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    • 前端性能优化最佳实践

    • 女王控
    阅读时间：12分钟 文章字数：1177字

    本文主要考量客户端性能、服务器端和网络性能，内容框架来自 Yahoo Developer Network，包含 7 个类别共 35 条前端性能优化最佳实践，在此基础上补充了一些相关或者更符合主流技术的内容。

    同时，建议关注及时更新的 Google 性能优化指南。

    前端性能的一个重要指标是页面加载时间，不仅事关用户体验，也是搜索引擎排名考虑的一个因素。

    • 来自 Google 的数据表明，一个有 10 条数据 0.4 秒能加载完的页面，变成 30 条数据 0.9 秒加载完之后，流量和广告收入下降 90%。
    • Google Map 首页文件大小从 100KB 减小到 70-80KB 后，流量在第一周涨了 10%，接下来的三周涨了 25%。
    • 亚马逊的数据表明：加载时间增加 100 毫秒，销量就下降 1%。

    以上数据更说明「加载时间就是金钱」，前端优化主要围绕提高加载速度进行。

    页面内容

    减少 HTTP 请求数

    Web 前端 80% 的响应时间花在图片、样式、脚本等资源下载上。浏览器对每个域名的连接数是有限制的，减少请求次数是缩短响应时间的关键。

    通过简洁的设计减少页面所需资源，进而减少 HTTP 请求，这是最直接的方式，前提是你的 Boss、设计师同事不打死你。所以，还是另辟蹊径吧：

    • 合并 JavaScript、CSS 等文件；
    • 服务器端（CDN）自动合并
    • 基于 Node.js 的文件合并工具一抓一大把
    • 使用 CSS Sprite：将背景图片合并成一个文件，通过 background-image 和 background-position 控制显示；
    • Sprite Cow
    • Spritebox

    逐步被 Icon Font 和 SVG Sprite 取代。

    • Image Map：合并图片，然后使用坐标映射不同的区域（演示）。

    缺点：仅适用于相连的图片；设置坐标过程乏味且易出错；可访性问题。不推荐使用这种过时的技术。

    • Inline Assets：使用 Data URI scheme 将图片嵌入 HTML 或者 CSS 中；或者将 CSS、JS、图片直接嵌入 HTML 中。

    会增加文件大小，也可能产生浏览器兼容及其他性能问题（有待整理补充）。

    未来的趋势是使用内嵌 SVG。

    • 内容分片，将请求划分到不同的域名上。

    HTTP/2 通过多路复用大幅降低了多个请求的开销。通过数据分帧层，客户端和服务器之间只需要建立一个 TCP 连接，即可同时收发多个文件，而且，该连接在相当长的时间周期内保持打开（持久化），以便复用。

    HTTP/2 的新特性意味着上述优化实践不再适用，但考虑到客户端对 HTTP/2 的支持覆盖程度，还需根据实际数据权衡。

    减少 DNS 查询

    用户输入 URL 以后，浏览器首先要查询域名（hostname）对应服务器的 IP 地址，一般需要耗费 20-120 毫秒 时间。DNS 查询完成之前，浏览器无法从服务器下载任何数据。

    基于性能考虑，ISP、局域网、操作系统、浏览器都会有相应的 DNS 缓存机制。

    • IE 缓存 30 分钟，可以通过注册表中 DnsCacheTimeout 项设置；
    • Firefox 混存 1 分钟，通过 network.dnsCacheExpiration 配置；
    • （TODO：补充其他浏览器缓存信息）

    首次访问、没有相应的 DNS 缓存时，域名越多，查询时间越长。所以应尽量减少域名数量。但基于并行下载考虑，把资源分布到 2 个域名上（最多不超过 4 个）。这是减少 DNS 查询同时保证并行下载的折衷方案。

    避免重定向

    HTTP 重定向通过 301/302 状态码实现。

    html 复制代码 
    HTTP/1.1 301 Moved Permanently Location: http://example.com/newuri Content-Type: text/html

    客户端收到服务器的重定向响应后，会根据响应头中 Location 的地址再次发送请求。重定向会影响用户体验，尤其是多次重定向时，用户在一段时间内看不到任何内容，只看到浏览器进度条一直在刷新。

    有时重定向无法避免，在糟糕也比抛出 404 好。虽然通过 HTML meta refresh 和 JavaScript 也能实现，但首选 HTTP 3xx 跳转，以保证浏览器「后退」功能正常工作（也利于 SEO）。

    • 最浪费的重定向经常发生、而且很容易被忽略：URL 末尾应该添加 / 但未添加。比如，访问 http://astrology.yahoo.com/astrology 将被 301 重定向到 http://astrology.yahoo.com/astrology/（注意末尾的 /）。如果使用 Apache，可以通过 Alias 或 mod_rewrite 或 DirectorySlash 解决这个问题。
    • 网站域名变更：CNAME 结合 Alias 或 mod_rewrite 或者其他服务器类似功能实现跳转。

    缓存 Ajax 请求

    Ajax 可以提高用户体验。但「异步」不意味着「及时」，优化 Ajax 响应速度提高性能仍是需要关注的主题。

    最重要的的优化方式是缓存响应结果，详见 添加 Expires 或 Cache-Control 响应头。

    以下规则也关乎 Ajax 响应速度：

    • 启用 Gzip
    • 减少 DNS 查询
    • 压缩 JavaScript 和 CSS
    • 避免重定向
    • 配置 Etag

    延迟加载

    页面初始加载时哪些内容是绝对必需的？不在答案之列的资源都可以延迟加载。比如：

    • 非首屏使用的数据、样式、脚本、图片等；
    • 用户交互时才会显示的内容。

    遵循「渐进增强」理念开发的网站：JavaScript 用于增强用用户体验，但没有（不支持） JavaScript 也能正常工作，完全可以延迟加载 JavaScript。

    延迟渲染

    将首屏以外的 HTML 放在不渲染的元素中，如隐藏的 <textarea>，或者 type 属性为非执行脚本的 <script> 标签中，减少初始渲染的 DOM 元素数量，提高速度。等首屏加载完成或者用户操作时，再去渲染剩余的页面内容。

    预先加载

    预先加载利用浏览器空闲时间请求将来要使用的资源，以便用户访问下一页面时更快地响应。

    • 无条件预先加载：页面加载完成（load）后，马上获取其他资源。以 google.com 为例，首页加载完成后会立即下载一个 Sprite 图片，此图首页不需要，但是搜索结果页要用到。

    • 有条件预先加载：根据用户行为预判用户去向，预载相关资源。比如 search.yahoo.com 开始输入时会有额外的资源加载。

    Chrome 等浏览器的地址栏也有类似的机制。

    • 有「阴谋」的预先加载：页面即将上线新版前预先加载新版内容。网站改版后由于缓存、使用习惯等原因，会有旧版的网站更快更流畅的反馈。为缓解这一问题，在新版上线之前，旧版可以利用空闲提前加载一些新版的资源缓存到客户端，以便新版正式上线后更快的载入（好一个「心机猿」😱）。

    「双十一」、「黑五」这类促销日来临之前，也可以预先下载一些相关资源到客户端（浏览器、App 等），有效利用浏览器缓存和本地存储，降低活动当日请求压力，提高用户体验。

    TODO: Prefetch 相关细节

    • Resource Hints Spec

    减少 DOM 元素数量

    复杂的页面不仅下载的字节更多，JavaScript DOM 操作也更慢。例如，同是添加一个事件处理器，500 个元素和 5000 个元素的页面速度上会有很大区别。

    从以下几个角度考虑移除不必要的标记：

    • 是否还在使用表格布局？
    • 塞进去更多的 <div> 仅为了处理布局问题？也许有更好、更语义化的标记。
    • 能通过伪元素实现的功能，就没必要添加额外元素，如清除浮动。

    浏览器控制台中输入以下代码可以计算出页面中有多少 DOM 元素：

    js 复制代码 
    document.getElementsByTagName('*').length;

    对比标记良好的的网站，看看差距是多少。

    为什么不使用表格布局？

    • 更多的标签，增加文件大小；
    • 不易维护，无法适应响应式设计；
    • 性能考量，默认的表格布局算法会产生大量重绘（参见表格布局算法）。

    划分内容到不同域名

    浏览器一般会限制每个域的并行线程（一般为 6 个，甚至更少），使用不同的域名可以最大化下载线程，但注意保持在 2-4 个域名内，以避免 DNS 查询损耗。

    例如，动态内容放在 csspod.com 上，静态资源放在 static.csspod.com 上。这样还可以禁用静态资源域下的 Cookie，减少数据传输，详见 Cookie 优化。

    更多信息参考 Maximizing Parallel Downloads in the Carpool Lane

    尽量减少 iframe 使用

    使用 iframe 可以在页面中嵌入 HTML 文档，但有利有弊。

    <iframe> 优点：

    • 可以用来加载速度较慢的第三方资源，如广告、徽章；
    • 可用作安全沙箱；
    • 可以并行下载脚本。

    <iframe> 缺点：

    • 加载代价昂贵，即使是空的页面；

    • 阻塞页面 load 事件触发；

    Iframe 完全加载以后，父页面才会触发 load 事件。 Safari、Chrome 中通过 JavaScript 动态设置 iframe src 可以避免这个问题。

    • 缺乏语义。

    避免 404 错误

    HTTP 请求很昂贵，返回无效的响应（如 404 未找到）完全没必要，降低用户体验而且毫无益处。

    一些网站设计很酷炫、有提示信息的 404 页面，有助于提高用户体验，但还是浪费服务器资源。尤其糟糕的是外部脚本返回 404，不仅阻塞其他资源下载，浏览器还会尝试把 404 页面内容当作 JavaScript 解析，消耗更多资源。

    补充规则

    • 定义字符集，并放在 <head> 顶部。大多数浏览器会暂停页面渲染，直到找到字符集定义。

    服务器

    服务器相关优化设置可参考 H5BP 相关项目：

    Nginx HTTP server boilerplate configs Apache HTTP server boilerplate configs IIS Web.Config Boilerplates

    使用 CDN

    网站 80-90% 响应时间消耗在资源下载上，减少资源下载时间是性能优化的黄金发则。

    相比分布式架构的复杂和巨大投入，静态内容分发网络（CDN）可以以较低的投入，获得加载速度有效提升。

    添加 Expires 或 Cache-Control 响应头

    • 静态内容：将 Expires 响应头设置为将来很远的时间，实现「永不过期」策略；
    • 动态内容：设置合适的 Cache-Control 响应头，让浏览器有条件地发起请求。

    Cache-Control 头在 HTTP/1.1 规范中定义，取代了之前用来定义响应缓存策略的头（例如 Expires、Pragma）。当前的所有浏览器都支持 Cache-Control，因此，使用它就够了。

    鉴于静态内容和动态内容不同的缓存策略，实践中一般会把二者部署在不同的服务器（域名）以方便管理。

    参考链接：

    HTTP 缓存 | Web Fundamentals - Google Developers H5BP - Server Configs

    启用 Gzip

    Gzip 压缩通常可以减少 70% 的响应大小，对某些文件更可能高达 90%，比 Deflate 更高效。主流 Web 服务器都有相应模块，而且绝大多数浏览器支持 gzip 解码。所以，应该对 HTML、CSS、JS、XML、JSON 等文本类型的内容启用压缩。

    注意，图片和 PDF 文件不要使用 gzip。它们本身已经压缩过，再使用 gzip 压缩不仅浪费 CPU 资源，而且还可能增加文件体积。

    对于不支持的 Gzip 的用户代理，通过设置 Vary 响应头，返回为未压缩的数据：

    js 复制代码 
    Vary: *

    配置 Etag

    Etag 通过文件版本标识，方便服务器判断请求的内容是否有更新，如果没有就响应 304，避免重新下载。

    当然，启用 Etag 可能会导致其他问题，还需要根据具体情况做判断。（TODO：补充相关内容）

    尽早输出（flush）缓冲

    用户请求页面时，服务器通常需要花费 200 ~ 500 毫秒来组合 HTML 页面。在此期间，浏览器处于空闲、等待数据状态。使用 PHP 中的 flush() 函数，可以发送部分已经准备好的 HTML 到浏览器，以便服务器还在忙于处理剩余页面时，浏览器可以提前开始获取资源。

    可以考虑在 </head> 之后输出一次缓冲，HTML head 一般比较容易生成，先发送以便浏览器开始获取 <head> 里引用的 CSS 等资源。

    Example:

    php 复制代码 
    <!-- css, js -->
</head>
<?php flush(); ?>
<body>
<!-- content -->

    Ajax 请求使用 GET 方法

    浏览器执行 XMLHttpRequest POST 请求时分成两步，先发送 Header，再发送数据。而 GET 只使用一个 TCP 数据包发送数据，所以首选 GET 方法。

    根据 HTTP 规范，GET 用于获取数据，POST 则用于向服务器发送数据，所以 Ajax 请求数据时使用 GET 更符合规范（GET 和 POST 对比）。

    IE 中最大 URL 长度为 2K，如果超出 2K，则需要考虑使用 POST 方法。

    避免图片 src 为空

    图片 src 属性值为空字符串可能以下面两种形式出现：

    HTML:

    html 复制代码 
    <img src="" />

    JavaScript：

    js 复制代码 
    var img = new Image();
img.src = '';

    虽然 src 属性为空字符串，但浏览器仍然会向服务器发起一个 HTTP 请求：

    • IE 向页面所在的目录发送请求；
    • Safari、Chrome、Firefox 向页面本身发送请求；
    • Opera 不执行任何操作。

    以上数据较老，当下主流版本可能会有改变。

    空 src 产生请求的后果不容小觑：

    • 给服务器造成意外的流量负担，尤其时日 PV 较大时；
    • 浪费服务器计算资源；
    • 可能产生报错。

    当然，浏览器如此实现也是根据 RFC 3986 - Uniform Resource Identifiers，当空字符串作为 URI 出现时，被当成相对 URI，具体算法参见规范 5.2 节。

    参考链接：

    Empty image src can destroy your site

    空的 href 属性也存在类似问题。用户点击空链接时，浏览器也会向服务器发送 HTTP 请求，可以通过 JavaScript 阻止空链接的默认的行为。

    Cookie 被用于身份认证、个性化设置等诸多用途。Cookie 通过 HTTP 头在服务器和浏览器间来回传送，减少 Cookie 大小可以降低其对响应速度的影响。

    • 去除不必要的 Cookie；
    • 尽量压缩 Cookie 大小；
    • 注意设置 Cookie 的 domain 级别，如无必要，不要影响到 sub-domain；
    • 设置合适的过期时间。

    更多细节参考 When the Cookie Crumbles。

    HTTP/2 首部压缩在客户端和服务器端使用「首部表」来跟踪和存储之前发送的键值对，对于相同的数据，不再随每次请求和响应发送。

    静态资源一般无需使用 Cookie，可以把它们放在使用二级域名或者专门域名的无 Cookie 服务器上，降低 Cookie 传送的造成的流量浪费，提高响应速度。

    CSS

    把样式表放在 中

    把样式表放在 <head> 中可以让页面渐进渲染，尽早呈现视觉反馈，给用户加载速度很快的感觉。

    这对内容比较多的页面尤为重要，用户可以先查看已经下载渲染的内容，而不是盯着白屏等待。

    如果把样式表放在页面底部，一些浏览器为减少重绘，会在 CSS 加载完成以后才渲染页面，用户只能对着白屏干瞪眼，用户体验极差。

    不要使用 CSS 表达式

    CSS 表达式可以在 CSS 里执行 JavaScript，仅 IE5-IE7 支持，IE8 标准模式已经废弃。

    CSS 表达式超出预期的频繁执行，页面滚动、鼠标移动时都会不断执行，带来很大的性能损耗。

    IE7 及更低版本的浏览器已经逐渐成为历史，忘记它吧。

    对于 IE 某些版本，@import 的行为和 <link> 放在页面底部一样。所以，不要用它。

    不要使用 filter

    AlphaImageLoader 为 IE5.5-IE8 专有的技术，和 CSS 表达式一样，放进博物馆吧。

    注意：这里所说的不是 CSS3 Filter，参考文章 Understanding CSS Filter Effects

    JavaScript

    把脚本放在页面底部

    浏览器下载脚本时，会阻塞其他资源并行下载，即使是来自不同域名的资源。因此，最好将脚本放在底部，以提高页面加载速度。

    一些特殊场景无法将脚本放到页面底部的，可以考虑<script> 的以下属性：

    • defer 属性；
    • HTML5 新增的 async 属性。

    使用外部 JavaScript 和 CSS

    外部 JavaScript 和 CSS 文件可以被浏览器缓存，在不同页面间重用，也能降低页面大小。

    当然，实际中也需要考虑代码的重用程度。如果仅仅是某个页面使用到的代码，可以考虑内嵌在页面中，减少 HTTP 请求数。另外，可以在首页加载完成以后，预先加载子页面的资源。

    压缩 JavaScript 和 CSS

    压缩代码可以移除非功能性的字符（注释、空格、空行等），减少文件大小，提高载入速度。

    得益于 Node.js 的流行，开源社区涌现出许多高效、易用的前端优化工具，JavaScript 和 CSS 压缩类的，不敢说多如牛毛，多如鸡毛倒是一点不夸张，如 UglifyJS 2、csso、cssnano 等。对于内嵌的 CSS 和 JavaScript，也可以通过 htmlmin 等工具压缩。这些项目都有 Gulp、Webpack 等流行构建工具的配套版本。

    移除重复脚本

    重复的脚本不仅产生不必要的 HTTP 请求，而且重复解析执行浪费时间和计算资源。

    减少 DOM 操作

    JavaScript 操作 DOM 很慢，尤其是 DOM 节点很多时。

    使用时应该注意：

    • 缓存已经访问过的元素；
    • 使用 DocumentFragment 暂存 DOM，整理好以后再插入 DOM 树；
    • 操作 className，而不是多次读写 style；
    • 避免使用 JavaScript 修复布局。

    使用高效的事件处理

    • 减少绑定事件监听的节点，如通过事件委托；
    • 尽早处理事件，在 DOMContentLoaded 即可进行，不用等到 load 以后。

    对于 resize、scroll 等触发频率极高的事件，应该通过 debounce 等机制降低处理程序执行频率。

    图片

    优化图片

    YDN 列出的相关工具 缺乏易用性，建议参考以下工具。

    • imagemin
    • ImageOptim

    TODO:

    • PNG 终极优化；
    • Webp 相关内容；
    • SVG 相关内容。

    PNG 终极优化

    • Most Effective Method to Reduce and Optimize PNG Images
    • Clever PNG Optimization Techniques

    优化 CSS Sprite

    水平排列 Sprite 中的图片，垂直排列会增加图片大小； Spirite 中把颜色较近的组合在一起可以降低颜色数，理想状况是低于 256 色以适用 PNG8 格式；不要在 Spirite 的图像中间留有较大空隙。减少空隙虽然不太影响文件大小，但可以降低用户代理把图片解压为像素图的内存消耗，对移动设备更友好。

    不要在 HTML 中缩放图片

    不要使用 <img> 的 width、height 缩放图片，如果用到小图片，就使用相应大小的图片。

    很多 CMS 和 CDN 都提供图片裁切功能。

    使用体积小、可缓存的 favicon.ico

    Favicon.ico 一般存放在网站根目录下，无论是否在页面中设置，浏览器都会尝试请求这个文件。

    所以确保这个图标：

    • 存在（避免 404）；
    • 尽量小，最好小于 1K；
    • 设置较长的过期时间。

    对于较新的浏览器，可以使用 PNG 格式的 favicon。

    参考链接：

    Favicons, Touch Icons, Tile Icons, etc. Which Do You Need?

    图片相关补充设置图片的宽和高，以免浏览器按照「猜」的宽高给图片保留的区域和实际宽高差异，产生重绘。

    移动端

    移动端优化相关内容有待进一步整理补充。

    保持单个文件小于 25 KB

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