web前端性能优化总结

概括

涉及到的分类

  • 网络层面
  • 构建层面
  • 浏览器渲染层面
  • 服务端层面

涉及到的功能点

  • 资源的合并与压缩
  • 图片编解码原理和类型选择
  • 浏览器渲染机制
  • 懒加载预加载
  • 浏览器存储
  • 缓存机制
  • PWA
  • Vue-SSR

资源合并与压缩

http请求的过程及潜在的性能优化点

  • 理解减少http请求数量减少请求资源大小两个优化要点
  • 掌握压缩合并的原理
  • 掌握通过在线网站fis3两种实现压缩与合并的方法

浏览器的一个请求从发送到返回都经历了什么

动态的加载静态的资源

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  • dns是否可以通过缓存减少dns查询时间
  • 网络请求的过程走最近的网络环境
  • 相同的静态资源是否可以缓存
  • 能否减少http请求大小
  • 能否减少http请求数量
  • 服务端渲染

资源的合并与压缩设计到的性能点

  • 减少http请求的数量
  • 减少请求的大小

html压缩

HTML代码压缩就是压缩这些在文本文件中有意义,但是在 HTML中不显示的字符,包括 空格, 制表符, 换行符等,还有一些其他意义的字符,如 HTML注释也可以被压缩

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意义

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  • 大型网站意义比较大

如何进行html的压缩

  • 使用在线网站进行压缩(走构建工具多,公司级在线网站手动压缩小)
  • node.js提供了html-minifier工具
  • 后端模板引擎渲染压缩

cssjs压缩

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css的压缩

  • 无效代码删除

    • 注释、无效字符
  • css语义合并

css压缩的方式

  • 使用在线网站进行压缩
  • 使用html-minifierhtml中的css进行压缩
  • 使用clean-csscss进行压缩

js的压缩语混乱

  • 无效字符的删除

    • 空格、注释、回车等
  • 剔除注释
  • 代码语意的缩减和优化

    • 变量名缩短(a,b)等
  • 代码保护

    • 前端代码是透明的,客户端代码用户是可以直接看到的,可以轻易被窥探到逻辑和漏洞

js压缩的方式

  • 使用在线网站进行压缩
  • 使用html-minifierhtml中的js进行压缩
  • 使用uglifyjs2js进行压缩

不合并文件可能存在的问题

  • 文件与文件有插入之间的上行请求,又增加了N-1个网络延迟
  • 受丢包问题影响更严重
  • 经过代理服务器时可能会被断开

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文件合并缺点

  • 首屏渲染问题

    • 文件合并之后的js变大,如果首页的渲染依赖这个js的话,整个页面的渲染要等js请求完才能执行
    • 如果首屏只依赖a.js,只要等a.js完成后就可执行
    • 没有通过服务器端渲染,现在框架都需要等合并完的文件请求完才能执行,基本都需要等文件合并后的js
  • 缓存失效问题

    • 标记 js`md5`戳
    • 合并之后的js,任何一个改动都会导致大面积的缓存失效

文件合并对应缺点的处理

  • 公共库合并
  • 不同页面的合并

    • 不同页面js单独打包
  • 见机行事,随机应变

文件合并对应方法

  • 使用在线网站进行合并
  • 构建阶段,使用nodejs进行文件合并

图片相关优化

一张JPG的解析过程

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jpg有损压缩:虽然损失一些信息,但是肉眼可见影响并不大

png8/png24/png32之间的区别

  • png8   ----256色 + 支持透明
  • png24 ----2^24 + 不支持透明
  • png32  ---2^24 +支持透明

文件大小 + 色彩丰富程度

png32是在png24上支持了透明,针对不同的业务场景选择不同的图片格式很重要

不同的格式图片常用的业务场景

不同格式图片的特点

  • jpg有损压缩,压缩率高,不支持透明
  • png支持透明,浏览器兼容性好
  • webp压缩程度更好,在ios webview中有兼容性问题
  • svg矢量图,代码内嵌,相对较小,图片样式相对简单的场景(尽量使用,绘制能力有限,图片简单用的比较多)

不同格式图片的使用场景

  • jpg:大部分不需要透明图片的业务场景
  • png:大部分需要透明图片的业务场景
  • webpandroid全部(解码速度和压缩率高于jpgpng,但是ios safari还没支持)
  • svg:图片样式相对简单的业务场景

图片压缩的几种情况

  • 针对真实图片情况,舍弃一些相对无关紧要的色彩信息
  • CSS雪碧图:把你的网站用到的一些图片整合到一张单独的图片中

    • 优点:减少HTTP请求的数量(通过backgroundPosition定位所需图片)
    • 缺点:整合图片比较大时,加载比较慢(如果这张图片没有加载成功,整个页面会失去图片信息)facebook官网任然在用,主要pc用的比较多,相对性能比较强
  • Image-inline:将图片的内容嵌到html中(减少网站的HTTP请求)

    • base64信息,减少网站的HTTP请求,如果图片比较小比较多,时间损耗主要在请求的骨干网络
  • 使用矢量图

    • 使用SVG进行矢量图的绘制
    • 使用icon-font解决icon问题
  • 在android下使用webp

    • webp的优势主要体现在它具有更优的图像数据压缩算法,能带来更小的图片体积,而且拥有肉眼识别无差异的图像质量;
    • 同时具备了无损和有损的压缩模式、Alpha透明以及动画的特性,在JPEGPNG上的转化效果都非常优秀、稳定和统一

cssjs的装载与执行

HTML页面加载渲染的过程

一个网站在浏览器端是如何进行渲染的

web前端性能优化总结_第8张图片

HTML渲染过程中的一些特点

  • 顺序执行,并发加载

    • 词法分析:从上到下依次解析

      • 通过HTML生成Token对象(当前节点的所有子节点生成后,才会通过next token获取到当前节点的兄弟节点),最终生成Dom Tree
    • 并发加载:资源请求是并发请求的
    • 并发上限

      • 浏览器中可以支持并发请求,不同浏览器所支持的并发数量不同(以域名划分),以Chrome为例,并发上限为6个
      • 优化点: 把CDN资源分布在多个域名下
  • 是否阻塞

    • css阻塞

      • csshead中通过link引入会阻塞页面的渲染

        • 如果我们把css代码放在head中去引入的话,那么我们整个页面的渲染实际上就会等待headcss加载并生成css树,最终和DOM整合生成RanderTree之后才会进行渲染
        • 为了浏览器的渲染,能让页面显示的时候视觉上更好。

避免某些情况,如:假设你放在页面最底部,用户打开页面时,有可能出现,页面先是显示一大堆文字或图片,自上而下,丝毫没有排版和样式可言。最后,页面又恢复所要的效果

    - `css`不阻塞`js`的加载,但阻塞`js`的执行
    - `css`不阻塞外部脚步的加载(`webkit preloader 预资源加载器`)
- `js`阻塞
    -  直接通过``) 

(这是延迟执行引入的js脚本(即脚本加载是不会导致解析停止,等到document全部解析完毕后,defer-script也加载完毕后,在执行所有的defer-script加载的js代码,再触发Domcontentloaded

            - `async`属性(``) 
                - 这是异步执行引入的`js`脚本文件 
                - 与`defer`的区别是`async`会在加载完成后就执行,但是不会影响阻塞到解析和渲染。但是还是会阻塞`load`事件,所以`async-script`会可能在`DOMcontentloaded`触发前或后执行,但是一定会在`load`事件前触发。



懒加载与预加载

懒加载

  • 图片进入可视区域之后请求图片资源
  • 对于电商等图片很多,页面很长的业务场景适用
  • 减少无效资源的加载
  • 并发加载的资源过多会会阻塞js的加载,影响网站的正常使用

img src被设置之后,webkit解析到之后才去请求这个资源。所以我们希望图片到达可视区域之后,img src才会被设置进来,没有到达可视区域前并不现实真正的src,而是类似一个1px的占位符。

场景:电商图片

预加载

  • 图片等静态资源在使用之前的提前请求
  • 资源使用到时能从缓存中加载,提升用户体验
  • 页面展示的依赖关系维护

场景:抽奖

懒加载原生jszepto.lazyload

原理

先将img标签中的src链接设为同一张图片(空白图片),将其真正的图片地址存储再img标签的自定义属性中(比如data-src)。当js监听到该图片元素进入可视窗口时,即将自定义属性中的地址存储到src属性中,达到懒加载的效果。

注意问题:
  • 关注首屏处理,因为还没滑动
  • 占位,图片大小首先需要预设高度,如果没有设置的话,会全部显示出来

var viewheight = document.documentElement.clientHeight   //可视区域高度

function lazyload(){
    var eles = document.querySelectorAll('img[data-original][lazyload]')

    Array.prototype.forEach.call(eles,function(item,index){
        var rect;
        if(item.dataset.original === '') return;
        rect = item.getBoundingClientRect(); //返回元素的大小及其相对于视口的

        if(rect.bottom >= 0 && rect.top < viewheight){
            !function(){
                var img = new Image();
                img.src = item.dataset.url;
                img.onload = function(){
                    item.src = img.src
                }
                item.removeAttribute('data-original');
                item.removeAttribute('lazyload');
            }()
        }
    })
}

lazyload()
document.addEventListener('scroll',lazyload)

预加载原生jspreloadJS实现

预加载实现的几种方式

  • 第一种方式:直接请求下来



  • 第二种方式:image对象
var image = new Image();
image.src = "www.pic26.com/dafdafd/safdas.jpg";
  • 第三种方式:xmlhttprequest

    • 缺点:存在跨域问题
    • 优点:好控制
var xmlhttprequest = new XMLHttpRequest();

xmlhttprequest.onreadystatechange = callback;

xmlhttprequest.onprogress = progressCallback;

xmlhttprequest.open("GET","http:www.xxx.com",true);

xmlhttprequest.send();

function callback(){
    if(xmlhttprequest.readyState == 4 && xmlhttprequest.status == 200){
        var responseText = xmlhttprequest.responseText;
    }else{
        console.log("Request was unsuccessful:" + xmlhttprequest.status);
    }
}

function progressCallback(){
    e = e || event;
    if(e.lengthComputable){
        console.log("Received"+e.loaded+"of"+e.total+"bytes")
    }
}   

 

PreloadJS模块

  • 本质权衡浏览器加载能力,让它尽可能饱和利用起来

重绘与回流

css性能让javascript变慢

要把css相关的外部文件引入放进head中,加载css时,整个页面的渲染是阻塞的,同样的执行javascript代码的时候也是阻塞的,例如javascript死循环。

一个线程   =>  javascript解析
一个线程   =>  UI渲染

这两个线程是互斥的,当UI渲染的时候,javascript的代码被终止。当javascript代码执行,UI线程被冻结。所以css的性能让javascript变慢。

频繁触发重绘与回流,会导致UI频繁渲染,最终导致js变慢

什么是重绘和回流

回流

  • render tree中的一部分(或全部)因为元素的规模尺寸布局隐藏等改变而需要重新构建。这就成为回流(reflow)
  • 页面布局和几何属性改变时,就需要回流

重绘

  • render tree中的一些元素需要更新属性,而这些属性只是影响元素的外观风格,而不影响布局,比如background-color。就称重绘

关系

用到chrome 分析 performance

回流必将引起重绘,但是重绘不一定会引起回流

避免重绘、回流的两种方法

触发页面重布局的一些css属性

  • 盒子模型相关属性会触发重布局

    • width
    • height
    • padding
    • margin
    • display
    • border-width
    • border
    • min-height
  • 定位属性及浮动也会触发重布局

    • top
    • bottom
    • left
    • right
    • position
    • float
    • clear
  • 改变节点内部文字结构也会触发重布局
  • text-align
  • overflow-y
  • font-weight
  • overflow
  • font-family
  • line-height
  • vertical-align
  • white-space
  • font-size

优化点:使用不触发回流的方案替代触发回流的方案

只触发重绘不触发回流

  • color
  • border-styleborder-radius
  • visibility
  • text-decoration
  • backgroundbackground-imagebackground-positionbackground-repeatbackground-size
  • outlineoutline-coloroutline-styleoutline-width
  • box-shadow

新建DOM的过程

  • 获取DOM后分割为多个图层
  • 对每个图层的节点计算样式结果(Recalculate style 样式重计算)
  • 为每个节点生成图形和位置(Layout 回流和重布局)
  • 将每个节点绘制填充到图层位图中(Paint SetupPaint 重绘)
  • 图层作为纹理上传至gpu
  • 符合多个图层到页面上生成最终屏幕图像(Composite Layers 图层重组)

浏览器绘制DOM的过程是这样子的:

  • 获取 DOM 并将其分割为多个层(layer),将每个层独立地绘制进位图(bitmap)中
  • 将层作为纹理(texture)上传至 GPU,复合(composite)多个层来生成最终的屏幕图像
  • left/top/margin之类的属性会影响到元素在文档中的布局,当对布局(layout)进行动画时,该元素的布局改变可能会影响到其他元素在文档中的位置,就导致了所有被影响到的元素都要进行重新布局,浏览器需要为整个层进行重绘并重新上传到 GPU,造成了极大的性能开销。
  • transform 属于合成属性(composite property),对合成属性进行 transition/animation 动画将会创建一个合成层(composite layer),这使得被动画元素在一个独立的层中进行动画。
  • 通常情况下,浏览器会将一个层的内容先绘制进一个位图中,然后再作为纹理(texture)上传到 GPU,只要该层的内容不发生改变,就没必要进行重绘(repaint),浏览器会通过重新复合(recomposite)来形成一个新的帧。

chrome创建图层的条件

将频繁重绘回流的DOM元素单独作为一个独立图层,那么这个DOM元素的重绘和回流的影响只会在这个图层中

  • 3D或透视变换
  • CSS 属性使用加速视频解码的 元素
  • 拥有 3D (WebGL) 上下文或加速的
  • 2D 上下文的 元素
  • 复合插件(如 Flash)
  • 进行 opacity/transform 动画的元素拥有加速
  • CSS filters 的元素元素有一个包含复合层的后代节点(换句话说,就是一个元素拥有一个子元素,该子元素在自己的层里)
  • 元素有一个 z-index 较低且包含一个复合层的兄弟元素(换句话说就是该元素在复合层上面渲染)
总结:对布局属性进行动画,浏览器需要为每一帧进行重绘并上传到 GPU 中对合成属性进行动画,浏览器会为元素创建一个独立的复合层,当元素内容没有发生改变,该层就不会被重绘,浏览器会通过重新复合来创建动画帧

gif图

总结

  • 尽量避免使用触发回流重绘CSS属性
  • 重绘回流的影响范围限制在单独的图层(layers)之内
  • 图层合成过程中消耗很大页面性能,这时候需要平衡考虑重绘回流的性能消耗

实战优化点总结

  • translate替代top属性

    • top会触发layout,但translate不会
  • opacity代替visibility

    • opacity不会触发重绘也不会触发回流,只是改变图层alpha值,但是必须要将这个图片独立出一个图层
    • visibility会触发重绘
  • 不要一条一条的修改DOM的样式,预先定义好class,然后修改DOMclassName
  • 把DOM离线后修改,比如:先把DOMdisplay:none(有一次reflow),然后你修改100次,然后再把它显示出来
  • 不要把DOM节点的属性值放在一个循环里当成循环的变量

    • offsetHeightoffsetWidth每次都要刷新缓冲区,缓冲机制被破坏
    • 先用变量存储下来
  • 不要使用table布局,可能很小的一个小改动会造成整个table的重新布局

    • div只会影响后续样式的布局
  • 动画实现的速度的选择

    • 选择合适的动画速度
    • 根据performance量化性能优化
  • 对于动画新建图层

    • 启用gpu硬件加速(并行运算),gpu加速意味着数据需要从cpu走总线到gpu传输,需要考虑传输损耗.

      • transform:translateZ(0)
      • transform:translate3D(0)

浏览器存储

cookies

多种浏览器存储方式并存,如何选择?

web前端性能优化总结_第9张图片

  • 因为http请求无状态,所以需要cookie去维持客户端状态
  • cookie的生成方式:

    • http-->response header-->set-cookie
    • js中可以通过document.cookie可以读写cookie
    • cookie的使用用处:

      • 用于浏览器端和服务器端的交互(用户状态)
      • 客户端自身数据的存储
  • expire:过期时间
  • cookie的限制:

    • 作为浏览器存储,大小4kb左右
    • 需要设置过期时间 expire
  • 重要属性:httponly 不支持js读写(防止收到模拟请求攻击)
  • 不太作为存储方案而是用于维护客户关系
  • 优化点:cookie中在相关域名下面

    • cdn的流量损耗
    • 解决方案:cdn的域名和主站域名要分开

localStorage

localstorage

  • HTML5设计出来专门用于浏览器存储的
  • 大小为5M左右
  • 仅在客户端使用,不和服务端进行通信
  • 接口封装较好
  • 浏览器本地缓存方案

sessionstorage

  • 会话级别的浏览器存储
  • 大小为5M左右
  • 仅在客户端使用,不和服务器端进行通信
  • 接口封装较好
  • 对于表单信息的维护

indexedDB

  • IndexedDB是一种低级API,用于客户端存储大量结构化数据。该API使用索引来实现对该数据的高性能搜索。虽然Web
  • Storage对于存储叫少量的数据很管用,但对于存储更大量的结构化数据来说,这种方法不太有用。IndexedDB提供了一个解决方案。

为应用创建离线版本

  • cdn域名不要带cookie
  • localstorage存库、图片

cookie种在主站下,二级域名也会携带这个域名,造成流量的浪费

Service Worker产生的意义

PWAService Worker

  • PWA(Progressive Web Apps)是一种Web App新模型,并不是具体指某一种前言的技术或者某一个单一的知识点,我们从英文缩写来看就能看出来,这是一个渐进式的Web App,是通过一系列新的Web特性,配合优秀的UI交互设计,逐步增强Web App的用户体验

PWAService worker

chrome 插件 lighthouse

检测是不是一个渐进式 web app
  • 当前手机在弱网环境下能不能加载出来
  • 离线环境下能不能加载出来
特点
  • 可靠:没有网络的环境中也能提供基本的页面访问,而不会出现“未连接到互联网”的页面
  • 快速:针对网页渲染及网络数据访问有较好的优化
  • 融入(Engaging):应用可以被增加到手机桌面,并且和普通应用一样有全屏、推送等特性

service worker

service worker是一个脚本,浏览器独立于当前页面,将其在后台运行,为实现一些不依赖页面的或者用户交互的特性打开了一扇大门。在未来这些特性将包括消息推送,背景后台同步, geofencing(地理围栏定位),但他将推出的第一个首要的特性,就是拦截和处理网络请求的能力,包括以编程方式来管理被缓存的响应。

web前端性能优化总结_第10张图片

案例分析

Service Worker学习与实践

了解servie worker

chrome://serviceworker-internals/

chrome://inspect/#service-worker/

service worker网络拦截能力,存储Cache Storage,实现离线应用

indexedDB

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callback && callback()写法
相当于 
if(callback){
   callback();
}

cookiesessionlocalStoragesessionStorage基本操作

indexedDB基本操作

object store:对象存储
本身就是结构化存储
 function openDB(name, callback) {
            //建立打开indexdb  indexedDB.open
            var request = window.indexedDB.open(name)
            request.onerror = function(e) {
                console.log('on indexedDB error')
            }
            request.onsuccess = function(e) {
                    myDB.db = e.target.result
                    callback && callback()
                }
                //from no database to first version,first version to second version...
            request.onupgradeneeded = function() {
                console.log('created')
                var store = request.result.createObjectStore('books', {
                    keyPath: 'isbn'
                })
                console.log(store)
                var titleIndex = store.createIndex('by_title', 'title', {
                    unique: true
                })
                var authorIndex = store.createIndex('by_author', 'author')

                store.put({
                    title: 'quarry memories',
                    author: 'fred',
                    isbn: 123456
                })
                store.put({
                    title: 'dafd memories',
                    author: 'frdfaded',
                    isbn: 12345
                })
                store.put({
                    title: 'dafd medafdadmories',
                    author: 'frdfdsafdafded',
                    isbn: 12345434
                })
            }
        }
        var myDB = {
            name: 'tesDB',
            version: '2.0.1',
            db: null
        }

        function addData(db, storeName) {

        }

        openDB(myDB.name, function() {
            // myDB.db = e.target.result
            // window.indexedDB.deleteDatabase(myDB.name)
        });

        //删除indexedDB

indexDB事务

transcationobject store建立关联关系来操作object store
建立之初可以配置

 var transcation = db.transcation('books', 'readwrite')
 var store = transcation.objectStore('books')

 var data =store.get(34314)
 store.delete(2334)
 store.add({
     title: 'dafd medafdadmories',
     author: 'frdfdsafdafded',
     isbn: 12345434
 })

Service Worker离线应用

serviceworker需要https协议

如何实现ServiceWorker与主页面之间的通信

lavas

缓存

期望大规模数据能自动化缓存,而不是手动进行缓存,需要浏览器端和服务器端协商一种缓存机制

  • Cache-Control所控制的缓存策略
  • last-modified 和 etage以及整个服务端浏览器端的缓存流程
  • 基于node实践以上缓存方式

httpheader

可缓存性

  • public:表明响应可以被任何对象(包括:发送请求的客户端,代理服务器,等等)缓存。
  • private:表明响应只能被单个用户缓存,不能作为共享缓存(即代理服务器不能缓存它)。
  • no-cache:强制所有缓存了该响应的缓存用户,在使用已存储的缓存数据前,发送带验证器的请求到原始服务器
  • only-if-cached:表明如果缓存存在,只使用缓存,无论原始服务器数据是否有更新

到期

  • max-age=:设置缓存存储的最大周期,超过这个时间缓存被认为过期(单位秒)。与 Expires相反,时间是相对于请求的时间。
  • s-maxage=:覆盖max-age 或者 Expires 头,但是仅适用于共享缓存(比如各个代理),并且私有缓存中它被忽略。cdn缓存
  • max-stale[=]

表明客户端愿意接收一个已经过期的资源。 可选的设置一个时间(单位秒),表示响应不能超过的过时时间。

  • min-fresh=

表示客户端希望在指定的时间内获取最新的响应。

重新验证重新加载

重新验证
  • must-revalidate:缓存必须在使用之前验证旧资源的状态,并且不可使用过期资源。
  • proxy-revalidate:与must-revalidate作用相同,但它仅适用于共享缓存(例如代理),并被私有缓存忽略。
  • immutable :表示响应正文不会随时间而改变。资源(如果未过期)在服务器上不发生改变,因此客户端不应发送重新验证请求头(例如If-None-MatchIf-Modified-Since)来检查更新,即使用户显式地刷新页面。在Firefox中,immutable只能被用在 https:// transactions.
重新加载
  • no-store:缓存不应存储有关客户端请求或服务器响应的任何内容。
  • no-transform:不得对资源进行转换或转变。Content-Encoding, Content-Range, Content-TypeHTTP头不能由代理修改。例如,非透明代理可以对图像格式进行转换,以便节省缓存空间或者减少缓慢链路上的流量。 no-transform指令不允许这样做。

Expires

  • 缓存过期时间,用来指定资源到期的时间,是服务器端的时间点
  • 告诉浏览器在过期时间前浏览器可以直接从浏览器缓存中存取数据,而无需再次请求
  • expireshttp1.0的时候的
  • http1.1时候,我们希望cache的管理统一进行,max-age优先级高于expires,当有max-age在的时候expires可能就会被忽略。
  • 如果没有设置cache-control时候会使用expires

Last-modifiedIf-Modified-since

  • 基于客户端和服务器端协商的缓存机制
  • last-modified --> response header

    if-modified-since --> request header
  • 需要与cache-control共同使用
last-modified有什么缺点?
  • 某些服务端不能获取精确的修改时间
  • 文件修改时间改了,但文件的内容却没有变

EtagIf-none-match

  • 文件内容的hash值
  • etag -->reponse header

    if-none-match -->request header
  • 需要与cache-control共同使用

好处:

  • if-modified-since更加准确
  • 优先级比etage更高

流程图

web前端性能优化总结_第12张图片
web前端性能优化总结_第13张图片

服务端性能优化

服务端用的node.js因为和前端用的同一种语言,可以利用服务端运算能力来进行相关的运算而减少前端的运算

  • vue渲染遇到的问题
  • vue-ssr和原理和引用

vue渲染面临的问题

    先加载vue.js
=>  执行vue.js代码
=>  生成html
以前没有前端框架时,
  • jsp/php在服务端进行数据的填充,发送给客户端就是已经填充好数据`的html
  • 使用jQuery异步加载数据
  • 使用ReactVue前端框架

    • 代价:需要框架全部加载完,才能把页面渲染出来,页面的首屏性能不好

多层次的优化方案

  • 构建层的模板编译。runtime,compile拆开,构建层做模板编译工作。webpack构建时候,统一,直接编译成runtime可以执行的代码
  • 数据无关的prerender的方式
  • 服务端渲染

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