性能优化探索

性能优化指标

• 加载指标
  • speedIndex速度指数：代表页面内容渲染所消耗的时间
  • TTFB：是 Time to First Byte 的缩写，指的是浏览器开始收到服务器响应数据的时间（后台处理时间+重定向时间），是反映服务端响应速度的重要指标，TTFB 时间如果超过了 500 ms，用户在打开网页的时候就会感觉到明显的等待
  • 页面加载时间
  • 首次渲染: 渐进式加载
• 响应指标
  • 交互动作的反馈时间
  • 帧率FPS ：是指画面每秒传输[帧数]，通俗来讲就是指动画或视频的画面数，每秒钟帧数越多，所显示的动作就会越流畅
  • 异步请求的完成时间

RAIL测量模型（量化性能优化指标/RAIL评估标准）

1. Response 响应：处理事件应在50ms以内完成，这样给用户的感受是瞬间就完成了

   • 事件处理函数在50ms内完成，考虑到idle task的情况，事件会排队，等待时间大概在50ms。适用于click，toggle，starting animations等，不适用于drag和scroll。
   • 复杂的js计算尽可能放在后台，如web worker，避免对用户输入造成阻塞
   • 超过50ms的响应，一定要提供反馈，比如倒计时，进度百分比等。

2. Animation 动画：每10ms产生一帧

   • 在一些高压点上，比如动画，不要去挑战cpu，尽可能地少做事，如：取offset，设置style等操作。尽可能地保证60帧的体验。
   • 在渲染性能上，针对不同的动画做一些特定优化

3. Idle 空闲：尽可能增加空闲时间

   • 用空闲时间来完成一些延后的工作，如先加载页面可见的部分，然后利用空闲时间加载剩余部分，此处可以使用 requestIdleCallback API
   • 在空闲时间内执行的任务尽量控制在50ms以内，如果更长的话，会影响input handle的pending时间
   • 如果用户在空闲时间任务进行时进行交互，必须以此为最高优先级，并暂停空闲时间的任务

4. Load 加载：在5s内完成内容的加载并可以交互

   • 在手机设备上测试加载性能，选用中配的3G网络（400kb/s，400ms RTT），可以使用 WebPageTest 来测试
   • 要注意的是，即使用户的网络是4G，但因为丢包或者网络波动，可能会比预期的更慢
   • 禁用渲染阻塞的资源，延后加载
   • 可以采用 lazy load，code-splitting 等 其他优化 手段，让第一次加载的资源更少

分析RAIL用的性能测量工具

1. chrome DevTools开发调试、性能评测
   audit Lighthouse
   throttling 调整网络吞吐量
   performance
   network

2. Lighthouse网站整体质量评估,也可以直接使用chrome DevTools中的lighthouse

       npm i -g lighthouse
       lighthouse http://www.bilibili.com
   

3. WebpageTest多测试地点、全面性能报告解读
   • waterfall chart请求瀑布图
   • first view 首次访问
   • repeat view 二次访问（反映缓存的优化情况）
   • WebpageTest在线配置
   • 本地配置WebpageTest（安装docker）

性能优化策略

一、渲染优化

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1. 关键渲染路径：

   • javascript(触发视觉变化)
   • style计算样式
   • layout布局
   • paint绘制
   • composite复合

2. 影响回流的操作 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

3. 避免布局抖动（layout thrashing ）

   1. 避免回流
      • transform/translate进行复合
   2. 读写分离
      • 解决方案FastDom
      • measure和mutate方法的使用

4. 复合线程（compositor thread）与图层（layer）
   将页面拆分图层进行绘制再进行复合
   利用DevTools了解网页的图层拆分情况
   哪些样式仅影响复合

5. 减少重绘的方案
   利用devTools发现paint的瓶颈
   will-change创建新的图层

6. 高频事件处理函数 防抖 （requestAnimationFrame）

二、 代码优化

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1. code splitting代码拆分，按需加载
2. tree shaking 代码减重
3. 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进行实践调度

• V8优化机制（js代码优化原理）
  • 脚本流
  • 字节码缓存
  • 懒解析

1. 函数优化

2. 函数解析方式

   • lazy parsing VS eager parsing
   • 利用optimize.js优化初次加载时间
   • 直接使用uglify.js优化

3. 对象优化

   • 以相同顺序初始化对象成员,避免隐藏类的调整
   • 实例化后避免添加新属性
   • 尽量使用Array代替array-like对象

   // bad
   Array.prototype.forEach.call(arrObj, (value, index) => {
       console.log(`${index}:${value}`)
   })
   

   // good
   const arr = Array.prototype.slice.call(arrObj, 0)
   arr.prototype.forEach.call(arrObj, (value, index) => {
       console.log(`${index}: finger ${value}`)
   })
   

   • 避免读取超过数组的长度

   functon foo (arr) {
       for(let i = 0; i <= arr.length; i++) { // 越界
           if (arr[i] > 1000) { // 1. 造成undefined跟数组进行比较 2.造成沿原型链的额外查找
           console.log(arr[i])}
       }
   }
   // 10, 100, 1000[]
   

   • 避免元素类型转换

   const arr = [3, 2, 1] // PACKED_SMI_ELEMENTS
   arr.push(4.4) // PACKED_DOUBLE_ELEMENTS 优化降级
   

三、HTML优化

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1. 减少iframes的使用(可以延迟加载)

   
   document.getElementById('a').setAttribute('src', 'url')
   

2. 压缩空白符

3. 避免节点深层级嵌套

4. 避免使用table布局

5. 删除注释

6. CSS&Javascript尽量外链

7. 删除元素的默认属性

• 借助工具
  html-minifier

四、 CSS优化

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自右向左过滤样式

1. 降低css对渲染的阻塞
2. 利用GPU进行完成动画
3. 使用contain: layout(对元素单独处理不会影响其他元素)
4. 使用font-display属性

五、 资源的压缩与合并

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1. 减少http请求数量
2. 减少请求资源本身的大小

HTML压缩

• 使用在线工具进行压缩
• 使用html-minifier等npm压缩工具

CSS压缩

• 使用在线工具进行压缩
• 使用clean-css等npm工具

JS压缩与混淆

• 使用在线工具进行压缩
• 使用webpack对js在构建时压缩

CSS JS文件合并

• 若干小文件
• 无冲突，服务相同的模块ok
• 优化加载NO

六、 图片优化方案

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1. 图片JPG/JPEG（压缩比高）
   • 工具imagemin
   • 使用场景：保证画质和色彩
   • 缺陷：纹理和边缘比较粗糙
2. png
   • 体积比较大，适合图标和logo
   • imagemin-pngquant
3. webP
4. svg

图片加载优化

1.懒加载

* 原生图片懒加载
* 第三方图片懒加载方案（verlok/lazyload、yall.js\Blazy）

2.渐进式图片（清晰度由低到高）

* progressive-image
* imageMagick
* libjpeg
* jpegtran
* jpeg-recompress
* imagemin

3. 响应式图片

   • srcset属性的使用（提供多个尺寸下对应的图片）
   • sizes属性的使用（）
   • picture的使用

字体优化

• @font-face
• font-display: auto/block/swap/fallback/optional
• ajax+base64:解决了兼容性问题

七、webpack优化

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1. tree-shaking
   • 上下文未用到的代码
   • 基于es6 import export
   • 全局作用于sideEffects: ['*.css']
   • 注意babel默认配置的影响
2. js压缩
   • webpack4后引入uglifyjs-webpack-plugin
   • 支持es6替换为terser-webpack-plugin
   • 减小js文件体积
3. 作用域提升
4. babel7优化配置
   • 在需要的地方引入polyfill, useBultIns: usage
   • 辅助函数的按需引入
   • 根据目标浏览器按需转换代码

webpack依赖优化

1. noParse

   • 提高构建速度
   • 直接通知webpack忽略较大的库
   • 被忽略的库不能用import、require、define的引入方式

2. dllPlugin（主要用在开发环境打包）

   • 避免打包时对不变的库重复构建
   • 提高构建速度

基于webpack的代码拆分

把单个bundle文件拆分成多个小的bundle/chunk
提高首屏加载速度

1. 手工定义人口
2. 动态加载改造
3. split-chunks提取共有代码，拆分业务代码与第三方库

optimizaton: {
    splitChunks: {
        cacheGroups: {
            vendor: {
                name: 'vendor',
                test: [匹配node_modules]，
                minsize: 0,
                minChunks: 1, // 最少段数
                priority: 10, // 拆分优先级
                chunks: 'initial'
            }
        } 
    }
},
common: {
    name:'common',
    test: [匹配src],
    chunks: 'all'
    minsize: 0,
    minChunks: 1 // 最少段数
}

基于webpack的资源压缩（minification）

1. terser压缩js
2. mini-css-extract-plugin 压缩css
3. HtmlWebpackPlugin-minify压缩HTML

基于webpack的资源持久化缓存

1. 每个打败的资源文件有唯一的hash值
2. 修改后只有受影响的文件hash变化
3. 充分利用浏览器缓存

output: {
    path: `${__dirname}/build`,
    filename: '[name].[hash].bundle.js'
    chunkFilename: '[name].[chunkhash:8].bundle.js'
}

基于webpack应用的监测与分析

1. stats分析与可视化图，webpack chart

   webpack --profile --json >stats.json
   

2. webpack-bundle-analyzer进行体积分析

   source-map-explorer(基于sourcemap生成)

3. speed-measure-webpack-plugin速度分析

react按需加载

1. React router基于webpack动态引入
2. 使用reloadable高级组件

八、传输加载优化

1. nginx配置启用压缩gzip, 对传输资源进行提及压缩，可高达90%

    gzip on
    gzip_min_length 1k // 最小文件
    gzip_comp_level 6 // 压缩级别
    gzip_types text/plain applicaton/javascript text/css text/javascript

2. http启用Keep Alive
   • 一个持久的TCP连接，节省了连接创建时间
   • 基于nginx的配置默认开启

# keepalive_timeout 0 // 不开启
keepalive_timeout 65 // 开启
keepalive_requests 100 // 利用这个tcp链接可以发起的请求上限

3. http缓存
   • 提高重复访问时资源加载的速度

   • 强缓存和协商缓存
     协商缓存ETag和if-no-match
     cache-control/expires
     last-modify/if-modify-since

     
     
     image.png
4. service workers作用
   • 加速重复访问
   • 离线支持
     注意
   • 延长了首屏时间，但页面总加载时间减少
   • 兼容性
   • 只能在localhost或https下使用
5. http/2的提升

   • 二进制传输（提高传输效率，对头部进行压缩）

   • 请求响应多路复用
     nginx配置http2

     
     
     image.png
     image.png
     image.png
     
     配置自己生成签名的证书
     
     image.png
     
     - 重启nginx
     • https形式的localhost
     • thisisunsafe
     • nginx配置http2

   • server push 服务器推送

     image.png
     image.png

• 只能工作在https下
• 适合较高的请求量

6. 服务端渲染
   • 首屏渲染优化
   • 利于seo
   • react react-dom next(服务端渲染插件)

九、前沿优化解决方案

1. 拯救移动端图片-svg
   1. 从png到iconfont
      • 多个图标一套字体，减少获取的请求数量和体积
      • 矢量图形可伸缩
      • 可以通过css修改大小和颜色
   2. 从iconfont到svg
      • 保存了图片能力，支持多色彩
      • 独立的矢量图形
      • xml语法，搜索引擎seo和无障碍读屏软件读取
2. 使用flexbox优化布局
   • 更高性能的实现方案（相对于float：render和paint的时间更短）
   • 容器有能力决定自元素的大小、顺序、对齐、间隔等
   • 双向布局
3. 优化资源加载顺序
   • 浏览器默认安排资源加载优先级（html解析）
   • 使用preload、prefetch调整优先级
     • preload：提前加载较晚出现，但对当前页面比较重要的资源
     • prefetch：提前加载后续路由需要的资源，优先级低
     • webpack中也可以设置preload/prefetch
4. 预渲染页面
   • react-snap
     • （配置postbuild）
     • 使用ReactDom-hydrate
     • 内敛样式，避免明显的FOUC(样式闪动)
   • 大型单页应用的性能瓶颈：js下载+解析+执行
   • ssr的主要问题：牺牲TTFB来补救Firdt Paint；实现复杂
   • Pre-rendering打包时提前渲染页面，没有服务端参与
5. windowing(窗口化)提高列表性能
   • 加载大列表、大表单严重影响性能
   • lazy loading仍然会让DOM变得过大
   • windowing只渲染可建行，渲染和滚动的性能都会提升
     react-window：可避免因为数据的更新而导致大量的重新渲染。
     • 配置一个一位列表List
     • 配置一个二维列表Grid
     • 配置滚动到指定元素
6. 使用骨架组件减少布局移动（Layout Shift）
   • skeleton/Placeholder 的作用
     • 占位
     • 提升用户感知性能

     • react-placeholder

       
       
       image.png