常见的前端性能优化手段都有哪些都有多大收益
前端是庞大的,包括 HTML、 CSS、 Javascript、Image、Flash等等各种各样的资源。前端优化是复杂的,针对方方面面的资源都有不一样的方式。那么,前端优化的目的是什么?
1.从网民角度而言,优化可以让页面加载得更快、对网民的操作响应得更及时,可以给受众提供更为友好的体验。
2.从服务商角度而言,优化能减少页面请求数、或减小请求所占带宽,可以节省可观的资源。
总之,恰当的优化不仅能改善站点的网民体验并可以节省相当的资源利用。
前端优化的途径有很多,按粒度可以分为大致两类,第一类是页面级别的优化,例如 HTTP请求数、脚本的无阻塞加载、内联脚本的位置优化等;第二类则是代码级别的优化,例如 Javascript中的DOM操作优化、CSS选择符优化、图片优化以及 HTML结构优化等等。另外,本着提高投入产出比的目的,后文提到的各种优化策略大致按照投入产出比从大到小的顺序排列。
一、页面级优化
1.减少 HTTP请求数
这条策略基本上所有前端人都知道,而且亦是最为重要最佳效果的。都说要减少 HTTP请求,那请求多了到底会怎么样呢?首先,每个请求都是有成本的,既包含时间成本也包含资源成本。一个完整的请求都需要经历 DNS寻址、与服务器建立连接、发送数据、等待服务器响应、接收数据这样一个“漫长”而复杂的过程。时间成本就是受众需要看到或“感受”到这一个资源是必须要等待这一过程结束的,资源上由于每个请求都需要携带数据,因此每个请求都需要占用带宽。另外,由于阅读器进行并发请求的请求数是有上限的(具体参见此处),因此请求数多了以后,阅读器需要分批进行请求,因此会增加受众的等待时间,会给受众造成站点速度慢这样一个印象,即使可能网民可以看到的第一屏的资源都已经请求完了,但是阅读器的进度条会一直存在。
减少 HTTP请求数的主要途径包括:
(1).从设计实现层面简化页面
如果你的页面像百度搜索首页一样简单,那么接下来的规则基本上都用不着了。保持页面简洁、减少资源的使用时最直接的。如果不是这样,你的页面需要华丽的皮肤,则继续阅读下面的内容。
(2).合理设置 HTTP缓存
缓存的力量是强大的,恰当的缓存设置可以大大的减少 HTTP请求。以有啊首页为例,当阅读器没有缓存的时候访问一共会发出 78个请求,共 600多 K数据(如图 1.1),而当第二次访问即阅读器已缓存之后访问则仅有 10个请求,共 20多 K数据(如图 1.2)。(这里需要说明的是,如果直接 F5刷新页面的话结果却大相径庭,这种情况之下请求数还是一样,不过被缓存资源的请求服务器是 304响应,只有 Header没有Body,可节省带宽)
怎样才算合理设置?原则很简单,能缓存越多越好,能缓存越久越好。例如,很少变化的图片资源可直接通过 HTTP Header中的Expires设置一个很长的过期头;变化不频频而又也许会变的资源可使用 Last-Modifed来做请求验证。尽最大可能的让资源可以在缓存中待得更久。关于 HTTP缓存的具体设置和原理此处就不再详述了,有兴趣的可参考下列文章:
HTTP1.1协议中关于缓存策略的描述
Fiddler HTTP Performance中关于缓存的介绍
(3).资源合并与压缩
倘若时光可以倒流,尽最大可能的将外部的脚本、样式进行合并,多个合为一个。另外, CSS、 Javascript、Image都能用相应的工具进行压缩,压缩后往往能省下不少空间。
(4). CSS Sprites
合并 CSS图片,减少请求数的又一个好办法。
(5). Inline Images
使用 data: URL scheme的方式将图片嵌入到页面或 CSS中,如果不考虑资源管理上的问题的话,不失为一个好办法。如果是嵌入页面的话换来的是增大了页面的体积,而且无法利用阅读器缓存。使用在 CSS中的图片则更为理想一些。
(6). Lazy Load Images(自己对这一块的内容还是不了解)
这条策略本质上并不一定可以减少 HTTP请求数,但是却可以在某些条件下或页面刚加载时减少 HTTP请求数。对于图片而言,在页面刚加载的时候可以只加载第一屏,当网民继续往后滚屏的时候才加载后续的图片。这样一来,假如网民只对第一屏的内容感兴趣时,那剩余的图片请求就都节省了。有啊首页曾经的做法是在加载的时候把第一屏之后的图片地址缓存在 Textarea标签中,待网民往下滚屏的时候才“惰性”加载。
2.将外部脚本置底(将脚本内容在页面信息内容加载后再加载)
前文有谈到,阅读器是可以并发请求的,这一特点使得其可以更快的加载资源,然而外链脚本在加载时却会阻塞其他资源,例如在脚本加载完成之前,它后面的图片、样式以及其他脚本都处于阻塞状态,直到脚本加载完成后才会开始加载。如果将脚本放在比较靠前的位置,则会直接影响整个页面的加载速度从此影响网民体验。解决这一问题的方法有很多,在这里还有比较详细的介绍(这里是译文和更详细的例子),而最简单可依赖的方法就是将脚本尽最大可能的往后挪,减少对并发下载的影响。
3.异步执行 inline脚本(其实原理和上面是一样,保证脚本在页面内容后面加载。)
inline脚本对性能的影响与外部脚本相对比,是有过之而无不及。首页,与外部脚本一样, inline脚本在执行的时候一样会阻塞并发请求,除了这一个之外,由于阅读器在页面处理方面是单线程的,当 inline脚本在页面渲染之前执行时,页面的渲染工作则会被推迟。换句话说, inline脚本在执行的时候,页面处于空白状态。鉴于以上两点原因,建议将执行时间较长的 inline脚本异步执行,异步的方式有很多种,例如使用 script元素的defer属性(存在兼容性问题和其他一些问题,例如不能找到用 document.write)、使用setTimeout,此外,在HTML5中引入了 Web Workers的机制,恰恰可以解决此类问题。
4. Lazy Load Javascript(只有在需要加载的时候加载,在正常情况下并不加载信息内容。)
随着 Javascript框架的流行,更加多的站点也使用起了框架。不过,一个框架往往包括了很多的功可以实现,这些功能并非每一个页面都需要的,如果下载了不需要的脚本则算得上是一种资源浪费-既浪费了带宽又浪费了执行花费的时间。如今的做法大概有两种,一种是为那些流量特别大的页面专门定制一个专用的 mini版框架,另一种就是 Lazy Load。YUI则使用了第二种方式,在 YUI的实现中,最初只加载核心模块,其他模块可以等到需要使用的时候才加载。
5.将 CSS放在 HEAD中
如果将 CSS放在其他地方例如 BODY中,则阅读器有大可能还未下载和解析到 CSS就已经开始渲染页面了,这就导致页面由无 CSS状态跳转到 CSS状态,网民体验比较糟糕。除了这一个之外,有些阅读器会在 CSS下载完成后才开始渲染页面,如果 CSS放在靠下的位置则会导致阅读器将渲染时间推迟。
6.异步请求 Callback(就是将一些行为样式提取出来,慢慢的加载信息的内容)
在某些页面中可能存在这样一种需求,需要使用 script标签来异步的请求数据。类似:
Javascript:
function myCallback(info){
//do something here
}
HTML:
cb返回的内容:
myCallback('Hello world!');
像以上此类方式直接在页面上写<script>对页面的性能亦是有影响的,即增加了页面首次加载的负担,推迟了 DOMLoaded和window.onload事物的触发时机。如果时效性允许的话,可考虑在 DOMLoaded事物触发的时候加载,或使用 setTimeout方式来灵活的控制加载的时机。
7.减少不必要的 HTTP跳转
对于以目录形式访问的 HTTP链接,大多数人都会忽略链接最后是不是带’/',假如你的服务器对此是区别对待的话,那么你也需要留意,这其中很可能隐藏了 301跳转,增加了多余请求。具体参见下图,其中第一个链接是以无’/'结尾的方式访问的,于是服务器有了一次跳转。
8.避免重复的资源请求
这种情况主要由于疏忽或页面由多个模块拼接而成,然后每个模块中请求了同样的资源时,会导致资源的重复请求
二、代码级优化
1. Javascript
(1). DOM
DOM操作应是脚本中最耗性能的一类操作,例如增加、撰改、删除 DOM元素或对 DOM集合进行操作。如果脚本中包含了大量的 DOM操作则请留意下列几大要点:
a. HTML Collection(HTML收集器,返回的是一个数组内容信息)
在脚本中 document.images、document.forms、getElementsByTagName()返回的都是 HTMLCollection类型的集合,在平时使用的时候大多将它作为数组来使用,因为它有 length属性,也可使用索引访问每一个元素。不过在访问性能上则比数组要差很多,原因是这一个集合并非一个静态的结果,它表示的仅仅是一个特定的查询,每次访问该集合时都会重新执行这一个查询从此更新查询结果。所谓的“访问集合”包括读取集合的 length属性、访问集合中的元素。
因此,当你要遍历 HTML Collection的时候,尽可能将它转为数组后再访问,以提高性能。即使不转换为数组,也请尽最大可能少的访问它,例如在遍历的时候可将 length属性、成员保存到局部变量后再使用局部变量。
b. Reflow& Repaint
除了上面一点之外, DOM操作还需要考虑阅读器的 Reflow和Repaint,因为这些都是要消耗资源的,具体的可参加以下文章:
如何减少阅读器的repaint和reflow?
Understanding Internet Explorer Rendering Behaviour
Notes on HTML Reflow
(2).慎用 with
with(obj){ p= 1};代码块的行为本质上是撰改了代码块中的执行环境,将obj放在了其作用域链的最前端,在 with代码块中访问非局部变量是都是先从 obj上开始查找,如果没有再依次按作用域链向上查找,因此使用 with相当于增加了作用域链长度。而每次查找作用域链都是要消耗时间的,太长的作用域链会导致查找性能下降。
因此,除非你能肯定在 with代码中只访问 obj中的属性,否则慎用 with,替代的可使用局部变量缓存需要访问的属性。
(3).避免用 eval和 Function
每次 eval或 Function构造函数作用于字符串表示的源代码时,脚本引擎都需要将源代码转换成可执行代码。这是很消耗资源的操作——通常比简单的函数调用慢 100倍以上。
eval函数效率特别低,由于事先无法知晓传给 eval的字符串中的内容,eval在其上下文中解释要处理的代码,亦就是说编译器无法优化上下文,因此只能有阅读器在运行时解释代码。这对性能影响很大。
Function构造函数比 eval略好,因为使用此代码不会直接影响周围代码;但其速度仍很慢。
此外,使用 eval和 Function也不利于Javascript压缩工具执行压缩。
(4).减少作用域链查找(这方面设计到一些内容的相关问题)
前文谈到了作用域链查找问题,这一点在循环中是尤其在考虑问题时。如果在循环中需要访问非本作用域下的变量时请在遍历之前用局部变量缓存该变量,并在遍历结束后再重写那个变量,这一点对全局变量尤其关键,因为全局变量处于作用域链的最顶端,访问时的查找次数是最多的。
低效率的写法:
//全局变量
var globalVar= 1;
function myCallback(info){
for( var i= 100000; i--;){
//每次访问 globalVar都需要查找到作用域链最顶端,本例中需要访问 100000次
globalVar+= i;
}
}
更加高效的写法:
//全局变量
var globalVar= 1;
function myCallback(info){
//局部变量缓存全局变量
var localVar= globalVar;
for( var i= 100000; i--;){
//访问局部变量是最快的
localVar+= i;
}
//本例中只要访问 2次全局变量
在函数中只要将 globalVar中内容的值赋给localVar中区
globalVar= localVar;
}
此外,要减少作用域链查找还应该减少闭包的使用。
(5).数据访问
Javascript中的数据访问包括直接量(字符串、正则表达式)、变量、对象属性以及数组,其中对直接量和局部变量的访问是最快的,对对象属性以及数组的访问需要更大的开销。当出现以下情况时,建议将数据放入局部变量:
a.对任何对象属性的访问超过 1次
b.对任何数组成员的访问次数超过 1次
另外,还应当尽最大可能的减少对对象以及数组深度查找。
(6).字符串拼接
在 Javascript中使用"+"号来拼接字符串效率是比较低的,因为每次运行都会开辟新的内存并生成新的字符串变量,然后将拼接结果赋值给新变量。与之相对比更为高效的做法是使用数组的 join方法,即将需要拼接的字符串放在数组中最后调用其 join方法得到结果。不过由于使用数组也有一定的开销,因此当需要拼接的字符串较多的时候可考虑用此方法。
关于 Javascript优化的更详细介绍请参考:
Write Efficient Javascript(PPT)
Efficient JavaScript
2. CSS选择符
在多数人的观念中,都觉得阅读器对 CSS选择符的解析式从左往右进行的,例如
#toc A{ color:#444;}
这样一个选择符,如果是从右往左解析则效率会很高,因为第一个 ID选择基本上就把查找的范围限定了,但本质上阅读器对选择符的解析是从右往左进行的。如上面的选择符,阅读器必须遍历查找每一个 A标签的祖先节点,效率并不像之前想象的那样高。根据阅读器的这一行为特点,在写选择符的时候需要留意很多事项,有人已经一一列举了,详情参考此处。
3. HTML
对 HTML本身的优化当今也更加多的受人关注了,详情可以参见这篇总结性文章。
4. Image压缩
图片压缩是个技术活,不过当今这方面的工具也非常多,压缩之后往往能带来不错的效果,具体的压缩原理以及方法在《 Even Faster Web Sites》第10章有很详细的介绍,有兴趣的可以去看一看。
总结
本文从页面级以及代码级两个粒度对前端优化的各种方式做了一个总结,这些方法基本上都是前端开发人员在开发的过程中可借鉴和实践的,除了这一个之外,完整的前端优化还应包括很多其他的途径,例如 CDN、 Gzip、多域名、无 Cookie服务器等等,由于对于开发人员的可操作性并不强大,在此也就不多叙述了,详细的可参考 Yahoo和Google的这些“金科玉律。
常使用的前端性能优化方法有哪些
性能优化,就是在不影响系统运行正确性的前提下,使之运行地更快,完成特定功能所需的时间更短。为了实现这一效果,我们应当尽可能提前进行性能优化,未雨绸缪,甚至最好是将它作一个周期性的工作来进行。
一个好的性能优化思路应该分为四步:
明确优化目的。优化的目的可是增强网民体验,例如消除一些有明显卡顿的页面和操作,还可是节省服务器带宽流量、减少服务器压力这些。不论如何,你要有一个目的。有大多数人只是为了优化而优化,目的丢了,或甚至刚开始就没考虑过,只是不断追求更加好看的性能指标。
确定要做到什么程度。
优化是永无止境的,为了避免陷入到前面说的无意义的性能黑洞中,我们最好能为实际的业务情况定义出一个相对客观的标准,代表优化到什么程度。例如,根据当下的性能指标与业务量对比,发现最大并发数也许会超过当前的2倍,那么此时优化到争取优化提高3倍,至少保证能提高2.5倍,是一个比较合理的标准。
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3、找到瓶颈点
大多数情况下,流程上的优化远胜于语法级别的优化,所以我们最好还是可以借助一些客观数据,以获得更加多的运行环境相关的信息,来找到整个“木桶”上最短的一块“板”。如整个系统的总体架构、服务器的信息等,便于定位到底性能的瓶颈点在哪。
4、着手优化
做优化的正确思路一般符合下面两个方向。
第一,空间换性能。一个节点顶不住就多复制一个节点出来,独一份的数据导致资源竞争得厉害,就多复制一份数据出来。
第二,距离换性能。数据从服务端经历层层处理返回到顾客端觉得慢的话,那么能不能直接保存在顾客端,或至少是离顾客端尽最大可能近的地方。
性能优化只是Web前端人员需要掌握的基础技能之一,想要拿到高薪,你要具备扎实的理论基础以及丰富的实战经验,而这些需要系统的学习以及较多的项目日积月累。