前端性能优化小纪

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2018-02-18 11:06 by 副主编 jihong10102006 评论(1) 有9492人浏览

前端性能

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，<script>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<script>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