前言

  利用碎片化的时间，系统的整理，性能优化的知识点。

  前端性能优化，需要深入了解前端技术的原理。从而，做出高性能的工程，提高自身含金量。

  使用流行的性能优化技术，快速提高Web性能。了解技术背后的优秀设计思想，掌握前沿解决方案。

  前端技术栈，非常丰富。性能优化，需要一定的技术储备：

  1.掌握HTML，JavaScript，CSS，HTTP基础知识

  2.具备实际Web开发经验

  3.最好使用过Webpack，React，Chrome DevTools 等

  行业内，有很多性能优化的案例。

  性能优化的意义

  网站性能， 影响到用户参与度和用户留存，从而影响到转换率和业务收益。

  第一章 性能优化指标与测量工具

  重要性

  性能，是Web网站和应用的支柱。

  流量=》搜索=》转换率=》用户体验

  Amazon （亚马逊网上购物商城）发现：

  每100ms延迟，导致 1% 的销量损失。

  寻找性能瓶颈

  1.了解性能指标，多块才算快

  2.利用测量工具和API

  3.优化问题，重新测量，迭代

  优化，是一个不断迭代的过程。

  移动端挑战多

  1.设备硬件，网速，屏幕尺寸，交互方式

  2.用户更缺少耐心，超过3秒加载导致53%的跳出率

  bounce rate

  跳出率是指在只访问了入口页面（例如网站首页）就离开的访问量与所产生总访问量的百分比。

  跳出率计算公式：跳出率=访问一个页面后离开网站的次数/总访问次数

  3.持续增长的移动用户和移动电商业务

  譬如，电商网站的搜索速度

  性能指标和优化目标

  打开浏览器控制台，切换至 NetWork 选项卡

  可以看到各种资源的加载时间，通过 Waterfall 可以看到每个阶段的用时。

  譬如，TTFB（Time To First Byte）

  请求发送出去，直到返回响应结果，经历了多少时间。

  TTFB (Time To First Byte)

  是发出页面请求到接收到应答数据第一个字节的时间总和。

  它包含了DNS解析时间、 TCP连接时间、发送HTTP请求时间和获得响应消息第一个字节的时间

  切换至 Lighthouse 选项卡，显示网站性能分数。

  其中有几个指标：

  First Contentful Paint

  从白屏到出现内容

  Speed Index

  速度指数，如果比4秒小，网站就是快的。否则，就是需要优化的。

  页面加载时间

  首次渲染

  切换至 Performance 选项卡

  ctr + shift + p 调出指令窗口，

  输入 frame

  选择 Show frames per second (FPS) meter

  直接通过FPS视窗，查看页面的帧数

  异步请求在1秒之内，返回数据。超过1秒，前端增加加载动画。

  总结：性能优化-加载，测量指标

  1.Speed Index 速度指数

  2.TTFB (Time To First Byte)

  发出页面请求之后，接收到应答数据的第一个字节，这段时间的总和。

  3.页面加载时间，页面所有资源加载完成，所用的时间。

  4.首次渲染，第一次出现内容的时间。

  性能优化-交互

  1.交互动作的反馈时间，交互的反馈要及时。

  2.帧率FPS 帧率要足够高60FPS

  3.异步请求的完成时间，尽量在一秒之内完成。完成不了，加载动画。

  RAIL测量模型

  RAIL，以用户为核心的性能模型

  谷歌从用户体验触发，制定了性能优化的标准 RAIL

  RAIL是四个英语单词的首字母缩写

  1.Response 响应

  网站给用户操作的响应的体验

  2.Animation 动画

  网站动画是否流畅。如果卡顿，需要优化

  3.Idle 空闲

  合理地应用浏览器空闲时间

  4.Load 加载

  页面加载时间是最常见的性能话题

  RAIL的目标

  让良好的用户体验，成为性能优化的目标

  RAIL的评估标准

  1.Response 响应，用户操作后 100 毫秒内要得到响应

  2.Animation 动画，每一帧的渲染在 16 毫秒内完成

  3.Idle 空闲，尽可能增加空闲时间

  4.Load 加载，在 5 秒内完成内容加载并可以交换

  在优化的路上，发现问题，解决问题。

  性能测量工具

  1.Chome DevTools 开发调试，性能评测

  2.Lighthouse 网站整体质量评估

  3.WebPageTest 多测试地点，全面性能报告

  使用 WebPageTest 评估Web网站性能

  WebPageTest 提供了世界各地的服务器和各种浏览器。

  解读 WebPageTest 的报告

  1.waterfall chart 请求瀑布图

  2.first view 首次访问

  3.repeat view 二次访问

  使用Lighthouse分析性能

  安装 lighthouse

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="nginx">npm install -g lighthouse</pre>

  测试网站性能

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="nginx">lighthouse https://www.bilibili.com/</pre>

  使用 Chrome DevTools 分析性能

  ctr + shift + p 调出指令窗口，

  输入 block

  选择 Show Network request blocking

  添加过滤的js文件，过滤掉的默认不加载。

  切换至 Network 选项卡

  各种资源的大小Size 有两个，实际的大小css 加载层，和网络传输的大小。

  可以通过压缩js文件，减少网络传输的大小。

  切换至 Performance 选项卡

  点击录制按钮，开始录制新内容。页面所发生的的一切，包括交互，都会被记录下来。

  方便进行性能分析。

  常用的性能测试API

  譬如，计算可交互时间

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">window.addEventListener('load', function() {` // 可交互时间 let timing = performance.getEntriesByType('navigation')[0]; // 计算 let tti = timing.domInteractive - timing.fetchStart;});`</pre>

  譬如，判断页面隐藏，还是显示

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript"> `let vEvent = 'visibilitychange';if(document.webkitHidden !== undefined) { vEvent = 'webkitvisibilitychange';}document.addEventListener(vEvent, function() { if(document.hidden || document.webkitHidden) { console.log('页面隐藏'); } else { console.log('页面显示'); }});`</pre>

  譬如，监听当前网络状态

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="typescript"> // 判断当前网络状态`let connection = navigator.connection || navigator.mozConnection || navigator.webkitConnection;connection.addEventListener('change', function() { let type = connection.effectiveType; console.log('当前网络状态'+type);});`</pre>

  通过性能API可以获得关键的时间节点

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="properties">DNS 解析耗时: domainLookupEnd - domainLookupStart`TCP 连接耗时: connectEnd - connectStartSSL 安全连接耗时: connectEnd - secureConnectionStart网络请求耗时 (TTFB): responseStart - requestStart数据传输耗时: responseEnd - responseStartDOM 解析耗时: domInteractive - responseEnd资源加载耗时: loadEventStart - domContentLoadedEventEndFirst Byte时间: responseStart - domainLookupStart白屏时间: responseEnd - fetchStart首次可交互时间: domInteractive - fetchStartDOM Ready 时间: domContentLoadEventEnd - fetchStart页面完全加载时间: loadEventStart - fetchStarthttp 头部大小：transferSize - encodedBodySize重定向次数：performance.navigation.redirectCount`重定向耗时: redirectEnd - redirectStart</pre>

  第二章 渲染优化

  首先，需要了解，浏览器渲染原理

  通过了解浏览器渲染，都经历了哪些步骤，才能有针对性的进行优化。

  核心概念：关键渲染路径 critical rendering path

  浏览器渲染，到底是一个什么样的过程？

  网络资源，譬如js文件和css文件，进行解析，最终渲染到页面上。

  浏览器的渲染流程

  JavaScript =》 Style =》Layout =》 Paint =》Composite

  1.第一步，触发视觉变化，不局限于js，有可能是css样式的改变，animation等等

  2.第二步，浏览器对样式重新进行计算，计算哪些元素的css改变

  3.第三步，布局，把元素绘制到页面上，需要知道元素的大小和位置，几何信息。

  4.第四步，绘制，把元素画到页面上，包括文字，图片，颜色，阴影，等等

  5.第五步，合成，浏览器把不同的东西画在不同的层上，然后合成到一起

  当浏览器拿到服务器返回的资源之后，它都做了些什么？

  浏览器构建对象模型

  构建DOM对象 文档对象模型

  HTML => DOM

  构建CSSOM对象

  CSS => CSSOM

  浏览器构造渲染树

  DOM CSSOM=》 Render Tree

  布局和绘制

  关键渲染路径中最重要的两个步骤，也是开销最高的步骤。

  减少布局和绘制的发生，可以有效地提高性能。

  渲染树，只包含网页需要的节点

  布局计算每个节点精确的位置和大小 - “盒模型”

  绘制是像素化每个节点的过程

  哪些操作，会导致布局更改，从而造成所谓的回流 reflow

  1.添加删除元素

  2.操作styles

  3.display:none

  4.offsetLeft，scrollTop，clientWidth

  5.移动元素位置

  6.修改浏览器大小，字体大小

  核心，就是位置和大小的改变。

  避免 layout thrashing （布局抖动）

  连续不断的布局回流，很容易造成页面抖动，卡顿。

  1.避免回流

  采用css3动画 translate 属性

  积攒一些之后，统一计算

  2.读写分离

  读的操作，进行完，再批量的进行写的操作

  读，读取布局信息。

  写，修改样式。

  使用 FastDom 批量对DOM的读写操作

  FastDom通过接收读写操作，并在下一帧捆绑它们(先读后写)，从而消除DOM的相互影响。这意味着我们能独立编写应用程序组件，而不用担心它们在应用程序中互相影响

  github地址

  示例地址

  measure 读的操作

  mutate 写的操作

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">fastdom.measure(() => {` console.log('measure'); fastdom.mutate(() => { console.log('mutate'); });});`</pre>

  输入

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">fastdom.measure(() => {` console.log('measure');}); fastdom.mutate(() => { console.log('mutate');}); fastdom.measure(() => { console.log('measure');}); fastdom.mutate(() => { console.log('mutate');`});</pre>

  输出

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="nginx">measure`measuremutatemutate`</pre>

  复合线程与图层

  复合线程 compositor

  图层 layers

  复合线程

  将页面拆分图层，进行绘制再进行复合。修改一个图层的东西，不影响其他图层。

  利用 DevTools 可以了解网页的图层拆分情况。

  减少重绘

  利用 DevTools 识别 paint 的瓶颈

  使用动画的时候css 加载层，尽量使用transform

  利用 will-change 创建新的图层

  高频事件处理函数 防抖

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">let ticking = false;` if(ticking)return;window.requestAnimationFrame(()=>{ callback() ticking = false;`})</pre>

  第三章 代码优化

  JavaScript的开销和如何缩短解析时间

  开销在哪里？

  加载，解析编译，执行。

  解决方案：

  Code splitting 代码拆分，按需加载

  Tree shaking 代码减重

  减少主线程工作量：

  避免长任务

  避免超过1kb的行间脚本

  使用 rAF 和 rIC 进行时间调度

  V8 浏览器引擎，已经做了一些优化

  抽象语法树

  源码 =》 抽象语法树 =》 字节码Bytecode =》机器码

  编译过程会进行优化

  运行时可能发生优化

  了解V8优化机制，开发中运用这种思想

  V8优化机制

  1.脚本流

  下载过程中，超过30kb时，单独开一个线程进行解析。最后，合并所有解析完的内容。

  2.字节码缓存

  重复使用的片段，缓存起来，就不再需要翻译的过程

  3.懒解析

  需要用到时，再进行解析

  函数优化

  懒解析VS饥饿解析

  加一个括号就可以直接进行饥饿解析

  利用 Optimize.js 优化初次加载时间

  js在压缩时会自动去掉这对括号，这样就导致我们无法将想做的事情通知给解析器，这个时候我们就要用到Optimize.js了，使用Optimize.js它会帮我将去掉的括号再加回来。

  github地址：

  使用optimize-js优化JS函数

  对象优化

  以相同顺序初始化对象成员，避免隐藏类的调整

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">class RectArea t {// HCO` constructor(l, w){ this.l = l; // HC1 this.w = w;// HC2 }}const rect1 = new RectArea(3，4)const rect2 = new RectArea(5，6)`</pre>

  实例化后避免添加新属性

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="cs">//尽可能避免这种写法` // In-object 属性const object = {color:'red'} // Normal/Fast 属性，存储 property store 里，需要通过描述数组间接查找产生object.num = 1 `</pre>

  尽量使用Array代替 array-like 对象

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="typescript">//不推荐这种写法`Array.prototype.forEach.call(arrObj, (value, index) => { // 不如在真实数组上效率高 console.log(value)`})</pre>

  V8 官方建议，将类数组对象，转换为真实数组，然后进行遍历。这样操作，效率更高。

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">const arr = Array.prototype.slice.call(arrObj, 0); `arr.forEach((value, index) => { console.log(value)})`</pre>

  对象优化

  1.避免读取超过数组的长度

  在 JavaScript 中除了基础数据类型，都是对象，包括数组也是对象。

  如果，数组越界，undefined 会沿着原型链进行查找。

  2.避免元素类型转换

  元素类型越具体，编译器能做的优化就越多

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="cpp">// 这样操作，会影响编译器的效率`const array = [3,2,1]; // PACKED SMI_ELEMENTS`array.push(4.4);//PACKED DOUBLE ELEMENTS</pre>

  HTML优化

  HTML 优化空间比较小。优化点在于，清除没有用的空间，和可以省略的元素。

  1.减小 iframe 使用

  额外添加的文档，需要加载的过程，会影响父文档的加载。

  而且，使用iframe开销更高。

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="javascript">//使用这种写法，父文档加载后，再给iframe设置src加载资源``document.getElementById( 'a' ).setAttribute( 'src','url');</pre>

  2.压缩空白符

  打包时，压缩空白符

  3.避免节点深层级嵌套

  生成抽象语法树，嵌套的越深，遍历越慢

  4.避免table布局

  使用不灵活，开销更大

  5.删除注释，减少体积

  6.CSS 和 JavaScript 尽量外链

  7.删除元素默认属性

  借助工具

  html-minifier

  html压缩工具

  github地址：

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="nginx">npm install html-minifier</pre>

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="xml">var minify = require('html-minifier').minify;`var result = minify('foo', { removeAttributeQuotes: true});`result; // 'foo'</pre>

  CSS对性能的影响

  1.降低CSS对渲染的阻塞

  尽早的完成下载，譬如优先完成首屏的样式加载

  2.利用GPU进行完成动画

  对 transform 和 opacity 这样的属性，进行优化，单独建立一个层。不进行布局和重绘。

  3.使用 contain 属性

  contain 属性，大大降低了布局的时间。浏览器不会重新计算，同级其他元素。

  <pre class="code-snippet__js" data-lang="css">.news li {` contain: layout;`}</pre>

  4.使用font-display属性

  font-display属性在@font-face声明时使用。

  借助它，我们可以通过一行简单的CSS来控制字体的显示方式，而不需要使用基于JavaScript的解决方案。这意味着我们的网页可以减小体积，提高性能。

  以Vue项目举例，源码优化

  1.代码模块化

  封装组件，代码复用。通过css预加载处理器，定义css变量和混入mixin。

  2.for循环设置key值

  for循环，数据遍历渲染的时候，每一项设置唯一的值。

  为了让Vue内部核心代码能更快地找到该条数据，当旧值和新值取对比的时候，可以更快的定位到diff

  3.Vue路由懒加载

  当首屏渲染的时候，能够加快渲染速度。

  4.更加理解Vue的生命周期

  不要造成内存泄漏，使用过后的全局变量在组件销毁后重新置为null

  5.可以使用keep-alive

  keep-alive是Vue提供的一个比较抽象的组件，用来对组件进行缓存，从而节省性能。

  第四章 资源优化

  压缩合并

  资源的压缩和合并

  一直以来，资源的压缩和合并，都是最为有效的优化方案。