聊聊前端性能优化

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为什么要做性能优化?性能优化有多重要?网站的性能对于用户的留存率、转化率有很大的影响,直白的说,提高网站的性能可以直接提高网站带来的收益。

性能优化的分类

前端的性能优化主要分为两类:

  1. 加载时优化;
  2. 运行时优化;

例如压缩文件、使用CDN加载静态资源属于加载时优化;及时的解绑事件、减少DOM的操作属于运行时优化。

吉德林法则:遇到问题,只有先弄清楚问题,才能很好地解决问题。所以在做性能优化之前,最好先看一下网站的加载性能和运行性能。

手动检查

检查加载性能

一个网站看加载性能如何主要看首屏时间和白屏时间。

  1. 白屏时间:指输入网址,到页面开始显示内容的时间;
  2. 首屏时间:指输入网址,页面完全加载完成之后的时间;

可以将以下代码放在</head>前,就能获取白屏页面白屏时间。

<script>
    new Date().getTime() -
performance.timing.navigationStart
</script>

window.onload 事件里执行 new Date().getTime() - performance.timing.navigationStart 可以获取首屏完全加载所用时间。

检查运行性能

这里我们就用chrome的开发者工具查看运行时的性能。

打开网站,F12进入浏览器控制台,选择performance,点击左上角的灰色圆点,变为红色即开始记录了。这时可以模仿用户使用网站,在使用完毕后,点击stop,然后就能看到网站运行期间的性能报告。如果有红色块,说明有掉帧的情况;如果为绿色,说明帧率高,网页比较流畅。

在performance选项下,按ESC会弹出来一个小框,点击小框左边的三个点,把rendering勾出来。

聊聊前端性能优化
聊聊前端性能优化

第一个是高亮重绘区域,另一个是显示帧渲染信息。勾上之后,再去浏览网页,便可以实时看到网页的渲染变化。

利用工具检查

chrome工具 Lighthouse
聊聊前端性能优化

这个工具会对网站进行性能打分。

加载时性能优化

1.减少HTTP请求

一个完整的http请求要经历DNS查找,TCP握手,浏览器发出http请求,服务器接收请求,服务器处理请求并发回相应,浏览器接收相应过程。下图为一个http请求实例:
聊聊前端性能优化

名词解释:

  • Queueing: 在请求队列中的时间;
  • Stalled: 从TCP连接建立完成,到真正可以传输数据之间的时间差,此事件包括代理协商时间。
  • Proxy negotiation:与代理服务器连接进行协商所花费的时间。
  • DNS Lookup:执行DNS查找所需要的时间,页面上每个不同的域都需要进行DNS查找。
  • Initial Connection/Connecting: 建立连接所花费的时间,包括TCP握手/重试和协商SSL。
  • SSL:完成SSL握手所花费的时间。
  • Request sent: 发出网络请求所花费的时间。
  • Waiting(TTFB): TTFB是发出页面请求到接受到应答数据的第一个字节的时间。
  • Content Download: 接收响应数据所花费的时间。

可以看出真正的下载数据时间为13.05 / 204.16 = 6.39%,要提高这个比例,就要将多个小文件合并为一个大文件,从而减少HTTP请求次数的原因。

2.使用HTTP2

解析速度快

HTTP/2采用二进制格式传输数据,而非HTTP/1的文本格式,二进制协议解析起来更高效。HTTP/1的请求和响应报文,都是由起始行,首部和实体正文组成,各部分之间以文本换行符分隔。HTTP/2将请求和响应数据分隔为更小的帧,并且它们采用二进制编码。
HTTP/2中,同域名下所有的通信都在单个连接上完成,该连接可以承载任意数量的双向数据流。

多路复用

HTTP/1中,如果想并发多个请求,必须使用多个TCP链接,且浏览器为了控制资源,还会对单个域名有6-8个的TCP链接请求限制。
HTTP/2中,不再依赖TCP链接去实现多流并行了,在HTTP/2中:

  • 同域名下所有通信都在单个TCP连接上完成
  • 单个连接可以承载任意数量的双向数据流
  • 数据流以消息的形式发送,而消息又有一个或多个帧组成,多个帧之间可以乱序发送,因为根据帧首部的流标识可以重新组装

这一特性,使性能有了极大的提升。

优先级

在HTTP/2中,每个请求都可以带一个31bit的优先值,0表示最高优先级,数值越大优先级越低。服务器收到这样的请求后,可以优先处理。

服务器推送

HTTP2 新增的一个强大的新功能,就是服务器可以对一个客户端请求发送多个响应。

服务端可以在发送页面HTML时主动推送其它资源,而不用等到浏览器解析到相应位置,发起请求再响应。例如服务端可以主动把JS和CSS文件推送给客户端,而不需要客户端解析HTML时再发送这些请求。

服务端可以主动推送,客户端也有权利选择是否接收。如果服务端推送的资源已经被浏览器缓存过,浏览器可以通过发送RST_STREAM帧来拒收。主动推送也遵守同源策略,服务器不会随便推送第三方资源给客户端

3.使用服务端渲染

客户端渲染:获取HTML文件,根据需要下载javascript文件,运行文件,生成DOM,再渲染。

服务端渲染:服务端返回HTML文件,客户端只需要解析HTML。

  • 优点:首屏渲染快,SEO友好;
  • 缺点:涉及构建设置和部署的更多要求,更多的服务器负载。

4.静态资源使用CDN

内容分发网络(CDN)是一组分布在多个不同地理位置的 Web 服务器。我们都知道,当服务器离用户越远时,延迟越高。CDN 就是为了解决这一问题,在多个位置部署服务器,让用户离服务器更近,从而缩短请求时间。

5.将css放在头部,javascript文件放在底部

所有放在 head 标签里的 CSS 和 JS 文件都会堵塞渲染。如果这些 CSS 和 JS 需要加载和解析很久的话,那么页面就会一直显示空白。所以 JS 文件要放在底部,等 HTML 解析完了再加载 JS 文件。

CSS放在头部是因为:如果CSS放在尾部,会让用户第一时间看到没有样式的页面,比较的‘难看’,为了避免这种情况发生,将CSS放在头部。

6.使用字体图标iconfont代替图片图标

字体图标就是将图标制作成一个字体,使用时就跟字体一样,可以设置属性,例如 font-size、color 等等,非常方便。并且字体图标是矢量图,不会失真。还有一个优点是生成的文件特别小。

压缩字体文件

使用fontmin-webpack插件对字体文件进行压缩,可以更进一步的减小字体的大小。

7.善用缓存,不重复加载相同资源

为了避免用户每次访问网站都得请求文件,我们可以通过添加 Expires 或 max-age 来控制这一行为。Expires设置了一个绝对时间,只要在这个时间之前,浏览器都不会请求文件,而是直接使用缓存。而 max-age 是一个相对时间,建议使用 max-age 代替Expires。

  • max-age: 设置缓存存储的周期,超过这个时间缓存被认为过期。在这个时间前,浏览器读取文件不会发出新请求,而是直接使用缓存。
  • no-cache: 表示客户端可以缓存资源,每次使用缓存资源都必须重新验证其有效性。

8.压缩文件

压缩文件可以减少文件的下载时间,提升用户的体验。

在webpack可以使用如下插件进行压缩:

  • javascript: UglifyPlugin
  • CSS: MiniCssExtractPlugin
  • HTML: HtmlwebpackPlugin

还可以使用gzip压缩,可以通过向HTTP请求头中的Accept-Encoding添加gzip标识来开启这一功能。当然,服务器也得支持这一功能。

webpack配置:

下载插件

npm install compression-webpack-plugin --save-dev

配置:

const CompressionPlugin = require('compression-webpack-plugin')

module.exports = {
    plugins: [new CompressionPlugin()]
}

9.图片优化

  • 图片延迟加载

在页面中,先不给图片设置路径,只有当图片出现在可视区域内时,再去加载真正的图片,这就是延迟加载。对于图片很多的网站,一次性的加载太多的图片会对用户的体验造成很大的影响。可以参考这篇文章 web前端图片懒加载实现

  • 降低图片质量

例如 JPG 格式的图片,100% 的质量和 90% 质量的通常看不出来区别,尤其是用来当背景图的时候。

压缩方式有两种:一种是通过在线压缩网站;一种是通过webpack插件image-webpack-plugin;

npm i -D image-webpack-loader

webpack配置

{
    test: /\.(png|jpe?g|gif|svg)(\?.*)?$/,
    use: [
        {
            loader: 'url-loader',
            options: {
                limit: 10000,
                name: utils.assetsPath('img/[name].[hash:7].[ext]')
            }
        },
        {
            loader: 'image-webpack-loader',
            options: {
                bypassOnDebug: true
            }
        }
    ]
}
  • 尽可能使用CSS3效果代替图片

尽量使用CSS的效果,比如渐变、阴影等,因为代码大小通常比图片小得多;

10.按需加载代码,提取第三方库代码,减少冗余代码

  • 根据文件内容生成文件名,结合import动态引入组件实现按需加载

通过webpack配置outputfilename属性的值选项中有一个[contenthash],它将根据文件内容创建出一个hash。当文件有变化时,[contenthash]也会有变化。

output: {
  filename: '[name].[contenthash].js',
  chunkFilename: '[name].[contenthash].js',
  path: path.resolve(__dirname, '../dist'),
},
  • 提取第三方库

由于引入的第三方库一般比较稳定,不会经常改变。所以将它们单独提取出来,作为长期缓存是一个更好的选择。这里需要使用webpack4的splitChunk插件cacheGroups选项。

module.exports = {
    optimization: {
        splitChunks: {
            chunks: 'async',
            minChunks: 30000,
            cacheGroups: {
                vendors: {
                    test: /[\\/]node_modules[\\/]/,
                    priority: -10
                },
                default: {
                    minChunks: 2,
                    priority: -20,
                    reuseExistingChunk: true
                }
            }
        }
    }
}

缓存组因该是SplitChunksPlugin中最有趣的功能了。在默认设置中,会将 node_mudules 文件夹中的模块打包进一个叫 vendors的bundle中,所有引用超过两次的模块分配到 default bundle 中。更可以通过 priority 来设置优先级。

reuseExistingChunk:表示是否使用已有的 chunk,如果为 true 则表示如果当前的 chunk 包含的模块已经被抽取出去了,那么将不会重新生成新的。

参考文章 使用split-chunks-plugin代码分割

具体配置查看官方文档 split-chunks-plugin

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