聊一聊前端性能与体验的优化

前言

性能优化 ，每个工程师跑不掉的一个话题。这里是本人总结的一些优化手法，希望对大家有所帮助，后续也会继续更新。 演示源码和 PPT 无条件分享。

演示 PPT (一定要看，超帅)

横屏观看更佳：http://118.25.49.69:8086

前端性能的影响

前端性能的一个重要指标是页面加载时间，不仅事关用户体验，也是搜索引擎排名考虑的一个因素。

• 来自 Google 的数据表明，一个有 10 条数据 0.4 秒能加载完的页面，变成 30 条数据 0.9 秒加载完之后，流量和广告收入下降90%。
• Google Map 首页文件大小从100KB减小到70-80KB后，流量在第一周涨了10%，接下来的三周涨了25%。
• 亚马逊的数据表明：加载时间增加100 毫秒，销量就下降 1%。

所以：重铸性能之光，我辈义不容辞?

一、调试工具

磨刀不误砍柴工，读完大学再打工！

1.1 Network

这里可以看到资源加载详情，初步评估影响页面性能的因素。鼠标右键可以自定义选项卡，页面底部是当前加载资源的一个概览。DOMContentLoaded DOM 渲染完成的时间，Load：当前页面所有资源加载完成的时间

思考：如何判断哪些资源对当前页面加载无用，做对应优化？

shift + cmd + P 调出控制台的扩展工具，添加规则

扩展工具 更多使用姿势

瀑布流 waterfall

• Queueing 浏览器将资源放入队列时间
• Stalled 因放入队列时间而发生的停滞时间
• DNS Lookup DNS 解析时间
• Initial connection 建立 HTTP 连接的时间
• SSL 浏览器与服务器建立安全性连接的时间
• TTFB 等待服务端返回数据的时间
• Content Download 浏览器下载资源的时间

1.2 Lighthouse

• First Contentful Paint 首屏渲染时间，1s 以内绿色
• Speed Index 速度指数，4s 以内绿色
• Time to Interactive 到页面可交换的时间

根据 chrome 的一些策略自动对网站做一个质量评估，并且会给出一些优化的建议。

1.3 Peformance

对网站最专业的分析~后面会多次讲到

1.4 webPageTest

可以模拟不同场景下访问的情况，比如模拟不同浏览器、不同国家等等，在线测试地址：webPageTest

1.5 资源打包分析

webpack-bundle-analyzer

npm install --save-dev webpack-bundle-analyzer
// webpack.config.js 文件
const BundleAnalyzerPlugin = require('webpack-bundle-analyzer').BundleAnalyzerPlugin
module.exports={
  plugins: [
    new BundleAnalyzerPlugin({
          analyzerMode: 'server',
          analyzerHost: '127.0.0.1',
          analyzerPort: 8889,
          reportFilename: 'report.html',
          defaultSizes: 'parsed',
          openAnalyzer: true,
          generateStatsFile: false,
          statsFilename: 'stats.json',
          statsOptions: null,
          logLevel: 'info'
        }),
  ]
}

// package.json
"analyz": "NODE_ENV=production npm_config_report=true npm run build"

开启 source-map

webpack.config.js

module.exports = {
    mode: 'production',
    devtool: 'hidden-source-map',
}

package.json

"analyze": "source-map-explorer 'build/*.js'",

npm run analyze

二、WEB API

工欲善其事，必先利其器。浏览器提供的一些分析 API至关重要

2.1 监听视窗激活状态

大学都刷过慕课吧？只要离开窗口视频就会暂停~

或者一些考试网站，提醒你不能离开当前窗口

再或者，这种效果~

// 窗口激活状态监听
let vEvent = 'visibilitychange';
if (document.webkitHidden != undefined) {
    vEvent = 'webkitvisibilitychange';
}

function visibilityChanged() {
    if (document.hidden || document.webkitHidden) {
        document.title = '客官，别走啊~'
        console.log("Web page is hidden.")
    } else {
        document.title = '客官，你又回来了呢~'
        console.log("Web page is visible.")
    }
}

document.addEventListener(vEvent, visibilityChanged, false);

其实有很多隐藏的 api，这里大家有兴趣的可以去试试看：

2.2 观察长任务（performance 中 Task）

const observer = new PerformanceObserver((list) => {
    for (const entry of list.getEntries()) {
        console.log(entry)
    }
})

observer.observe({entryTypes: ['longtask']})

2.3 监听网络变化

网络变化时给用户反馈网络问题，有时候看直播的时候自己的网络卡顿，直播平台也会提醒你或者自动给你切换清晰度

var connection = navigator.connection || navigator.mozConnection || navigator.webkitConnection;
var type = connection.effectiveType;

function updateConnectionStatus() {
  console.log("Connection type changed from " + type + " to " + connection.effectiveType);
  type = connection.effectiveType;
}

connection.addEventListener('change', updateConnectionStatus);

2.4 计算 DOMContentLoaded 时间

window.addEventListener('DOMContentLoaded', (event) => {
    let timing = performance.getEntriesByType('navigation')[0];
    console.log(timing.domInteractive);
    console.log(timing.fetchStart);
    let diff = timing.domInteractive - timing.fetchStart;
    console.log("TTI: " + diff);
})

2.5 更多计算规则

DNS 解析耗时: domainLookupEnd - domainLookupStart
TCP 连接耗时: connectEnd - connectStart
SSL 安全连接耗时: connectEnd - secureConnectionStart
网络请求耗时 (TTFB): responseStart - requestStart
数据传输耗时: responseEnd - responseStart
DOM 解析耗时: domInteractive - responseEnd
资源加载耗时: loadEventStart - domContentLoadedEventEnd
First Byte 时间: responseStart - domainLookupStart
白屏时间: responseEnd - fetchStart
首次可交互时间: domInteractive - fetchStart
DOM Ready 时间: domContentLoadEventEnd - fetchStart
页面完全加载时间: loadEventStart - fetchStart
http 头部大小： transferSize - encodedBodySize
重定向次数：performance.navigation.redirectCount
重定向耗时: redirectEnd - redirectStart

三、老生常谈，雅虎军规

磨好刀了，就该想想往哪里捅比较好了~ ???

关于雅虎军规，你知道的有多少条，平时写用到的又有哪些？针对以下规则，我们可以做很多优化工作

3.1 减少 cookie 传输

cookie 传输会造成带宽浪费，可以：

• 减少 cookie 中存储的东西
• 静态资源不需要 cookie，可以采用其他的域名，不会主动带上 cookie。

3.2 避免过多的回流与重绘

连续触发页面回流操作

  let cards = document.getElementsByClassName("MuiPaper-rounded");
  const update = (timestamp) => {
    for (let i = 0; i <cards.length; i++) {
      let top = cards[i].offsetTop;
      cards[i].style.width = ((Math.sin(cards[i].offsetTop + timestamp / 100 + 1) * 500) + 'px')
    }
    window.requestAnimationFrame(update)
  }
  update(1000);

看下效果，很明显的卡顿

performance分析结果，load事件之后存在大量的回流，并且chrome都给标记了红色

使用fastDom进行优化，将对 dom 的读和写分离，合并

 let cards = document.getElementsByClassName("MuiPaper-rounded");
  const update = (timestamp) => {
    for (let i = 0; i < cards.length; i++) {
      fastdom.measure(() => {
        let top = cards[i].offsetTop;
        fastdom.mutate(() => {
          cards[i].style.width =
            Math.sin(top + timestamp / 100 + 1) * 500 + "px";
        });
      });
    }
    window.requestAnimationFrame(update)
  }
  update(1000);

再看下效果，很流畅~ performance分析结果，load 事件之后也没有了那么多的红色标记

感兴趣的可以去了解一下 fastDom：github fastdom 在线预览：fastdom demo

关于任务拆分与组合的思想，react fiber架构做的很牛逼，有兴趣的可以去了解一下调度算法在 fiber 中的实践

四、压缩

嗯哼哼、确定一下没有走错场子，继续继续！

4.1 Gzip

开启方式可参考：nginx 开启 gzip

还有一种方式：打包的时候生成 gz 文件，上传到服务器端，这样就不需要 nginx 来压缩了，可以降低服务器压力。 可参考：gzip 压缩文件&webPack 配置 Compression-webpack-plugin

4.2 服务端压缩

server.js

const express = require('express');
const app = express();
const fs = require('fs');
const compression = require('compression');
const path = require('path');


app.use(compression());
app.use(express.static('build'));

app.get('*', (req,res) =>{
    res.sendFile(path.join(__dirname+'/build/index.html'));
});

const listener = app.listen(process.env.PORT || 3000, function () {
    console.log(`Listening on port ${listener.address().port}`);
});

package.json

"start": "npm run build && node server.js",

4.3 JavaScript、Css、Html 压缩

工程化项目中直接使用对应的插件即可，webpack 的主要有下面三个：

• UglifyJS
• webpack-parallel-uglify-plugin
• terser-webpack-plugin

具体优缺点可参考：webpack 常用的三种 JS 压缩插件。压缩原理简单的讲就是去除一些空格、换行、注释，借助 es6 模块化的功能，做了一些tree-shaking的优化。同时做了一些代码混淆，一方面是为了更小的体积，另一方面也是为了源码的安全性。

css 压缩主要是 mini-css-extract-plugin，当然前面的 js 压缩插件也会给你做好 css 压缩。使用姿势：

npm install --save-dev mini-css-extract-plugin
const MiniCssExtractPlugin = require("mini-css-extract-plugin");
plugins:[
 new MiniCssExtractPlugin({
       filename: "[name].css",
       chunkFilename: "[id].css"
   })
]

html 压缩可以用HtmlWebpackPlugin，单页项目就一个 index.html,性能提升微乎其微~

4.4 http2 首部压缩

http2 的特点

• 二进制分帧
• 首部压缩
• 流量控制
• 多路复用
• 请求优先级
• 服务器推送http2_push: 'xxx.jpg'

具体升级方式也很简单，修改一下 nginx 配置，方法请自行Google

五、webpack 优化

上文中也提到了部分 webpack 插件，下面我再来看看还有哪些~

5.1 DllPlugin 提升构建速度

通过DllPlugin插件，将一些比较大的，基本很少升级的包拆分出来，生成xx.dll.js文件,通过manifest.json引用

webpack.dll.config.js

const path = require("path");
const webpack = require("webpack");
module.exports = {
    mode: "production",
    entry: {
        react: ["react", "react-dom"],
    },
    output: {
        filename: "[name].dll.js",
        path: path.resolve(__dirname, "dll"),
        library: "[name]"
    },
    plugins: [
        new webpack.DllPlugin({
            name: "[name]",
            path: path.resolve(__dirname, "dll/[name].manifest.json")
        })
    ]
};

package.json

"scripts": {
    "dll-build": "NODE_ENV=production webpack --config webpack.dll.config.js",
  },

5.2 splitChunks 拆包

optimization: {
        splitChunks: {
            cacheGroups: {
                vendor: {
                    name: 'vendor',
                    test: /[\\/]node_modules[\\/]/,
                    minSize: 0,
                    minChunks: 1,
                    priority: 10,
                    chunks: 'initial'
                },
                common: {
                    name: 'common',
                    test: /[\\/]src[\\/]/,
                    chunks: 'all',
                    minSize: 0,
                    minChunks: 2
                }
            }
        }
    },

六、骨架屏

用 css 提前占好位置，当资源加载完成即可填充，减少页面的回流与重绘，同时还能给用户最直接的反馈。 图中使用插件：react-placeholder

关于实现骨架屏还有很多种方案，用Puppeteer服务端渲染的挺多的

使用 css 伪类：只要 css 就能实现的骨架屏方案

等等

七、窗口化

原理：只加载当前窗口能显示的 DOM 元素，当视图变化时，删除隐藏的，添加要显示的 DOM 就可以保证页面上存在的 dom 元素数量永远不多，页面就不会卡顿

图中使用的插件：react-window

安装：npm i react-window

引入：import { FixedSizeList as List } from 'react-window';

使用：

const Row = ({ index, style }) => (
  <div style={style}>Row {index}</div>
);
 
const Example = () => (
  <List
    height={150}
    itemCount={1000}
    itemSize={35}
    width={300}
  >
    {Row}
  </List>
);

八、缓存

8.1 http 缓存

keep-alive

判断是否开启：看response headers中有没有Connection: keep-alive 。开启以后，看network的瀑布流中就没有 Initial connection耗时了

nginx 设置 keep-alive（默认开启）

# 0 为关闭
#keepalive_timeout 0;
# 65s 无连接 关闭
keepalive_timeout 65;
# 连接数，达到 100 断开
keepalive_requests 100;

Cache-Control / Expires / Max-Age

设置资源是否缓存，以及缓存时间

Etag / If-None-Match

资源唯一标识作对比，如果有变化，从服务器拉取资源。如果没变化则取缓存资源，状态码 304，也就是协商缓存

Last-Modified / If-Modified-Since

通过对比时间的差异来觉得要不要从服务器获取资源

更多 HTTP 缓存参数可参考：使用 HTTP 缓存：Etag, Last-Modified 与 Cache-Control

8.2 Service Worker

借助 webpack 插件WorkboxWebpackPlugin和ManifestPlugin,加载 serviceWorker.js,通过serviceWorker.register()注册

new WorkboxWebpackPlugin.GenerateSW({
    clientsClaim: true,
    exclude: [/\.map$/, /asset-manifest\.json$/],
    importWorkboxFrom: 'cdn',
    navigateFallback: paths.publicUrlOrPath + 'index.html',
    navigateFallbackBlacklist: [
        new RegExp('^/_'),
        new RegExp('/[^/?]+\\.[^/]+$'),
    ],
}),

new ManifestPlugin({
    fileName: 'asset-manifest.json',
    publicPath: paths.publicUrlOrPath,
    generate: (seed, files, entrypoints) => {
        const manifestFiles = files.reduce((manifest, file) => {
            manifest[file.name] = file.path;
            return manifest;
        }, seed);
        const entrypointFiles = entrypoints.app.filter(
            fileName => !fileName.endsWith('.map')
        );

        return {
            files: manifestFiles,
            entrypoints: entrypointFiles,
        };
    },
}),

九、预加载 && 懒加载

9.1 preload

就拿 demo 中的字体举例，正常情况下的加载顺序是这样的：

加入 preload：

<link rel="preload" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.119.woff2" as="font" crossorigin="anonymous"/> 
<link rel="preload" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.118.woff2" as="font" crossorigin="anonymous"/> 
<link rel="preload" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.116.woff2" as="font" crossorigin="anonymous"/> 

9.2 prefetch

场景：首页不需要这样的字体文件，下个页面需要：首页会以最低优先级 Lowest 来提前加载

加入 prefetch：

<link rel="prefetch" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.113.woff2" as="font"/> 
<link rel="prefetch" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.118.woff2" as="font"/> 
<link rel="prefetch" href="https://fonts.gstatic.com/s/longcang/v5/LYjAdGP8kkgoTec8zkRgqHAtXN-dRp6ohF_hzzTtOcBgYoCKmPpHHEBiM6LIGv3EnKLjtw.117.woff2" as="font"/> 

需要的页面，从prefetch cache中取

webpack 也是支持这两个属性的:webpackPrefetch 和 webpackPreload

9.3 懒加载

图片

机械图片

渐进式图片（类似高斯模糊） 需要 UI 小姐姐出稿的时候指定这种格式

响应式图片

原生模式：<img src="./img/index.jpg" sizes="100vw" srcset="./img/dog.jpg 800w, ./img/index.jpg 1200w"/>

路由懒加载

通过函数 + import 实现

const Page404 = () => import(/* webpackChunkName: "error" */'@views/errorPage/404');

十、ssr && react-snap

• 服务端渲染 SSR，vue 使用 nuxt.js，react 使用 next.js
• react-snap 可以借助 Puppeteer 实现先渲染单页，然后保留 DOM，发送到客户端

十一、体验优化

白屏 loading

loading.html 需要自取哦，还有种方式，使用webpack插件HtmlWebpackPlugin将 loading 资源插入到页面中

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />
    <title>Loading</title>
    <style>
      body {
        margin: 0;
      }
      #loadding {
        position: fixed;
        top: 0;
        bottom: 0;
        display: flex;
        width: 100%;
        align-items: center;
        justify-content: center;
      }
      #loadding > span {
        display: inline-block;
        width: 8px;
        height: 100%;
        margin-right: 5px;
        border-radius: 4px;
        -webkit-animation: load 1.04s ease infinite;
        animation: load 1.04s ease infinite;
      }
      @keyframes load {
        0%,
        100% {
          height: 40px;
          background: #98beff;
        }
        50% {
          height: 60px;
          margin-top: -20px;
          background: #3e7fee;
        }
      }
    </style>
  </head>

  <body>
    <div id="loadding">
      <span></span>
      <span style="animation-delay: 0.13s"></span>
      <span style="animation-delay: 0.26s"></span>
      <span style="animation-delay: 0.39s"></span>
      <span style="animation-delay: 0.52s"></span>
    </div>
  </body>
  <script>
    window.addEventListener("DOMContentLoaded", () => {
      const $loadding = document.getElementById("loadding");
      if (!$loadding) {
        return;
      }
      $loadding.style.display = "none";
      $loadding.parentNode.removeChild($loadding);
    });
  </script>
</html>

参考文章：

• 前端性能优化之雅虎 35 条军规
• webpack 实践——webpack-bundle-analyzer 的使用
• nginx 开启 gzip
• gzip 压缩文件&webPack 配置 Compression-webpack-plugin
• webpack 常用的三种 JS 压缩插件
• 只要 css 就能实现的骨架屏方案
• 使用 HTTP 缓存：Etag, Last-Modified 与 Cache-Control
• webpackPrefetch 和 webpackPreload