上周在某公司面试, 问了一个看似不难的问题: 如何做前端的性能优化? 当时随便列了七八条简单常用的, 回来细细想想真的是too naive了. 而网络上相关的文章大多是零碎的知识点, 没有分类归纳. 本文分3个部分, 分别介绍基础通用的Web前端优化前端框架中的优化、以及对前端性能优化的总结.

基础篇

这一部分总结原生HTML/JS/CSS以及HTTP的优化方法, 基础的前端性能优化是否到位可以使用lighthouse这个工具来生成网站性能报告

npm install -g lighthouse
lighthouse http://xxx.xx

HTML标签

  • link标签写在<head>中, script标签写在<body>的最后
  • link标签可以让浏览器预加载资源, rel中写”dns-prefetch/preconnect/prefetch/prerender”
  • 不影响页面渲染的script标签添加defer或async属性延迟加载, 实际上defer更好一点
  • 减少不必要的DOM嵌套层数
  • img标签尽量写上width/height属性, 选用合适的图片压缩格式
  • 减少需要请求网络资源的标签, 比如合并CSS/JS
  • svg和canvas能实现的, 甚至普通CSS就能实现的效果, 就别用img徒增一次网络请求

更高效的CSS

  • 不要使用CSS import
  • 合理使用CSS选择器, 不同选择器性能差别较大, 少用后代选择器
  • 不要滥用浮动
  • 关键性的CSS可以写入单独的文件放在HTML头部优先渲染
  • 使用CSS Sprites合并图片, CSS中利用background-position定位图片位置
  • Flexbox布局比传统的CSS布局要更快
  • CSS3动画是个不错的选择, 但@keyframes的灵活性不如JS动画(js+dom/js+canvas), 顺便Mark一个非常6的JS动画库

关于CSS选择器的性能这里有一张表:

  • ID, e.g. #header
  • Class, e.g. .promo
  • Type, e.g. div
  • Adjacent sibling, e.g. h2 + p
  • Child, e.g. li > ul
  • Descendant, e.g. ul a
  • Universal, i.e. *
  • Attribute, e.g. [type=”text”]
  • Pseudo-classes/-elements, e.g. a:hover

JavaScript的写法很大程度上决定了性能

  • 现在MVVM框架已经通过虚拟DOM尽量减少了DOM操作, 如果写原生的DOM操作也需要注意减少DOM操作
  • 不要在JavaScript中频繁修改样式, 尤其是会导致重排的样式修改
  • 不要在JavaScript主线程中执行耗时的复杂计算, 让Web Worker去做复杂的计算
  • 在JavaScript中使用缓存时及时释放, 尽量不要在闭包中引用到DOM元素
  • 尽量使用浏览器原生的对象和接口实现功能, 如Proxy, Promise等
  • 尽量不要使用with/eval等改变执行上下文的关键字
  • if短路, 循环尽量提前退出, 递归函数写成尾递归…这些基础编程常识就不多说了
  • 删除DOM节点时, 同时删掉注册在上面的事件
  • 使用BigPipe的思路, 流水线式加载页面, 优先渲染主要部分再到次要部分, 减少用户感受到的延迟
  • 函数柯里化实现懒求值, 减少不必要的逻辑计算
  • 减少事件监听, 采用节流和去抖等方式防止同一个事件被过于频繁的触发
  • requestAnimationFrame比setTimeout(f, 0)更好, 也可以用来编写高性能的动画, js+canvas实现动画理论上比改变css实现动画更快, 前提是不要触发reflow和GC

使用缓存

  • HTTP1.0使用Expires请求头标识资源失效时间
  • HTTP1.1使用Cache-Control请求头标识资源缓存策略
  • 根据修改时间的Last-Modified/If-Modified-Since
  • 根据资源唯一标识的Etag/If-None-Match

网络与HTTP

  • 不会变化的静态文件使用CDN, 一举多得
  • 单页应用中不要在初次访问时加载所有的文件, 懒加载当前路由的js/css
  • Cookie中不要保存太多数据, 及时清除无用的Cookie, 这样可以减小HTTP头的大小
  • 对响应内容使用gzip压缩增加了服务器的CPU计算量, 但能减少网络的压力, 大部分情况下更合适
  • CSS/JS等资源确保已经是Minify + Uglify
  • HTTPS比HTTP慢, 但更安全. 可以的话, 使用HTTP2, 并启用HPACK压缩HTTP头
  • HTTPS也有很多配置,TLS1.2是2-RTT的,TLS1.3就有1-RTT和0-RTT两种模式, 不同的认证/密钥协商/对称加密算法对性能也有决定性的影响
  • 服务器操作系统级别的TCP底层配置优化
  • 尽量减少每个数据帧在网络拓扑中的路径, 如选择合适的数据中心地理位置, 减少代理的次数
  • 重定向非常耗时, 减少重定向的次数
  • 据说IPv6比IPv4更快10%~15%

使用新的H5 API

  • ServiceWorker是独立于当前页面的一段运行在浏览器后台进程里的脚本
    • ServiceWorker缓存资源文件, 在网页已经关闭的情况下还可以运行, 用来实现页面的缓存和离线
    • PWA(Progressive Web Apps)应用可以提升用户体验, 让用户在浏览器中获得APP的体验
  • 尽量使用Canvas实现2D图形绘制
  • 尽量使用WebGL实现3D效果, 但貌似也没别的办法实现3D了

前端框架篇

jQuery性能优化

jQuery虽然已经随着技术的变更逐渐被人遗忘, 但作为笔者进入前端界的启蒙框架, 还是来回忆一下jQuery代码的正确编写姿势吧. 部分内容摘自此处)

  • jQuery很多API是针对DOM的操作, 但仍需减少DOM操作, 如append, before, after等函数不要每拼接一个DOM元素字符串调一次, 放在一起调
  • 可以适当使用原生JS实现的不要用jQuery, 比如$(this).attr(“id”)可以优化成this.id
  • jQuery选择器的优化也很重要, 不要写过于复杂的选择器, 与CSS选择器可以类比
  • 缓存某个jQuery对象, 使用find获取DOM后代元素, 比每次都写一个$(“XX XXX”)要好
  • jQuery对象集合是一个类数组, 用for循环数字索引遍历比each更快, 但为了代码可读性更好一般还是用each
  • 由于jQuery1.3之后用Sizzle引擎查询DOM, 选择器应该写成从宽泛到具体, 如: $(“a.link[target=’_blank’]”)
  • 不要频繁调用$(xx).css(‘xx’, ‘xx’), 尽量把要改变的css放到一句话, 使用对象作为参数调用, 如: $(xx).css({‘color’: ‘red’, ‘font-size’: ‘1.5em’})
  • $(window).ready(function(){})比$(function (){})长, 推荐使用后者;

AngularJS 1.x 性能与可维护性的优化

AngularJS 1.x版本现在用的也不多了, 当年也是前端工程化发展过程中一个如日中天的MVVM框架, 也用它做了几个不小的项目. 如今Angular2也发布快一年了, 但JS文件过大, 以及过于先进的Typescript + 注解的语法, 可能并不适合初学者. 这里顺便翻出了我以前做的一些AngularJS笔记, 大部分是对性能有提升的, 或是对代码可维护性有益的, 很切题.

  • 不要在html里直接用script标签写controller
  • 在使用双括号绑定时小心加载延迟, 尽量使用ng-bind指令代替, ng-cloak指令可防止双括号语法的绑定可能带来的闪烁
  • 不要使用$.ajax, 使用$http对应的方法代替, $http的方法会返回Promise对象, 注意用success和error两个方法指定处理函数
  • 不要使用jQuery或$符号进行dom操作, 如必须操作dom, 使用angular.element()代替
  • 如果controller比较复杂, 建议将复杂的业务逻辑整合到独立的service中并在controller注入依赖, 否则controller将难以维护
  • 不要在ng指令的表达式中进行复杂的函数调用, 使用filter代替或在controller中事先设置正确的值, 否则容易造成逻辑分散, 性能上对V8引擎也很不友好
  • 从数据出发, 而非视图出发. 设法进行View与ViewModel的双向绑定而非用DOM操作取值设置ViewModel
  • 公共的方法应该封装到公共的service中供其他模块注入
  • 公共的DOM组件应该封装到directive供其他模块注入
  • 不要注入不必要的服务
  • 首次加载不要加载所有js文件, 使用ui-router的延迟加载
  • 使用Angular内置的服务代替常见的操作, 比如$timeout, $log等
  • 尽量不要在$rootScope设置过复杂的对象
  • $scope.$apply慎用, 这会重新遍历整个DOM来校验双向绑定, $digest大部分情况可以代替$apply
  • 前端校验尽量使用ng-model内置的服务, 比如$dirty, $invalid
  • Angular内置的一些不太常用的指令却可以解决很多常见的问题, 避免复杂逻辑, 比如 ng-checked, ng-readonly, ng-style等等, 能使用指令解决的问题不要写代码.
  • 所有input标签需要数据绑定的用ng-model指令, 不要在value属性设置值, 而是在$scope内定义ViewModel
  • $scope内不要平行的定义大量的ViewModel, 存在关联属性的用对象或类封装起来
  • 最后插播一条Angular2的性能优化黑科技: AoT编译以及基于rollup.js的Tree-Shaking.

Vue.js性能优化

Vue.js的势头早已超过了它的鼻祖AngularJs, 生态逐渐繁荣, 关于Vue.js的性能优化方法, 与AngularJs有很多相通之处, 笔者对Vue.js的理解并不够深入, 此处暂时列这几条吧, 欢迎补充.

  • 避免template中过于复杂的表达式, 封装到methods中更好
  • 慎用watch: { deep: true}, watch太多数据或者一个比较大的对象, JS引擎的压力会很大
  • vue-router的懒加载非常方便, 当一个子页面逻辑复杂时, 没有理由不使用懒加载
  • 除了Vue组件, 尽量少的import/require, 只在需要的时候来加载依赖, 这样可以提升首次渲染的性能, webpack-bundle-analyzer可以用来查看webpack打包后模块的依赖情况
  • 可以在webpack中配置externals, 可以忽略不需要打包的库, 并在index.html中使用cdn地址的script标签加载第三方库
  • 尽量使用v-show代替v-if, 避免不必要的DOM元素创建和删除, 当然v-if做前端权限控制时不能用v-show代替

总结

万变不离其宗, 前端性能优化方法不计其数, 但其思路和原理不外乎下面几种:

  • 减少请求的次数和大小
  • 减少重排(Reflow)和重绘(Repaint)
  • 尽量减少事件, 优化JavaScript代码的执行效率
  • 尽量使用浏览器原生提供的特性以及更现代化的技术来实现功能
  • 预加载或懒加载, 通过更高效的用户体验变相提升性能
  • 网络、HTTP、服务端性能的优化