前端性能优化小纪

综合技术 2018-02-18 阅读原文

天下武功,无坚不破,唯快不破。对前端而言,快意味着要求资源体量更小、数量更精简、内容更早呈现、交互更加人性化。当项目做到一定程度,就应该考虑性能的问题,前端的性能优化有诸多有迹可循的理论和方法,比如 Yahoo!性能军规、Google PageSpeed Insights Rules。

我们团队一个比较老的项目首屏加载大概需要20多秒,这严重影响了用户体验,于是进行了一次首屏加载的性能优化。

浏览器渲染过程

首先,稍微了解一下,浏览器接收到HTML/CSS/JavaScript等资源后的渲染过程:

浏览器在收到 HTML 文档之后会对文档进行解析开始构建 DOM (Document Object Model) 树,进而在文档中发现样式表,开始解析 CSS 来构建 CSSOM(CSS Object Model)树,这两者都构建完成后,开始构建渲染树。

DOM树描述了文档的结构与内容,CSSOM树则描述了对文档应用的样式规则,想要渲染出页面,就需要将DOM树与CSSOM树结合在一起,这就是渲染树。渲染树构建完毕后,浏览器得到了每个可见节点的内容与其样式,下一步工作则需要计算每个节点在窗口内的确切位置与大小,也就是布局阶段。当Layout布局事件完成后,浏览器会立即发出Paint Setup与Paint事件,开始将渲染树绘制成像素,绘制所需的时间跟CSS样式的复杂度成正比,绘制完成后,用户就可以看到页面的最终呈现效果了。

暂缓JavaScript解析

在上图构建DOM树时,标签可能会阻塞html解析,从而影响首页加载速度,可以使用async进行异步加载或者用defer进行延迟加载。

async属性表示脚本会在下载后尽快执行,但不能保证脚本会按照顺序执行。

defer属性表示脚本会先下载,但会在整个页面都解析完成后再运行,并且按照脚本出现的先后顺序执行。

用网上一张图能比较明显得看出两者的不同之处。

蓝色线代表网络读取,红色线代表执行时间,这俩都是针对脚本的;绿色线代表 HTML 解析。

用这两个属性可以很好解决由引起地加载缓慢问题。

减少不必要的HTML标签

从浏览器渲染的流程可以看出,如果HTML中有很多不必要的标签会影响DOM解析速度并且增加了HTML文件的大小,可以对嵌套过深的结构进行优化,去除不必要的标签。

减少CSS嵌套

CSS嵌套过深,会影响浏览器查找选择器的速度,一定程度上产出了很多冗余的字节,一般最多嵌套3层。

启用CSS Sprite

CSS Sprites在国内很多人叫css精灵,是一种网页图片应用处理方式。它允许你将一个页面涉及到的所有零星图片都包含到一张大图中去,这样一来,当访问该页面时,载入的图片就不会像以前那样一幅一幅地慢慢显示出来了。

该项目首页有有三张svg的图片,参考SVG Sprite对这三张照片进行了svg sprite的简单处理,后续在angular/cli中也可以参照这个SVG icon system with angular-cli对项目中的svg图片进行统一的处理。

进行css sprite处理时,注意以下几点:

  • 把图片横向合并,这样图片大小更小
  • 间距不要太大,这对图片大小影响不是很大,但对客户端解压时需要的内存更少

进行css sprite处理后,降低了首页资源请求次数。

对于图标类的图片,最好用iconfont来减少图片的额外请求。

压缩静态资源

合并打包后的js、css、图片文件体积一般会比较大,这个时候要对它们进行压缩处理。gulp和webpack都有相应的压缩插件。

针对个别图片,有时候也可以单独拿出来处理,可以去tinypng 进行在线压缩。

使用lazyload和preloading

在Angular中,可以在路由中用loadChildren来实现lazyload,这样可以实现按需加载,加快加载速度。

{
      path: 'home',
      loadChildren: 'app/home/home.module#HomeModule',
    },

首页显示的模块不应该过大,我们项目中首页加载的模块虽然使用了lazyload,但是模块太大,以至于严重影响了加载速度,于是对模块进行了切割,分成2个模块,对于第二个模块进行了preloading,这样在首页加载完毕后,会对该模块进行预加载,加快了路由切换时的速度。关于preloading可以参考Angular官网的自定义预加载策略。

Nginx启用Gzip压缩

HTTP协议上的gzip编码是一种用来改进web应用程序性能的技术,web服务器和客户端(浏览器)必须共同支持gzip。目前主流的浏览器,Chrome,firefox,IE等都支持该协议。常见的服务器如Apache,Nginx,IIS同样支持gzip。

gzip压缩比率在3到10倍左右,可以大大节省服务器的网络带宽。而在实际应用中,并不是对所有文件进行压缩,通常只是压缩静态文件。

在Nginx中,启用gzip:

# 开启gzip
    gzip on;
    # 启用gzip压缩的最小文件,小于设置值的文件将不会压缩
    gzip_min_length 1k;
    # gzip 压缩级别,1-10,数字越大压缩的越好,也越占用CPU时间
    gzip_comp_level 5;
    # 进行压缩的文件类型。javascript有多种形式。其中的值可以在 mime.types 文件中找到。
    gzip_types 
        application/atom+xml
        application/javascript
        application/json
        application/ld+json
        application/manifest+json
        application/rss+xml
        application/vnd.geo+json
        application/vnd.ms-fontobject
        application/x-font-ttf
        application/x-web-app-manifest+json
        application/xhtml+xml
        application/xml
        font/opentype
        image/bmp
        image/svg+xml
        image/x-icon
        text/cache-manifest
        text/css
        text/plain
        text/vcard
        text/vnd.rim.location.xloc
        text/vtt
        text/x-component
        text/x-cross-domain-policy;
    # 是否在http header中添加Vary: Accept-Encoding,建议开启
    gzip_vary on;
    # 禁用IE 6 gzip
    gzip_disable "MSIE [1-6].";

不同gzip_comp_level的压缩率可以参考下图:

gzip对svg和x-icon的压缩效果比较明显,一般可以达到50%以上的压缩效果,但是对于压缩过的PNG、GIF格式图片启用Gzip,反而会因为添加标头、压缩字典,增大了图片的大小。

启用压缩后,首页请求的资源大小由原来的10M降低到2.8M,效果还是比较明显的。

启用http缓存

每次访问网页时80%的时间都会花在资源下载上,因此使用缓存可以大大提高网页访问时的响应速度。

参考H5BP配置目录下的expires.conf,作为Nginx服务器配置:

# Expire rules for static content
    # No default expire rule. This config mirrors that of apache as outlined in the
    # html5-boilerplate .htaccess file. However, nginx applies rules by location,
    # the apache rules are defined by type. A consequence of this difference is that
    # if you use no file extension in the url and serve html, with apache you get an
    # expire time of 0s, with nginx you'd get an expire header of one month in the
    # future (if the default expire rule is 1 month). Therefore, do not use a
    # default expire rule with nginx unless your site is completely static
    # cache.appcache, your document html and data
    location ~* .(?:manifest|appcache|html?|xml|json)$ {
      add_header Cache-Control "max-age=0";
    }
    # Feed
    location ~* .(?:rss|atom)$ {
      add_header Cache-Control "max-age=3600";
    }
    # Media: images, icons, video, audio, HTC
    location ~* .(?:jpg|jpeg|gif|png|ico|cur|gz|svg|mp4|ogg|ogv|webm|htc)$ {
      access_log off;
      add_header Cache-Control "max-age=2592000";
    }
    # Media: svgz files are already compressed.
    location ~* .svgz$ {
      access_log off;
      gzip off;
      add_header Cache-Control "max-age=2592000";
    }
    # CSS and Javascript
    location ~* .(?:css|js)$ {
      add_header Cache-Control "max-age=31536000";
      access_log off;
    }
    # WebFonts
    # If you are NOT using cross-domain-fonts.conf, uncomment the following directive
    # location ~* .(?:ttf|ttc|otf|eot|woff|woff2)$ {
    #  add_header Cache-Control "max-age=2592000";
    #  access_log off;
    # }

上述配置禁用manifest,appcache,html,xml和json文件的缓存。 它将RSS和ATOM订阅文件缓存1小时,Javascript和CSS文件1年,以及其他静态文件(图像和媒体)1个月。

缓存全部设置为public,所以任何系统都可以缓存它们。 将它们设置为私有将限制它们被私有缓存(例如我们的浏览器)缓存。

关于缓存中资源的新鲜度控制可以看这篇文章HTTP缓存控制小结。

总结

这次只是很简单地对首屏加载进行了性能优化,减少了10个http请求,总资源大小从10.4MB降到2.8MB,首屏DOMContentLoaded时间从12秒左右降到2秒左右,load时间从22秒左右降到6秒左右,效果还是很明显的。

参考文章

Google Developers中performance系列文章

Front-End Performance Checklist 2018

前端那些事儿」② 极限性能优化

前端性能优化相关

HTTP缓存控制小结

Nginx缓存最佳实践

ITeye

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