
    this.spacer.style.height = `${this.getTotalHeight()}px`;
  }
 
  render() {
    const scrollTop = this.viewport.scrollTop;
    const viewportHeight = this.viewport.clientHeight;
 
    // 表示範囲のアイテムを計算
    let startIndex = 0;
    let accumulatedHeight = 0;
 
    while (startIndex < this.items.length) {
      accumulatedHeight += this.getItemHeight(startIndex);
      if (accumulatedHeight > scrollTop) break;
      startIndex++;
    }
 
    startIndex = Math.max(0, startIndex - this.overscan);
 
    let endIndex = startIndex;
    accumulatedHeight = this.getItemTop(endIndex);
 
    while (endIndex < this.items.length && accumulatedHeight < scrollTop + viewportHeight) {
      accumulatedHeight += this.getItemHeight(endIndex);
      endIndex++;
    }
 
    endIndex = Math.min(this.items.length - 1, endIndex + this.overscan);
 
    // DOMの更新
    this.content.innerHTML = '';
    const fragment = document.createDocumentFragment();
 
    for (let i = startIndex; i <= endIndex; i++) {
      const element = this.renderItem(this.items[i], i);
      element.dataset.virtualIndex = String(i);
      element.style.position = 'absolute';
      element.style.top = `${this.getItemTop(i)}px`;
      element.style.width = '100%';
 
      this.heightObserver.observe(element);
      fragment.appendChild(element);
    }
 
    this.content.style.position = 'relative';
    this.content.appendChild(fragment);
  }
 
  destroy() {
    this.heightObserver.disconnect();
    this.viewportObserver.disconnect();
    this.container.innerHTML = '';
  }
}

4. MutationObserver

4.1 基本概念とAPI

MutationObserverはDOMツリーの変更を監視するAPIである。属性の変更、子ノードの追加・削除、テキストコンテンツの変更などを検出できる。

// MutationObserverの基本構造
const observer = new MutationObserver((mutations, observer) => {
  for (const mutation of mutations) {
    switch (mutation.type) {
      case 'childList':
        // 子ノードの追加・削除
        console.log('Added nodes:', mutation.addedNodes);
        console.log('Removed nodes:', mutation.removedNodes);
        break;
 
      case 'attributes':
        // 属性の変更
        console.log('Attribute changed:', mutation.attributeName);
        console.log('Old value:', mutation.oldValue);
        console.log('New value:', mutation.target.getAttribute(mutation.attributeName));
        break;
 
      case 'characterData':
        // テキストノードの変更
        console.log('Text changed:', mutation.target.textContent);
        console.log('Old value:', mutation.oldValue);
        break;
    }
  }
});
 
// 監視オプション
observer.observe(targetNode, {
  childList: true,         // 子ノードの追加・削除を監視
  attributes: true,        // 属性の変更を監視
  characterData: true,     // テキストノードの変更を監視
  subtree: true,           // 子孫ノードも含めて監視
  attributeOldValue: true, // 変更前の属性値を記録
  characterDataOldValue: true, // 変更前のテキストを記録
  attributeFilter: ['class', 'style', 'data-state'], // 監視する属性を限定
});
 
// 保留中の変更を取得して監視を停止
const pendingMutations = observer.takeRecords();
observer.disconnect();

4.2 DOM変更の監視パターン

// パターン1: サードパーティスクリプトのDOM監視
// 外部スクリプトが意図しないDOM変更を行わないか監視
class DOMGuard {
  constructor(protectedElement) {
    this.element = protectedElement;
    this.originalHTML = protectedElement.innerHTML;
 
    this.observer = new MutationObserver((mutations) => {
      for (const mutation of mutations) {
        // 不正なスクリプトタグの挿入を検出
        for (const node of mutation.addedNodes) {
          if (node.nodeType === Node.ELEMENT_NODE) {
            if (node.tagName === 'SCRIPT' || node.tagName === 'IFRAME') {
              console.warn('Suspicious element injected:', node);
              node.remove(); // 不正な要素を削除
            }
          }
        }
 
        // 重要な属性の変更を検出
        if (mutation.type === 'attributes') {
          if (mutation.attributeName === 'style' || mutation.attributeName === 'class') {
            console.warn(
              `Attribute "${mutation.attributeName}" changed on`,
              mutation.target
            );
          }
        }
      }
    });
 
    this.observer.observe(protectedElement, {
      childList: true,
      attributes: true,
      subtree: true,
      attributeFilter: ['style', 'class', 'href', 'src'],
    });
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}
 
// パターン2: 動的コンテンツの自動初期化
// SPAやサードパーティウィジェットで動的に追加される要素を自動検出
class AutoInitializer {
  constructor(config) {
    this.config = config; // { selector: string, init: (element) => void }[]
 
    this.observer = new MutationObserver((mutations) => {
      for (const mutation of mutations) {
        for (const node of mutation.addedNodes) {
          if (node.nodeType === Node.ELEMENT_NODE) {
            this.initElement(node);
            // 追加されたノードの子要素もチェック
            node.querySelectorAll?.('*').forEach(child => {
              this.initElement(child);
            });
          }
        }
      }
    });
 
    this.observer.observe(document.body, {
      childList: true,
      subtree: true,
    });
 
    // 既存の要素も初期化
    this.config.forEach(({ selector, init }) => {
      document.querySelectorAll(selector).forEach(init);
    });
  }
 
  initElement(element) {
    for (const { selector, init } of this.config) {
      if (element.matches?.(selector) && !element.dataset.initialized) {
        element.dataset.initialized = 'true';
        init(element);
      }
    }
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}
 
// 使用例
const autoInit = new AutoInitializer([
  {
    selector: '[data-tooltip]',
    init: (el) => new Tooltip(el, { content: el.dataset.tooltip }),
  },
  {
    selector: '[data-datepicker]',
    init: (el) => new DatePicker(el),
  },
  {
    selector: 'pre code',
    init: (el) => hljs.highlightElement(el),
  },
]);
 
// パターン3: フォームの変更検出
class FormChangeDetector {
  constructor(form) {
    this.form = form;
    this.isDirty = false;
    this.initialValues = this.captureValues();
 
    // 属性の変更を監視(value属性はプロパティなので直接監視できない)
    this.observer = new MutationObserver((mutations) => {
      this.checkDirty();
    });
 
    this.observer.observe(form, {
      attributes: true,
      subtree: true,
      attributeFilter: ['value', 'checked', 'selected'],
    });
 
    // inputイベントも監視(valueプロパティの変更はMutationObserverでは検出できない)
    form.addEventListener('input', () => this.checkDirty());
    form.addEventListener('change', () => this.checkDirty());
  }
 
  captureValues() {
    const values = {};
    new FormData(this.form).forEach((value, key) => {
      values[key] = value;
    });
    return values;
  }
 
  checkDirty() {
    const currentValues = this.captureValues();
    this.isDirty = JSON.stringify(currentValues) !== JSON.stringify(this.initialValues);
 
    this.form.dispatchEvent(new CustomEvent('dirtychange', {
      detail: { isDirty: this.isDirty },
    }));
  }
 
  reset() {
    this.initialValues = this.captureValues();
    this.isDirty = false;
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}

4.3 MutationObserverの注意点

// ★ 注意1: コールバックは同期的なDOM変更がすべて完了してから呼ばれる
// (マイクロタスクとして実行される)
element.setAttribute('class', 'foo');
element.setAttribute('class', 'bar');
element.setAttribute('class', 'baz');
// → コールバックは1回だけ呼ばれ、3つのmutationが含まれる
 
// ★ 注意2: 無限ループに注意
// コールバック内でDOMを変更すると再度コールバックが呼ばれる
const observer = new MutationObserver((mutations) => {
  // 危険: 無限ループになる可能性がある
  // mutations[0].target.textContent = 'updated';
 
  // 安全: 一時的に監視を停止
  observer.disconnect();
  mutations[0].target.textContent = 'updated';
  observer.observe(targetNode, options);
});
 
// ★ 注意3: パフォーマンスへの影響
// subtree: true で広範囲を監視すると負荷が高い
// 必要最小限の範囲とフィルターで監視する
 
// ★ 注意4: CSSプロパティの変更はMutationObserverでは検出できない
// style属性の変更は検出できるが、CSSクラスの結果としてのスタイル変更は検出不可
// → ResizeObserverやgetComputedStyleを使用する

5. PerformanceObserver

5.1 基本概念とAPI

PerformanceObserverはブラウザのパフォーマンスエントリを非同期的に監視するAPIである。Performance Timelineの一部であり、さまざまなパフォーマンスメトリクスをリアルタイムで収集できる。

// PerformanceObserverの基本構造
const observer = new PerformanceObserver((list, observer) => {
  const entries = list.getEntries();
  for (const entry of entries) {
    console.log(entry.name, entry.entryType, entry.startTime, entry.duration);
  }
});
 
// 監視するエントリタイプを指定
observer.observe({
  type: 'resource',     // 単一タイプ
  buffered: true,       // 過去のエントリも含める
});
 
// 複数タイプを同時に監視
observer.observe({
  entryTypes: ['navigation', 'resource', 'paint'],
  // ★ entryTypes と type は同時に使えない
  // ★ entryTypes では buffered オプションは使えない
});
 
// 監視停止
observer.disconnect();
 
// サポートされているエントリタイプの確認
const supportedTypes = PerformanceObserver.supportedEntryTypes;
console.log(supportedTypes);
// ['element', 'event', 'first-input', 'largest-contentful-paint',
//  'layout-shift', 'longtask', 'mark', 'measure', 'navigation',
//  'paint', 'resource', 'visibility-state']

5.2 Core Web Vitals の計測

// LCP(Largest Contentful Paint): 最大のコンテンツが描画される時間
function observeLCP(callback) {
  let lcpValue = 0;
 
  const observer = new PerformanceObserver((list) => {
    const entries = list.getEntries();
    const lastEntry = entries[entries.length - 1];
    lcpValue = lastEntry.startTime;
  });
 
  observer.observe({ type: 'largest-contentful-paint', buffered: true });
 
  // ユーザーインタラクション時にLCPを確定
  // (LCPはユーザーインタラクションまで更新され続ける)
  const reportLCP = () => {
    observer.disconnect();
    callback(lcpValue);
  };
 
  // 各種イベントで確定
  ['keydown', 'click', 'scroll'].forEach(type => {
    addEventListener(type, reportLCP, { once: true });
  });
 
  // ページ遷移時にも報告
  addEventListener('visibilitychange', () => {
    if (document.visibilityState === 'hidden') {
      reportLCP();
    }
  }, { once: true });
}
 
// FID(First Input Delay): 最初のインタラクションの遅延
function observeFID(callback) {
  const observer = new PerformanceObserver((list) => {
    const entries = list.getEntries();
    const firstInput = entries[0];
 
    // processingStart - startTime が入力遅延
    const delay = firstInput.processingStart - firstInput.startTime;
    callback(delay);
    observer.disconnect();
  });
 
  observer.observe({ type: 'first-input', buffered: true });
}
 
// INP(Interaction to Next Paint): インタラクションからの応答性
function observeINP(callback) {
  const interactions = new Map();
  let longestDuration = 0;
 
  const observer = new PerformanceObserver((list) => {
    for (const entry of list.getEntries()) {
      // 同じインタラクションのイベントをグループ化
      const interactionId = entry.interactionId;
      if (!interactionId) continue;
 
      const existingDuration = interactions.get(interactionId) || 0;
      const newDuration = Math.max(existingDuration, entry.duration);
      interactions.set(interactionId, newDuration);
 
      if (newDuration > longestDuration) {
        longestDuration = newDuration;
      }
    }
  });
 
  observer.observe({ type: 'event', buffered: true, durationThreshold: 16 });
 
  // ページ非表示時に報告
  addEventListener('visibilitychange', () => {
    if (document.visibilityState === 'hidden') {
      // 98パーセンタイルを計算
      const sortedDurations = [...interactions.values()].sort((a, b) => a - b);
      const p98Index = Math.floor(sortedDurations.length * 0.98) - 1;
      const inp = sortedDurations[Math.max(p98Index, 0)] || 0;
      callback(inp);
      observer.disconnect();
    }
  }, { once: true });
}
 
// CLS(Cumulative Layout Shift): 累積レイアウトシフト
function observeCLS(callback) {
  let clsValue = 0;
  let sessionValue = 0;
  let sessionEntries = [];
  let clsEntries = [];
 
  const observer = new PerformanceObserver((list) => {
    for (const entry of list.getEntries()) {
      // ユーザー入力に起因するシフトは除外
      if (entry.hadRecentInput) continue;
 
      const firstSessionEntry = sessionEntries[0];
      const lastSessionEntry = sessionEntries[sessionEntries.length - 1];
 
      // セッションウィンドウの条件:
      // 1. 前のエントリから1秒以内
      // 2. セッション全体が5秒以内
      if (
        sessionEntries.length > 0 &&
        entry.startTime - lastSessionEntry.startTime < 1000 &&
        entry.startTime - firstSessionEntry.startTime < 5000
      ) {
        sessionValue += entry.value;
        sessionEntries.push(entry);
      } else {
        // 新しいセッションを開始
        sessionValue = entry.value;
        sessionEntries = [entry];
      }
 
      if (sessionValue > clsValue) {
        clsValue = sessionValue;
        clsEntries = [...sessionEntries];
      }
    }
  });
 
  observer.observe({ type: 'layout-shift', buffered: true });
 
  addEventListener('visibilitychange', () => {
    if (document.visibilityState === 'hidden') {
      callback({
        value: clsValue,
        entries: clsEntries,
      });
      observer.disconnect();
    }
  }, { once: true });
}
 
// 統合的なWeb Vitals計測
class WebVitalsCollector {
  constructor(reportCallback) {
    this.report = reportCallback;
    this.metrics = {};
 
    observeLCP((value) => {
      this.metrics.lcp = value;
      this.report({ name: 'LCP', value, rating: this.rateLCP(value) });
    });
 
    observeFID((value) => {
      this.metrics.fid = value;
      this.report({ name: 'FID', value, rating: this.rateFID(value) });
    });
 
    observeINP((value) => {
      this.metrics.inp = value;
      this.report({ name: 'INP', value, rating: this.rateINP(value) });
    });
 
    observeCLS((result) => {
      this.metrics.cls = result.value;
      this.report({ name: 'CLS', value: result.value, rating: this.rateCLS(result.value) });
    });
  }
 
  rateLCP(value) {
    if (value <= 2500) return 'good';
    if (value <= 4000) return 'needs-improvement';
    return 'poor';
  }
 
  rateFID(value) {
    if (value <= 100) return 'good';
    if (value <= 300) return 'needs-improvement';
    return 'poor';
  }
 
  rateINP(value) {
    if (value <= 200) return 'good';
    if (value <= 500) return 'needs-improvement';
    return 'poor';
  }
 
  rateCLS(value) {
    if (value <= 0.1) return 'good';
    if (value <= 0.25) return 'needs-improvement';
    return 'poor';
  }
}
 
// 使用例
const vitals = new WebVitalsCollector((metric) => {
  console.log(`${metric.name}: ${metric.value} (${metric.rating})`);
 
  // アナリティクスに送信
  fetch('/api/analytics/web-vitals', {
    method: 'POST',
    headers: { 'Content-Type': 'application/json' },
    body: JSON.stringify({
      ...metric,
      url: window.location.href,
      timestamp: new Date().toISOString(),
      userAgent: navigator.userAgent,
      connectionType: navigator.connection?.effectiveType,
    }),
    keepalive: true,
  });
});

5.3 Long Tasks の監視

// 50ms以上のタスクを検出
class LongTaskMonitor {
  constructor(options = {}) {
    this.threshold = options.threshold || 50;
    this.tasks = [];
    this.onLongTask = options.onLongTask || (() => {});
 
    this.observer = new PerformanceObserver((list) => {
      for (const entry of list.getEntries()) {
        const taskInfo = {
          duration: entry.duration,
          startTime: entry.startTime,
          name: entry.name,
          // attributionで原因を特定
          attribution: entry.attribution?.map(attr => ({
            containerType: attr.containerType,
            containerName: attr.containerName,
            containerSrc: attr.containerSrc,
          })),
        };
 
        this.tasks.push(taskInfo);
        this.onLongTask(taskInfo);
 
        if (entry.duration > 200) {
          console.warn(`Very long task detected: ${entry.duration}ms`, taskInfo);
        }
      }
    });
 
    this.observer.observe({ type: 'longtask', buffered: true });
  }
 
  getReport() {
    const totalBlockingTime = this.tasks.reduce(
      (sum, task) => sum + Math.max(0, task.duration - 50),
      0
    );
 
    return {
      totalTasks: this.tasks.length,
      totalBlockingTime,
      averageDuration: this.tasks.length
        ? this.tasks.reduce((sum, t) => sum + t.duration, 0) / this.tasks.length
        : 0,
      maxDuration: Math.max(0, ...this.tasks.map(t => t.duration)),
      tasks: this.tasks,
    };
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}
 
// 使用例
const longTaskMonitor = new LongTaskMonitor({
  onLongTask(task) {
    if (task.duration > 100) {
      console.warn(`Long task: ${task.duration.toFixed(0)}ms`);
    }
  },
});
 
// ページ離脱時にレポートを送信
window.addEventListener('visibilitychange', () => {
  if (document.visibilityState === 'hidden') {
    const report = longTaskMonitor.getReport();
    navigator.sendBeacon('/api/analytics/long-tasks', JSON.stringify(report));
  }
});

5.4 リソース計測

// リソースの読み込みパフォーマンスを監視
class ResourceMonitor {
  constructor() {
    this.observer = new PerformanceObserver((list) => {
      for (const entry of list.getEntries()) {
        const timing = {
          name: entry.name,
          type: entry.initiatorType, // 'fetch', 'xmlhttprequest', 'img', 'script', etc.
          transferSize: entry.transferSize,
          encodedBodySize: entry.encodedBodySize,
          decodedBodySize: entry.decodedBodySize,
 
          // タイミングの内訳
          dns: entry.domainLookupEnd - entry.domainLookupStart,
          tcp: entry.connectEnd - entry.connectStart,
          tls: entry.secureConnectionStart > 0
            ? entry.connectEnd - entry.secureConnectionStart : 0,
          ttfb: entry.responseStart - entry.requestStart,
          download: entry.responseEnd - entry.responseStart,
          total: entry.duration,
 
          // キャッシュ判定
          cached: entry.transferSize === 0 && entry.decodedBodySize > 0,
        };
 
        // 遅いリソースの警告
        if (timing.total > 3000) {
          console.warn(`Slow resource: ${timing.name} (${timing.total.toFixed(0)}ms)`);
        }
 
        // 大きなリソースの警告
        if (timing.decodedBodySize > 1024 * 1024) {
          console.warn(`Large resource: ${timing.name} (${(timing.decodedBodySize / 1024 / 1024).toFixed(1)}MB)`);
        }
      }
    });
 
    this.observer.observe({ type: 'resource', buffered: true });
  }
 
  destroy() {
    this.observer.disconnect();
  }
}

6. React でのObserverフック

6.1 useIntersectionObserver

import { useEffect, useRef, useState, useCallback } from 'react';
 
interface UseIntersectionObserverOptions {
  threshold?: number | number[];
  root?: Element | null;
  rootMargin?: string;
  freezeOnceVisible?: boolean;
}
 
function useIntersectionObserver(
  options: UseIntersectionObserverOptions = {}
) {
  const {
    threshold = 0,
    root = null,
    rootMargin = '0px',
    freezeOnceVisible = false,
  } = options;
 
  const [entry, setEntry] = useState<IntersectionObserverEntry | null>(null);
  const [node, setNode] = useState<Element | null>(null);
  const observerRef = useRef<IntersectionObserver | null>(null);
 
  const frozen = entry?.isIntersecting && freezeOnceVisible;
 
  // ref callback パターン(DOM要素をステートとして管理)
  const ref = useCallback((node: Element | null) => {
    setNode(node);
  }, []);
 
  useEffect(() => {
    if (!node || frozen) return;
 
    observerRef.current = new IntersectionObserver(
      ([entry]) => setEntry(entry),
      { threshold, root, rootMargin }
    );
 
    observerRef.current.observe(node);
 
    return () => {
      observerRef.current?.disconnect();
    };
  }, [node, threshold, root, rootMargin, frozen]);
 
  return {
    ref,
    entry,
    isIntersecting: entry?.isIntersecting ?? false,
    intersectionRatio: entry?.intersectionRatio ?? 0,
  };
}
 
// 使用例: 画像の遅延読み込み
function LazyImage({ src, alt, ...props }) {
  const { ref, isIntersecting } = useIntersectionObserver({
    rootMargin: '200px',
    freezeOnceVisible: true,
  });
 
  return (
    <div ref={ref}>
      {isIntersecting ? (
        <img src={src} alt={alt} {...props} />
      ) : (
        <div className="placeholder" style={{ aspectRatio: '16/9' }} />
      )}
    </div>
  );
}
 
// 使用例: スクロール連動フェードイン
function FadeInSection({ children }) {
  const { ref, isIntersecting } = useIntersectionObserver({
    threshold: 0.1,
    freezeOnceVisible: true,
  });
 
  return (
    <section
      ref={ref}
      className={`fade-section ${isIntersecting ? 'visible' : ''}`}
    >
      {children}
    </section>
  );
}
 
// 使用例: 無限スクロール
function InfiniteList({ fetchItems }) {
  const [items, setItems] = useState([]);
  const [hasMore, setHasMore] = useState(true);
  const [page, setPage] = useState(0);
 
  const { ref, isIntersecting } = useIntersectionObserver({
    rootMargin: '300px',
  });
 
  useEffect(() => {
    if (!isIntersecting || !hasMore) return;
 
    fetchItems(page + 1).then(result => {
      setItems(prev => [...prev, ...result.items]);
      setHasMore(result.hasMore);
      setPage(prev => prev + 1);
    });
  }, [isIntersecting, hasMore, page, fetchItems]);
 
  return (
    <div>
      {items.map(item => (
        <ItemCard key={item.id} item={item} />
      ))}
      {hasMore && <div ref={ref} className="loading-sentinel" />}
    </div>
  );
}

6.2 useResizeObserver

import { useEffect, useRef, useState, useCallback } from 'react';
 
interface Size {
  width: number;
  height: number;
  inlineSize: number;
  blockSize: number;
}
 
function useResizeObserver<T extends HTMLElement>(): {
  ref: (node: T | null) => void;
  size: Size | null;
} {
  const [size, setSize] = useState<Size | null>(null);
  const [node, setNode] = useState<T | null>(null);
  const observerRef = useRef<ResizeObserver | null>(null);
 
  const ref = useCallback((node: T | null) => {
    setNode(node);
  }, []);
 
  useEffect(() => {
    if (!node) return;
 
    observerRef.current = new ResizeObserver((entries) => {
      const entry = entries[0];
 
      if (entry.contentBoxSize) {
        const contentBox = entry.contentBoxSize[0];
        setSize({
          width: entry.contentRect.width,
          height: entry.contentRect.height,
          inlineSize: contentBox.inlineSize,
          blockSize: contentBox.blockSize,
        });
      } else {
        setSize({
          width: entry.contentRect.width,
          height: entry.contentRect.height,
          inlineSize: entry.contentRect.width,
          blockSize: entry.contentRect.height,
        });
      }
    });
 
    observerRef.current.observe(node);
 
    return () => {
      observerRef.current?.disconnect();
    };
  }, [node]);
 
  return { ref, size };
}
 
// 使用例: レスポンシブコンポーネント
function ResponsiveCard({ title, content }) {
  const { ref, size } = useResizeObserver<HTMLDivElement>();
 
  const layout = size
    ? size.width < 400 ? 'compact' : size.width < 800 ? 'regular' : 'wide'
    : 'regular';
 
  return (
    <div ref={ref} className={`card card--${layout}`}>
      <h2>{title}</h2>
      <p>{content}</p>
      {size && (
        <span className="debug-size">
          {Math.round(size.width)}x{Math.round(size.height)}
        </span>
      )}
    </div>
  );
}
 
// 使用例: チャートのリサイズ
function ResponsiveChartWrapper({ data }) {
  const { ref, size } = useResizeObserver<HTMLDivElement>();
 
  return (
    <div ref={ref} style={{ width: '100%', height: '400px' }}>
      {size && (
        <Chart
          data={data}
          width={size.width}
          height={size.height}
        />
      )}
    </div>
  );
}

6.3 useMutationObserver

import { useEffect, useRef, useCallback } from 'react';
 
interface UseMutationObserverOptions extends MutationObserverInit {
  callback: MutationCallback;
}
 
function useMutationObserver<T extends HTMLElement>(
  options: UseMutationObserverOptions
) {
  const [node, setNode] = useState<T | null>(null);
  const callbackRef = useRef(options.callback);
  callbackRef.current = options.callback;
 
  const ref = useCallback((node: T | null) => {
    setNode(node);
  }, []);
 
  useEffect(() => {
    if (!node) return;
 
    const observer = new MutationObserver((...args) => {
      callbackRef.current(...args);
    });
 
    const { callback, ...observerOptions } = options;
    observer.observe(node, observerOptions);
 
    return () => observer.disconnect();
  }, [node, options.childList, options.attributes, options.characterData, options.subtree]);
 
  return ref;
}
 
// 使用例: DOM変更のデバッグ
function DebugContainer({ children }) {
  const ref = useMutationObserver({
    callback: (mutations) => {
      mutations.forEach(mutation => {
        console.log(`[DOM Change] ${mutation.type}`, mutation);
      });
    },
    childList: true,
    subtree: true,
    attributes: true,
  });
 
  return <div ref={ref}>{children}</div>;
}

7. scroll vs IntersectionObserver

7.1 パフォーマンス比較

従来のスクロール監視:
  window.addEventListener('scroll', () => {
    elements.forEach(el => {
      const rect = el.getBoundingClientRect(); // ★ 強制レイアウト(Forced Reflow)
      if (rect.top < window.innerHeight) {
        // 処理
      }
    });
  });

  問題点:
  → scroll イベントは高頻度で発火(1秒に60回以上)
  → getBoundingClientRect() がレイアウトを強制(Layout Thrashing)
  → throttle/debounce が必要だがタイミングが難しい
  → 非アクティブタブでも発火し続ける
  → 要素が多いほど処理が重くなる(O(n))

IntersectionObserver:
  const observer = new IntersectionObserver(callback, options);
  elements.forEach(el => observer.observe(el));

  利点:
  ✓ ブラウザネイティブの最適化(メインスレッドをブロックしない)
  ✓ Layout Thrashing が発生しない
  ✓ throttle/debounce 不要(ブラウザが最適なタイミングで通知)
  ✓ 非アクティブタブで自動的に停止
  ✓ 要素数に依存しないパフォーマンス
  ✓ rootMarginで先読みが簡単

  制限:
  △ ピクセル単位のスクロール位置は取得できない
  △ スクロール方向の判定には別の仕組みが必要
  △ 連続的なアニメーション(パララックス)には不向き

7.2 使い分けガイドライン

// IntersectionObserver が適している場合:
// - 要素の表示/非表示の検出
// - 遅延読み込み(画像、コンポーネント)
// - 無限スクロール
// - ビューアビリティ計測
// - スクロールスナップのセクション検出
 
// scroll イベント が適している場合:
// - パララックスエフェクト(連続的なスクロール位置が必要)
// - ヘッダーの縮小/展開(スクロール量に基づく)
// - スクロールプログレスバー
// - スクロール方向の検出
 
// scroll イベントを使う場合のベストプラクティス
let ticking = false;
 
function onScroll() {
  if (!ticking) {
    requestAnimationFrame(() => {
      // ここでスクロール位置に基づく処理を行う
      updateParallax(window.scrollY);
      ticking = false;
    });
    ticking = true;
  }
}
 
window.addEventListener('scroll', onScroll, { passive: true });
// passive: true でスクロールのブロックを防止

8. ベストプラクティスとパフォーマンス最適化

8.1 Observer の統合

// ★ 同じ設定の Observer は共有する
// 悪い例: 要素ごとにObserverを作成
document.querySelectorAll('.lazy-image').forEach(img => {
  const observer = new IntersectionObserver(/* ... */); // 100個のObserver!
  observer.observe(img);
});
 
// 良い例: 1つのObserverで複数要素を監視
const observer = new IntersectionObserver(/* ... */); // 1つだけ
document.querySelectorAll('.lazy-image').forEach(img => {
  observer.observe(img); // 同じObserverに追加
});
 
// ★ 不要になったらunobserve/disconnectする
// メモリリーク防止のため、不要な監視は必ず停止する
observer.unobserve(element); // 個別停止
observer.disconnect();       // 全停止

8.2 コールバック内の処理を軽量に

// ★ Observerのコールバック内で重い処理を避ける
// 悪い例
const observer = new ResizeObserver((entries) => {
  for (const entry of entries) {
    // 重い再描画処理を直接実行
    renderComplexChart(entry.contentRect.width, entry.contentRect.height);
  }
});
 
// 良い例: requestAnimationFrameでバッチ化
let rafId = null;
 
const observer = new ResizeObserver((entries) => {
  if (rafId) cancelAnimationFrame(rafId);
 
  rafId = requestAnimationFrame(() => {
    for (const entry of entries) {
      renderComplexChart(entry.contentRect.width, entry.contentRect.height);
    }
    rafId = null;
  });
});
 
// 良い例: デバウンスの併用
function debounce(fn, delay) {
  let timer;
  return (...args) => {
    clearTimeout(timer);
    timer = setTimeout(() => fn(...args), delay);
  };
}
 
const debouncedResize = debounce((width, height) => {
  renderComplexChart(width, height);
}, 150);
 
const observer = new ResizeObserver((entries) => {
  const { width, height } = entries[0].contentRect;
  debouncedResize(width, height);
});

8.3 ブラウザサポートとPolyfill

// Observer APIのブラウザサポート状況
// IntersectionObserver: Chrome 51+, Firefox 55+, Safari 12.1+, Edge 15+
// ResizeObserver: Chrome 64+, Firefox 69+, Safari 13.1+, Edge 79+
// MutationObserver: Chrome 26+, Firefox 14+, Safari 7+, Edge 12+
// PerformanceObserver: Chrome 52+, Firefox 57+, Safari 11+, Edge 79+
 
// フィーチャーデテクション
if ('IntersectionObserver' in window) {
  // IntersectionObserverを使用
} else {
  // フォールバック: scroll イベント + getBoundingClientRect
}
 
if ('ResizeObserver' in window) {
  // ResizeObserverを使用
} else {
  // フォールバック: window.onresize
}
 
// Polyfill の読み込み(必要な場合のみ)
// npm install intersection-observer
// npm install resize-observer-polyfill

FAQ

Q1: IntersectionObserverを使って無限スクロールを実装する際の注意点は?

IntersectionObserverによる無限スクロール実装では、以下の点に注意する必要がある。

  1. 番兵要素(Sentinel)の配置: スクロールコンテナの最後に空のdiv要素を配置し、これを監視する。この要素が表示されたら次のデータを読み込む。
  2. ローディングフラグの管理: 読み込み中に再度コールバックが発火しないよう、loadingフラグで制御する。非同期処理が完了するまで新たなリクエストを抑制することが重要。
  3. rootMarginによる先読み: rootMargin: '200px 0px'のように設定することで、ユーザーがスクロールする前にデータを先読みでき、スムーズなUXを実現できる。
  4. 終端の検出: サーバーから返されるデータが空、またはhasMoreフラグがfalseになったら、observerをdisconnect()して監視を停止する。
  5. エラーハンドリング: ネットワークエラー時にリトライ可能なUIを提供する。番兵要素をクリック可能にしてユーザーが手動で再試行できるようにするとよい。
const { ref, isIntersecting } = useIntersectionObserver({
  rootMargin: '300px', // 300px手前から読み込み開始
});
 
useEffect(() => {
  if (!isIntersecting || !hasMore || loading) return;
 
  setLoading(true);
  fetchItems(page + 1)
    .then(result => {
      setItems(prev => [...prev, ...result.items]);
      setHasMore(result.hasMore);
      setPage(p => p + 1);
    })
    .catch(handleError)
    .finally(() => setLoading(false));
}, [isIntersecting, hasMore, loading]);

Q2: ResizeObserverとwindow.resizeイベントの違いと使い分けは?

ResizeObserverとwindow.resizeイベントは目的が異なる。

window.resizeイベント:

  • ブラウザウィンドウのサイズ変更のみを検出
  • 高頻度で発火するため、throttle/debounceが必須
  • グローバルなレイアウト調整(ヘッダーの固定解除、モバイルメニューの切り替えなど)に適している

ResizeObserver:

  • 特定のDOM要素のサイズ変更を検出(CSSアニメーション、フレックスボックス、グリッドレイアウトによる変更も含む)
  • ブラウザが最適なタイミングで通知(throttle不要)
  • 個別コンポーネントの内部調整(チャートのリサイズ、テキストの自動縮小、仮想スクロールの再計算など)に適している

使い分けの指針:

  • ビューポート全体のサイズに依存する処理 → window.resize + matchMedia()
  • 特定要素のコンテンツサイズに依存する処理 → ResizeObserver
  • コンテナクエリのような振る舞い → ResizeObserver(またはネイティブの@container)

ResizeObserverは要素ごとに独立して動作するため、コンポーネント指向の設計に適している。一方、window.resizeはアプリケーション全体のブレークポイント管理に使うとよい。

Q3: Observer APIを使うことでパフォーマンスがどれだけ改善されるのか?

Observer APIの最大の利点は、レイアウトスラッシング(Layout Thrashing)の回避である。

従来のscrollイベント + getBoundingClientRect():

window.addEventListener('scroll', () => {
  elements.forEach(el => {
    const rect = el.getBoundingClientRect(); // 強制リフロー発生
    if (rect.top < window.innerHeight) {
      el.classList.add('visible');
    }
  });
});
  • scrollイベントは1秒間に60回以上発火する可能性がある
  • getBoundingClientRect()は現在のレイアウトを強制的に計算させる(Forced Reflow)
  • 要素が100個あれば、1秒間に6000回のレイアウト計算が発生する可能性がある

IntersectionObserver:

const observer = new IntersectionObserver((entries) => {
  entries.forEach(entry => {
    if (entry.isIntersecting) {
      entry.target.classList.add('visible');
    }
  });
});
elements.forEach(el => observer.observe(el));
  • ブラウザが内部で最適化されたタイミングで通知
  • レイアウト計算をメインスレッドでブロックしない
  • 非アクティブタブでは自動的に停止

実測例(Chrome DevTools Performance測定):

  • scrollイベント版: 1回のスクロールで30-50msのScripting時間(jank発生)
  • IntersectionObserver版: 1回のスクロールで1-3msのScripting時間(スムーズ)

特に要素数が多い場合やモバイルデバイスでは、体感できるほどの差が出る。Core Web VitalsのINP(Interaction to Next Paint)指標の改善にも直結する。


まとめ

Observer 監視対象 主な用途 パフォーマンス
IntersectionObserver ビューポートとの交差 遅延読み込み、無限スクロール、ビューアビリティ メインスレッド非ブロック
ResizeObserver 要素サイズの変更 レスポンシブ、チャートリサイズ、仮想スクロール レイアウト強制なし
MutationObserver DOM変更 サードパーティ監視、自動初期化、変更検出 マイクロタスクで実行
PerformanceObserver パフォーマンスイベント Web Vitals計測、リソース監視、Long Task検出 非同期バッファリング

選択指針

  1. 要素の可視性を知りたい → IntersectionObserver
  2. 要素のサイズ変更に反応したい → ResizeObserver
  3. DOMの変更を検出したい → MutationObserver
  4. パフォーマンスメトリクスを収集したい → PerformanceObserver
  5. 連続的なスクロール位置が必要 → scroll イベント + requestAnimationFrame
  6. ウィンドウサイズの変更のみ → matchMedia() またはCSSコンテナクエリ

次に読むべきガイド


参考文献

  1. MDN Web Docs. "Intersection Observer API." Mozilla, 2024. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Intersection_Observer_API
  2. MDN Web Docs. "Resize Observer API." Mozilla, 2024. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/Resize_Observer_API
  3. MDN Web Docs. "MutationObserver." Mozilla, 2024. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/MutationObserver
  4. MDN Web Docs. "PerformanceObserver." Mozilla, 2024. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/PerformanceObserver
  5. Web.dev. "Lazy loading images with IntersectionObserver." Google, 2024.
  6. Web.dev. "Web Vitals." Google, 2024. https://web.dev/vitals/
  7. Philip Walton. "Monitoring Cumulative Layout Shift." web.dev, 2023.
  8. Web Incubator CG. "Container Queries." W3C, 2024.
  9. W3C. "Intersection Observer Specification." W3C, 2024. https://www.w3.org/TR/intersection-observer/
  10. W3C. "Resize Observer Specification." W3C, 2024. https://www.w3.org/TR/resize-observer/