web前端性能优化总结

概括

涉及到的分类

• 网络层面
• 构建层面
• 浏览器渲染层面
• 服务端层面

涉及到的功能点

PWA
Vue-SSR

资源合并与压缩

http 请求的过程及潜在的性能优化点

• 理解 减少http请求数量 和 减少请求资源大小 两个优化要点
• 掌握 压缩 与 合并 的原理
• 掌握通过 在线网站 和 fis3 两种实现压缩与合并的方法

浏览器的一个请求从发送到返回都经历了什么

动态的加载静态的资源

• dns 是否可以通过缓存减少 dns 查询时间
• 网络请求的过程走最近的网络环境
• 相同的静态资源是否可以缓存
• 能否减少 http 请求大小
• 能否减少 http 请求数量
• 服务端渲染

资源的合并与压缩设计到的性能点

http

html 压缩

HTML 代码压缩就是压缩这些在文本文件中有意义，但是在 HTML 中不显示的字符，包括 空格 , 制表符 , 换行符 等，还有一些其他意义的字符，如 HTML 注释也可以被压缩

意义

• 大型网站意义比较大

如何进行 html 的压缩

• 使用在线网站进行压缩(走构建 工具 多，公司级在线网站手动压缩小)
• node.js 提供了 html-minifier 工具
• 后端 模板引擎渲染压缩

css 及 js 压缩

css 的压缩

• 无效代码删除

  • 注释、无效字符
• css 语义合并

css 压缩的方式

• 使用在线网站进行压缩
• 使用 html-minifier 对 html 中的 css 进行压缩
• 使用 clean-css 对 css 进行压缩

js 的压缩语混乱

• 无效字符的删除

  • 空格、注释、回车等
• 剔除注释

• 代码语意的缩减和优化

  • 变量名缩短( a , b )等

• 代码保护

  • 前端代码是透明的，客户端代码用户是可以直接看到的，可以轻易被窥探到逻辑和漏洞

js 压缩的方式

• 使用在线网站进行压缩
• 使用 html-minifier 对 html 中的 js 进行压缩
• 使用 uglifyjs2 对 js 进行压缩

不合并文件可能存在的问题

N-1

文件合并缺点

• 首屏渲染问题

  • 文件合并之后的 js 变大，如果首页的渲染依赖这个 js 的话，整个页面的渲染要等 js 请求完才能执行
  • 如果首屏只依赖 a.js ，只要等 a.js 完成后就可执行
  • 没有通过服务器端渲染，现在框架都需要等合并完的文件请求完才能执行，基本都需要等文件合并后的 js

• 缓存失效问题

  js
  js
  

文件合并对应缺点的处理

• 公共库合并

• 不同页面的合并

  • 不同页面 js 单独打包
• 见机行事，随机应变

文件合并对应方法

nodejs

图片相关优化

一张 JPG 的解析过程

jpg 有损压缩：虽然损失一些信息，但是肉眼可见影响并不大

png8 / png24 / png32 之间的区别

• png8    ---- 256色 + 支持透明
• png24 ---- 2^24 + 不支持透明
• png32   --- 2^24 +支持透明

文件大小 + 色彩丰富程度

png32 是在 png24 上支持了透明，针对不同的业务场景选择不同的图片格式很重要

不同的格式图片常用的业务场景

不同格式图片的特点

• jpg 有损压缩，压缩率高，不支持透明
• png 支持透明，浏览器兼容性好
• webp 压缩程度更好，在 ios webview 中有兼容性问题
• svg 矢量图，代码内嵌，相对较小，图片样式相对简单的场景(尽量使用，绘制能力有限，图片简单用的比较多)

不同格式图片的使用场景

• jpg ：大部分不需要透明图片的业务场景
• png ：大部分需要透明图片的业务场景
• webp ： android 全部(解码速度和压缩率高于 jpg 和 png ，但是 ios safari 还没支持)
• svg ：图片样式相对简单的业务场景

图片压缩的几种情况

• 针对真实图片情况，舍弃一些相对无关紧要的色彩信息

• CSS雪碧图 ：把你的网站用到的一些图片整合到一张单独的图片中

  • 优点：减少 HTTP 请求的数量(通过 backgroundPosition 定位所需图片)
  • 缺点：整合图片比较大时，加载比较慢(如果这张图片没有加载成功，整个页面会失去图片信息) facebook 官网任然在用，主要 pc 用的比较多，相对性能比较强

• Image-inline ：将图片的内容嵌到 html 中(减少网站的 HTTP 请求)

  • base64信息 ，减少网站的HTTP请求,如果图片比较小比较多，时间损耗主要在请求的骨干网络

• 使用矢量图

  • 使用 SVG 进行矢量图的绘制
  • 使用 icon-font 解决 icon 问题

• 在android下使用webp

  • webp 的优势主要体现在它具有更优的图像数据压缩算法，能带来更小的图片体积，而且拥有肉眼识别无差异的图像质量；
  • 同时具备了无损和有损的压缩模式、 Alpha 透明以及动画的特性，在 JPEG 和 PNG 上的转化效果都非常优秀、稳定和统一

css 和 js 的装载与执行

HTML页面加载渲染的过程

一个网站在浏览器端是如何进行渲染的

HTML渲染过程中的一些特点

• 顺序执行，并发加载

  • 词法分析：从上到下依次解析

    • 通过 HTML 生成 Token对象 （当前节点的所有子节点生成后，才会通过 next token 获取到当前节点的兄弟节点），最终生成 Dom Tree
  • 并发加载：资源请求是并发请求的

  • 并发上限

    Chrome
    

• 是否阻塞

  • css 阻塞

    • css 在 head 中通过 link 引入会阻塞页面的渲染

      • 如果我们把 css 代码放在 head 中去引入的话，那么我们整个页面的渲染实际上就会等待 head 中 css 加载并生成 css树 ，最终和 DOM 整合生成 RanderTree 之后才会进行渲染
      • 为了浏览器的渲染，能让页面显示的时候视觉上更好。

避免某些情况，如：假设你放在页面最底部，用户打开页面时，有可能出现，页面先是显示一大堆文字或图片，自上而下，丝毫没有排版和样式可言。最后，页面又恢复所要的效果

- `css`不阻塞`js`的加载，但阻塞`js`的执行
    - `css`不阻塞外部脚步的加载(`webkit preloader 预资源加载器`)
- `js`阻塞
    -  直接通过`<script src>`引入会阻塞后面节点的渲染
        -  `html parse`认为`js`会动态修改文档结构(`document.write`等方式)，没有进行后面文档的变化
        -  `async`、`defer`(`async`放弃了依赖关系)
            - `defer`属性（`<script src="" defer></script>`）

(这是延迟执行引入的 js 脚本（即脚本加载是不会导致解析停止，等到 document 全部解析完毕后， defer-script 也加载完毕后，在执行所有的 defer-script 加载的 js 代码，再触发 Domcontentloaded ）

- `async`属性（`<script src="" async></script>`） 
                - 这是异步执行引入的`js`脚本文件 
                - 与`defer`的区别是`async`会在加载完成后就执行，但是不会影响阻塞到解析和渲染。但是还是会阻塞`load`事件，所以`async-script`会可能在`DOMcontentloaded`触发前或后执行，但是一定会在`load`事件前触发。

懒加载与预加载

懒加载

• 图片进入可视区域之后请求图片资源
• 对于电商等图片很多，页面很长的业务场景适用
• 减少无效资源的加载
• 并发加载的资源过多会会阻塞js的加载，影响网站的正常使用

img src 被设置之后， webkit 解析到之后才去请求这个资源。所以我们希望图片到达可视区域之后， img src 才会被设置进来，没有到达可视区域前并不现实真正的 src ，而是类似一个 1px 的占位符。

场景：电商图片

预加载

• 图片等静态资源在使用之前的提前请求
• 资源使用到时能从缓存中加载，提升用户体验
• 页面展示的依赖关系维护

场景：抽奖

懒加载原生 js 和 zepto.lazyload

原理

先将 img 标签中的 src 链接设为同一张图片（空白图片），将其真正的图片地址存储再 img 标签的自定义属性中（比如 data-src ）。当 js 监听到该图片元素进入可视窗口时，即将自定义属性中的地址存储到 src 属性中，达到懒加载的效果。

注意问题：

• 关注首屏处理,因为还没滑动
• 占位，图片大小首先需要预设高度，如果没有设置的话，会全部显示出来

var viewheight = document.documentElement.clientHeight   //可视区域高度

function lazyload(){
    var eles = document.querySelectorAll('img[data-original][lazyload]')

    Array.prototype.forEach.call(eles,function(item,index){
        var rect;
        if(item.dataset.original === '') return;
        rect = item.getBoundingClientRect(); //返回元素的大小及其相对于视口的

        if(rect.bottom >= 0 && rect.top < viewheight){
            !function(){
                var img = new Image();
                img.src = item.dataset.url;
                img.onload = function(){
                    item.src = img.src
                }
                item.removeAttribute('data-original');
                item.removeAttribute('lazyload');
            }()
        }
    })
}

lazyload()
document.addEventListener('scroll',lazyload)

预加载原生 js 和 preloadJS 实现

预加载实现的几种方式

• 第一种方式：直接请求下来

<img src="https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/21/1690d1b216cbfa18" style="display: none"/>
<img src="https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/21/1690d1b21b70c8d2" style="display: none"/>
<img src="https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/21/1690d1b216e17e26" style="display: none"/>
<img src="https://user-gold-cdn.xitu.io/2019/2/21/1690d1b217b3ae59" style="display: none"/>

• 第二种方式： image 对象

var image = new Image();
image.src = "www.pic26.com/dafdafd/safdas.jpg"；

• 第三种方式： xmlhttprequest

  • 缺点：存在跨域问题
  • 优点：好控制

var xmlhttprequest = new XMLHttpRequest();

xmlhttprequest.onreadystatechange = callback;

xmlhttprequest.onprogress = progressCallback;

xmlhttprequest.open("GET","http:www.xxx.com",true);

xmlhttprequest.send();

function callback(){
    if(xmlhttprequest.readyState == 4 && xmlhttprequest.status == 200){
        var responseText = xmlhttprequest.responseText;
    }else{
        console.log("Request was unsuccessful:" + xmlhttprequest.status);
    }
}

function progressCallback(){
    e = e || event;
    if(e.lengthComputable){
        console.log("Received"+e.loaded+"of"+e.total+"bytes")
    }
}

PreloadJS模块

• 本质 ： 权衡浏览器加载能力，让它尽可能饱和利用起来

重绘与回流

css 性能让 javascript 变慢

要把 css 相关的外部文件引入放进 head 中，加载 css 时，整个页面的渲染是阻塞的，同样的执行 javascript 代码的时候也是阻塞的，例如 javascript 死循环。

一个线程   =>  javascript解析
一个线程   =>  UI渲染

这两个线程是互斥的，当 UI 渲染的时候， javascript 的代码被终止。当 javascript 代码执行， UI 线程被冻结。所以 css 的性能让 javascript 变慢。

频繁触发重绘与回流，会导致UI频繁渲染，最终导致js变慢

什么是重绘和回流

回流

• 当 render tree 中的一部分(或全部)因为元素的 规模尺寸 ， 布局 ， 隐藏 等改变而需要 重新构建 。这就成为回流( reflow )
• 当 页面布 局和 几何属性 改变时，就需要 回流

重绘

• 当 render tree 中的一些元素需要更新属性，而这些属性只是影响元素的 外观 ， 风格 ，而不影响布局，比如 background-color 。就称重绘

关系

用到 chrome 分析 performance

回流必将引起重绘，但是重绘不一定会引起回流

避免重绘、回流的两种方法

触发页面重布局的一些css属性

• 盒子模型相关属性会触发重布局

  width
  height
  padding
  margin
  display
  border-width
  border
  min-height
  

• 定位属性及浮动也会触发重布局

  top
  bottom
  left
  right
  position
  float
  clear
  

• 改变节点内部文字结构也会触发重布局
• text-align
• overflow-y
• font-weight
• overflow
• font-family
• line-height
• vertical-align
• white-space
• font-size

优化点：使用不触发回流的方案替代触发回流的方案

只触发重绘不触发回流

• color
• border-style 、 border-radius
• visibility
• text-decoration
• background 、 background-image 、 background-position 、 background-repeat 、 background-size
• outline 、 outline-color 、 outline-style 、 outline-width
• box-shadow

新建DOM的过程

• 获取 DOM 后分割为多个图层
• 对每个图层的节点计算样式结果( Recalculate style 样式重计算)
• 为每个节点生成图形和位置( Layout 回流和重布局)
• 将每个节点绘制填充到图层位图中( Paint Setup 和 Paint 重绘 )
• 图层作为纹理上传至 gpu
• 符合多个图层到页面上生成最终屏幕图像( Composite Layers 图层重组)

浏览器绘制 DOM 的过程是这样子的：

• 获取 DOM 并将其分割为多个层（ layer ），将每个层独立地绘制进位图（ bitmap ）中
• 将层作为纹理（ texture ）上传至 GPU ，复合（ composite ）多个层来生成最终的屏幕图像
• left/top/margin 之类的属性会影响到元素在文档中的布局，当对布局（ layout ）进行动画时，该元素的布局改变可能会影响到其他元素在文档中的位置，就导致了所有被影响到的元素都要进行重新布局，浏览器需要为整个层进行重绘并重新上传到 GPU ，造成了极大的性能开销。
• transform 属于合成属性（ composite property ），对合成属性进行 transition/animation 动画将会创建一个合成层（ composite layer ），这使得被动画元素在一个独立的层中进行动画。
• 通常情况下，浏览器会将一个层的内容先绘制进一个位图中，然后再作为纹理（ texture ）上传到 GPU ，只要该层的内容不发生改变，就没必要进行重绘（ repaint ），浏览器会通过重新复合（ recomposite ）来形成一个新的帧。

chrome 创建图层的条件

将频繁重绘回流的DOM元素单独作为一个独立图层，那么这个DOM元素的重绘和回流的影响只会在这个图层中

• 3D 或透视变换
• CSS 属性使用加速视频解码的 <video> 元素
• 拥有 3D ( WebGL ) 上下文或加速的
• 2D 上下文的 <canvas> 元素
• 复合插件(如 Flash )
• 进行 opacity/transform 动画的元素拥有加速
• CSS filters 的元素元素有一个包含复合层的后代节点(换句话说，就是一个元素拥有一个子元素，该子元素在自己的层里)
• 元素有一个 z-index 较低且包含一个复合层的兄弟元素(换句话说就是该元素在复合层上面渲染)

总结：对布局属性进行动画，浏览器需要为每一帧进行重绘并上传到 GPU 中对合成属性进行动画，浏览器会为元素创建一个独立的复合层，当元素内容没有发生改变，该层就不会被重绘，浏览器会通过重新复合来创建动画帧

gif图

总结

• 尽量避免使用触发 回流 、 重绘 的 CSS 属性
• 将 重绘 、 回流 的影响范围限制在单独的图层( layers )之内
• 图层合成过程中消耗很大页面性能，这时候需要平衡考虑重绘回流的性能消耗

实战优化点总结

• 用 translate 替代 top 属性

  • top 会触发 layout ，但 translate 不会

• 用 opacity 代替 visibility

  • opacity 不会触发重绘也不会触发回流，只是改变图层 alpha 值，但是必须要将这个图片独立出一个图层
  • visibility 会触发重绘
• 不要一条一条的修改 DOM 的样式，预先定义好 class ，然后修改 DOM 的 className
• 把DOM 离线后修改，比如：先把 DOM 给 display:none （有一次 reflow ），然后你修改100次，然后再把它显示出来

• 不要把 DOM 节点的属性值放在一个循环里当成循环的变量

  • offsetHeight 、 offsetWidth 每次都要刷新缓冲区，缓冲机制被破坏
  • 先用变量存储下来

• 不要使用 table 布局，可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局

  • div 只会影响后续样式的布局

• 动画实现的速度的选择

  performance
  

• 对于动画新建图层

  • 启用 gpu 硬件加速(并行运算)， gpu加速 意味着数据需要从 cpu 走总线到 gpu 传输，需要考虑传输损耗.

    transform:translateZ(0)
    transform:translate3D(0)
    

浏览器存储

cookies

多种浏览器存储方式并存，如何选择？

• 因为 http 请求无状态，所以需要 cookie 去维持客户端状态

• cookie 的生成方式：

  • http --> response header --> set-cookie
  • js 中可以通过 document.cookie 可以读写 cookie

  • cookie 的使用用处：

    • 用于浏览器端和服务器端的交互(用户状态)
    • 客户端自身数据的存储
• expire ：过期时间

• cookie 的限制：

  4kb
  expire
  

• 重要属性： httponly 不支持 js 读写(防止收到模拟请求攻击)
• 不太作为存储方案而是用于维护客户关系

• 优化点： cookie 中在相关域名下面

  cdn
  cdn
  

localStorage

localstorage

HTML5
5M

sessionstorage

5M

indexedDB

• IndexedDB 是一种低级 API ，用于客户端存储大量结构化数据。该 API 使用索引来实现对该数据的高性能搜索。虽然 Web
• Storage 对于存储叫少量的数据很管用，但对于存储更大量的结构化数据来说，这种方法不太有用。 IndexedDB 提供了一个解决方案。

为应用创建离线版本

• cdn 域名不要带 cookie
• localstorage 存库、图片

cookie 种在主站下，二级域名也会携带这个域名，造成流量的浪费

Service Worker 产生的意义

PWA 与 Service Worker

• PWA ( Progressive Web Apps )是一种 Web App 新模型，并不是具体指某一种前言的技术或者某一个单一的知识点，我们从英文缩写来看就能看出来，这是一个渐进式的 Web App ，是通过一系列新的 Web特性 ，配合优秀的 UI 交互设计，逐步增强 Web App 的用户体验

PWA 与 Service worker

chrome 插件 lighthouse

检测是不是一个渐进式 web app

• 当前手机在弱网环境下能不能加载出来
• 离线环境下能不能加载出来

特点

Engaging

service worker

service worker 是一个脚本，浏览器独立于当前页面，将其在后台运行，为实现一些不依赖页面的或者用户交互的特性打开了一扇大门。在未来这些特性将包括消息推送，背景后台同步， geofencing (地理围栏定位)，但他将推出的第一个首要的特性，就是拦截和处理网络请求的能力，包括以编程方式来管理被缓存的响应。

案例分析

Service Worker学习与实践

了解servie worker

chrome://serviceworker-internals/ chrome://inspect/#service-worker/

service worker 网络拦截能力，存储 Cache Storage ，实现离线应用

indexedDB

callback && callback()写法
相当于 
if(callback){
   callback();
}

cookie 、 session 、 localStorage 、 sessionStorage 基本操作

indexedDB 基本操作

object store:对象存储
本身就是结构化存储

function openDB(name, callback) {
            //建立打开indexdb  indexedDB.open
            var request = window.indexedDB.open(name)
            request.onerror = function(e) {
                console.log('on indexedDB error')
            }
            request.onsuccess = function(e) {
                    myDB.db = e.target.result
                    callback && callback()
                }
                //from no database to first version,first version to second version...
            request.onupgradeneeded = function() {
                console.log('created')
                var store = request.result.createObjectStore('books', {
                    keyPath: 'isbn'
                })
                console.log(store)
                var titleIndex = store.createIndex('by_title', 'title', {
                    unique: true
                })
                var authorIndex = store.createIndex('by_author', 'author')

                store.put({
                    title: 'quarry memories',
                    author: 'fred',
                    isbn: 123456
                })
                store.put({
                    title: 'dafd memories',
                    author: 'frdfaded',
                    isbn: 12345
                })
                store.put({
                    title: 'dafd medafdadmories',
                    author: 'frdfdsafdafded',
                    isbn: 12345434
                })
            }
        }
        var myDB = {
            name: 'tesDB',
            version: '2.0.1',
            db: null
        }

        function addData(db, storeName) {

        }

        openDB(myDB.name, function() {
            // myDB.db = e.target.result
            // window.indexedDB.deleteDatabase(myDB.name)
        });

        //删除indexedDB

indexDB 事务

transcation 与 object store 建立关联关系来操作 object store
建立之初可以配置

var transcation = db.transcation('books', 'readwrite')
 var store = transcation.objectStore('books')

 var data =store.get(34314)
 store.delete(2334)
 store.add({
     title: 'dafd medafdadmories',
     author: 'frdfdsafdafded',
     isbn: 12345434
 })

Service Worker 离线应用

serviceworker 需要 https 协议

如何实现 ServiceWorker 与主页面之间的通信

lavas

缓存

httpheader

可缓存性

public
private
no-cache
only-if-cached

到期

• max-age=<seconds> :设置缓存存储的最大周期，超过这个时间缓存被认为过期(单位秒)。与 Expires 相反，时间是相对于请求的时间。
• s-maxage=<seconds> :覆盖 max-age 或者 Expires 头，但是仅适用于共享缓存(比如各个代理)，并且私有缓存中它被忽略。 cdn 缓存
• max-stale[=<seconds>]

表明客户端愿意接收一个已经过期的资源。 可选的设置一个时间(单位秒)，表示响应不能超过的过时时间。

• min-fresh=<seconds>

表示客户端希望在指定的时间内获取最新的响应。

重新验证 和 重新加载

重新验证

• must-revalidate ：缓存必须在使用之前验证旧资源的状态，并且不可使用过期资源。
• proxy-revalidate ：与 must-revalidate 作用相同，但它仅适用于共享缓存（例如代理），并被私有缓存忽略。
• immutable ：表示响应正文不会随时间而改变。资源（如果未过期）在服务器上不发生改变，因此客户端不应发送重新验证请求头（例如 If-None-Match 或 If-Modified-Since ）来检查更新，即使用户显式地刷新页面。在 Firefox 中， immutable 只能被用在 https:// transactions .

重新加载

• no-store :缓存不应存储有关客户端请求或服务器响应的任何内容。
• no-transform :不得对资源进行转换或转变。 Content-Encoding , Content-Range , Content-Type 等 HTTP 头不能由代理修改。例如，非透明代理可以对图像格式进行转换，以便节省缓存空间或者减少缓慢链路上的流量。 no-transform 指令不允许这样做。

Expires

• 缓存过期时间，用来指定资源到期的时间，是服务器端的时间点
• 告诉浏览器在过期时间前浏览器可以直接从浏览器缓存中存取数据，而无需再次请求
• expires 是 http1.0 的时候的
• http1.1 时候，我们希 望cache 的管理统一进行， max-age 优先级高于 expires ，当有 max-age 在的时候 expires 可能就会被忽略。
• 如果没有设置 cache-control 时候会使用 expires

Last-modified 和 If-Modified-since

• 基于客户端和服务器端协商的缓存机制
• last-modified --> response header
if-modified-since --> request header
• 需要与 cache-control 共同使用

last-modified 有什么缺点？

• 某些服务端不能获取精确的修改时间
• 文件修改时间改了，但文件的内容却没有变

Etag 和 If-none-match

• 文件内容的hash值
• etag --> reponse header
if-none-match --> request header
• 需要与 cache-control 共同使用

好处：

if-modified-since
etage

流程图

服务端性能优化

服务端用的node.js因为和前端用的同一种语言，可以利用服务端运算能力来进行相关的运算而减少前端的运算

vue
vue-ssr

vue渲染面临的问题

先加载vue.js
=>  执行vue.js代码
=>  生成html

• 以前没有前端框架时，
• 用jsp/php 在服务端进行数据的填充 ，发送给客户端就是已经 填充好数据 的html

• 使用 jQuery 异步加载数据
• 使用 React 和 Vue 前端框架

怎么在 vue 这个层面对性能进行提升

• 构建层的模板编译( runtime , compile 拆开),构建层做模板编译工作。 webpack 构建时候，统一，直接编译成 runtime 可以执行的代码
• 数据无关的 prerender 的方式
• 服务端渲染