前端性能优化的整理笔记

🚴 前言

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🏄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。

💎整理笔记的目的

了解性能优化的关键环节，知识储备的升级。

掌握流行且成熟的多种性能优化技术。

熟悉大厂必会，生产级别的高性能解决方案。

💎技术储备

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，Vue，React，Chrome DevTools 等

💎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。

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

• 了解性能指标，多块才算快

• 利用测量工具和API

• 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

• 设备硬件，网速，屏幕尺寸，交互方式。

• 用户更缺少耐心，超过3秒加载导致53%的跳出率。

• 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

关键词 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

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。

关键词 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

• Speed Index 速度指数

• 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。

• 页面加载时间，页面所有资源加载完成，所用的时间。

• 首次渲染，第一次出现内容的时间。

性能优化-交互

• 交互动作的反馈时间，交互的反馈要及时。

• 帧率FPS 帧率要足够高60FPS

• 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

性能测量工具

在优化的路上，发现问题，解决问题。性能测量工具，可以帮助我们发现问题。

• Chome DevTools 开发调试，性能评测

• Lighthouse 网站整体质量评估

• WebPageTest 多测试地点，全面性能报告

💎 使用 WebPageTest 评估Web网站性能

www.webpagetest.org/

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

npm install -g lighthouse
复制代码

测试网站性能

lighthouse https://www.bilibili.com/复制代码

Lighthouse 除了分析性能，还有给出了优化建议。

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，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

window.addEventListener('load', function() {// 可交互时间let timing = performance.getEntriesByType('navigation')[0];// 计算let tti = timing.domInteractive - timing.fetchStart;
});
复制代码

譬如，判断页面隐藏，还是显示

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');}
});
复制代码

譬如，监听当前网络状态

// 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);
});
复制代码

通过性能API可以获得关键的时间节点

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
FirstByte时间: responseStart - domainLookupStart
白屏时间: responseEnd - fetchStart
首次可交互时间: domInteractive - fetchStart
DOMReady 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
复制代码

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

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

• 添加删除元素

• 操作styles

• display:none

• offsetLeft，scrollTop，clientWidth

• 移动元素位置

• 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

fastdom.measure(() => {console.log('measure');fastdom.mutate(() => {console.log('mutate');});
});
复制代码

输入

fastdom.measure(() => {console.log('measure');
});fastdom.mutate(() => {console.log('mutate');
});fastdom.measure(() => {console.log('measure');
});fastdom.mutate(() => {console.log('mutate');
});
复制代码

输出

measure
measure
mutate
mutate
复制代码

复合线程与图层

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，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

let ticking = false;if(ticking)return;
window.requestAnimationFrame(()=>{callback()ticking = false;
})
复制代码

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

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

利用 Optimize.js 优化初次加载时间

🚀github地址

对象优化

💎 1.以相同顺序初始化对象成员，避免隐藏类的调整

classRectArea t {// HCOconstructor(l, w){this.l = l; // HC1this.w = w;// HC2}
}
const rect1 = newRectArea(3，4)
const rect2 = newRectArea(5，6)
复制代码

💎 2.实例化后避免添加新属性

//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复制代码

💎 3.尽量使用Array代替 array-like 对象

//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)
})
复制代码

💎 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。

const arr = Array.prototype.slice.call(arrObj, 0); 
arr.forEach((value, index) => { console.log(value)
})
复制代码

数组优化

💎 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

// 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复制代码

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。

//使用这种写法，父文档加载后，再给iframe设置src加载资源
<iframe id='a'></iframe>
document.getElementById( 'a' ).setAttribute( 'src','url');
复制代码

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

npm install html-minifier
复制代码

var minify = require('html-minifier').minify;
var result = minify('<p title="blah" id="moo">foo</p>', {removeAttributeQuotes: true
});
result; // '<p title=blah id=moo>foo</p>'复制代码

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。

.news li {contain: layout;
}
复制代码

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，代码优化

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

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。

1.减少http请求数量

2.减少请求资源的大小

HMTL压缩

1.使用在线工具进行压缩

html-minifier.bchrt.com/

2.使用 html-minifier 等npm工具

github.com/kangax/html…

CSS压缩

1.使用在线工具进行压缩

css-minifier.bchrt.com/

2.使用 clean-css 等 npm 工具

github.com/clean-css/c…

JS压缩与混淆

1.使用在线工具进行压缩

2.使用Webpack对JS在构建时压缩

CSS JS 文件合并

1.若干小文件。这种情况，可以采用

2.无冲突，服务相同的模块。这种情况， 优先考虑

3.优化加载。这种情况，不考虑

图片优化的方案

图片格式的比较

💎 JPG格式：压缩比高，画质可以很好的保存，色彩感好

使用场景，譬如首页轮播图

缺陷：边缘粗糙，logo一般不会使用 JPG

💎 PNG格式：体积比较大，一般用来做图标和logo

github.com/imagemin/im…

💎 WebP 谷歌提出的新的图片格式

JPG一样的质量，压缩比更高

图片加载的优化

💎 图片的懒加载

1.原生的图片懒加载方案

<img src="./example.jpg" loading="lazy" alt="zhangxinxu">
复制代码

2.第三方图片懒加载方案

💎使用渐进式图片

渐进式图片的解决方案

💎 使用响应式图片

srset 属性，设置多个图片源，根据屏幕宽度，挑选合适的图片

sizes 属性，视窗宽度的百分比

根据设备的 dpi 和视窗大小，显示合适的图片

字体优化

字体未下载完成时，浏览器隐藏或自动降级，导致字体闪烁

使用 font-display 属性

第五章 构建优化

项目构建的时候，通过配置，进行优化。

• webpack的优化配置

• 代码拆分

• 代码压缩

• 持久化缓存

• 监测与分析

• 按需加载

这次不展开讲，先挖个坑。

第六章 传输加载优化

在 nginx上 配置 Gzip 压缩

对传输资源，进行体积压缩，可高达 90%

如何配置 nginx 启用 Gzip

gzip  on;
gzip_min_length 1k;
gzip_buffers 16 64k;
gzip_http_version 1.1;
gzip_comp_level 9;
gzip_types text /plain  application /x-javascript  text /css  application /xml ;
gzip_vary on;
复制代码

启用Keep Alive

Keep Alive是在TCP中一个可以检测死连接的机制，可以保持tcp长连接不被断开，属于 tcp 层功能。

HTTP1.1协议默认开启 keepa-live 保持长连接，主要作用是：

提高对 tcp 连接的复用率，减少创建连接过程给系统带来的性能损耗。

HTTP标准中的一部分，默认是开启的。

相关参数的配置，到达最优的体验。

Request Headers 请求头中 Connection: keep-alive 表示开启了 Keep Alive

HTTP资源缓存

官方文档 developer.mozilla.org/zh-CN/docs/…

Service Worker实现渐进式应用

Service Worker作用

1.加速重复访问

2.离线支持

使用 service-worker 可以缓存静态文件

Service Worker注意

1.延长了首屏时间，但页面总加载时间减少

2.兼容性

service worker 在浏览器和移动端的兼容性如下图所示：

3.只能在localhost或https下使用

HTTP/2加速传输

HTTP/2优势

1.二进制传输

HTTP/1是基于文本的，效率比较低，而且不安全

HTTP/2二进制编码，安全而且提供了传输效率

2.请求响应，多路复用

简而言之：多个http请求可以共用同一个TCP连接。

3.Server push 服务端主动推送

html 页面包含 script.js 和 style.css 资源文件。客户端只需要请求page.html，

服务端发现html页面中包含资源文件，会主动推送给客户端。减少客户端请求的次数。

nginx开启HTTP2支持

listen       443 ssl http2;
server_name  www.orzr3.com;
复制代码

搭建HTTP/2服务

1.HTTP/2只能工作在HTTPS下

需要创建签名证书

2.适合较高的请求量，比较高的请求量，才能发挥他最大的作用

SSR加速渲染

SSR：server side render

服务端渲染SSR的好处

服务器把需要的组件或页面渲染成 HTML 字符串，

然后把它返回给客户端。客户端拿到手的，是可以直接渲染然后呈现给用户的 HTML 内容

1.加速首屏加载

2.改善SEO 搜索引擎优化

是否使用SSR?

1.架构大型项目，动态页面，面向公众用户

2.搜索引擎排名很重要

第七章 其他的解决方案

IconFont

通过 iconfont 字体引入图标

阿里矢量图库

www.iconfont.cn/

从 PNG 到 iconfont 的优点：

1.多个图标 =》 一套字体，减少获取时的请求数量和体积。

2.矢量图形，可伸缩

3.直接通过 CSS 修改样式（颜色，大小等）

缺点：

单色彩

SVG 解决方案

从 IconFont 到 SVG 的优点：

1.保持了图片能力，支持多色彩

2.独立的矢量图形，不像iconfont需要下载整套字体

3.XML语法

使用 FlexBox 优化布局

display: flex;
flex-flow: row wrap;
复制代码

页面渲染 rendering 和 painting 节省了不少时间，性能明显提升。

FlexBox 的优势

1.更高性能的实现方案

2.容器有能力决定子元素的大小，顺序，对齐，间隔等。

3.双向布局，横向 row 和纵向 column

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预加载

优化资源加载的顺序

资源优先级

1.浏览器默认安排，资源加载优先级

先有 html 解析头部，加载js和样式，然后解析图片等资源。

2.使用 preload 和 prefetch 调整优先级

preload 优先加载

举例，通过 link 标签，可以预加载图片

<head><metacharset="UTF-8"><title>Water</title><linkrel="preload"href="img/product2.svg"as="image" /></head>复制代码

prefetch 空闲加载，后面会用到的东西。

<link rel="prefetch"as="style" href="product-font.css />
复制代码

preload 和 prefetch 使用场景

1.preload 提前加载较晚出现，但是对当前页面非常重要的资源，譬如图片和字体。

2.prefetch 加载完当前页面之后，提前加载后面路由需要的资源，优先级低。

预渲染

预渲染的作用

1.大型单页应用的性能瓶颈：JS下载+解析+执行

2.SSR的主要问题：牺牲TTFB 请求过程，来补救首次加载 First Paint 实现起来，也很复杂

3.Pre-rendering 打包时提前渲染页面，没有服务端参与

vue 预渲染

npm install prerender-spa-plugin -D  
复制代码

配置 vue.config.js 和 修改main.js

修改 vue.config.js

const path = require('path')
// 预渲染插件constPrerenderSPAPlugin = require('prerender-spa-plugin')
constRenderer = PrerenderSPAPlugin.PuppeteerRenderermodule.exports = {configureWebpack: {plugins: [newPrerenderSPAPlugin({// 生成文件的路径，与webpack打包一致即可staticDir: path.join(__dirname, 'dist'),// 需要预渲染的路由routes: ['/', '/mine'],renderer: newRenderer({inject: {foo: 'bar'},headless: false,renderAfterDocumentEvent: 'render-event',})})]}
}
复制代码

修改 main.js

newVue({router,mounted() {document.dispatchEvent(newEvent('render-event'))},render: h =>h(App)
}).$mount('#app')
复制代码

修改路由模式为history

构建成功后 dist 目录下：

根路径和需要预渲染的路径，都生成了 index.html 文件。

当浏览器访问这时，服务器返回的就是对应 html 文件的内容。

骨架组件

使用骨架组件，减少布局移动（Layout Shift）

1.占位

2.提升用户感知性能

最后的话

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