性能优化，让用户体验更加完美（渲染层面）

前言

上一篇我们已经围绕“网络层面”探索页面性能优化的方案，接下来本篇围绕“浏览器渲染层面”继续开展探索。正文开始前，我们思考如下问题：

1. 浏览器渲染页面会经过哪几个关键环节？“渲染层面”的优化从哪几方面着手？
2. “渲染层面”的性能优化方案会有哪些？

渲染关键环节

优化原则

我们了解“页面渲染关键环节”后，便可知晓影响页面渲染性能的因素主要是静态资源：HTML、CSS、JS、图片等。因此“渲染层面”的性能优化方案主要就是围绕静态资源展开探索，其方案制定可围绕下面2个原则展开：

• 尽可能减少资源个数
• 尽可能减少资源体积大小

优化方案

HTML 优化

1.减少文件大小（压缩、精简）

• 压缩处理 HTML，减小HTML体积
• 精简 HTML：
  • 尽量减少 HMTL 嵌套、iframe/table 使用（table标签比其他html标签占用更多字节，导致下载时间长，占用服务器更多的流量资源）
  • 删除多余的空格、换行符、缩进和不必要注释
  • 删除冗余标签和属性
  • ...

2.DOM 优化

• 控制DOM大小：
  • 合理的业务逻辑拆分
  • 先加载可视区，其他延迟加载（懒加载）
• 减少DOM操作：尽可能对DOM操作统一逻辑处理，或是使用虚拟DOM（借鉴vue/react），再插入到真实DOM（减少重排重绘）

CSS 优化

1. 减少资源请求个数

• 合并多个 CSS 样式文件
• 按需加载样式

2. 减少文件大小（压缩）

• 压缩处理 CSS 文件

• 在线压缩，例如CSS Minify
• webpack压缩插件

3. 减少文件大小（编码优化）

• 位置放在里，尽早地进行样式解析，构建CSSOM 树
• 简化 CSS 选择器（选择器优先级：!important > 内联 > id > class|属性|伪类 > 标签 | 伪元素）
  • 尽可能减少样式层级数（选择器嵌套）
  • 少用标签选择器，尽量选择高优先级的id/class/属性/伪类选择器代替
  • 少用通配符*，只对需要修改样式的元素进行选择
  • 关注可继承属性，避免重复定义和匹配

可继承属性：

• 所有元素可继承：visibility 和 cursor。
• 内联元素可继承：letter-spacing、word-spacing、white-space、line-height、color、font、 font-family、font-size、font-style、font-variant、font-weight、text- decoration、text-transform、direction。
• 块元素可继承：text-indent和text-align。
• 列表元素可继承：list-style、list-style-type、list-style-position、list-style-image。
• 表格元素可继承：border-collapse。

总结：CSS继承特性主要是指文本方面的继承，而关于与盒模型相关的属性不支持继承。

• 优化CSS编码风格，尽可能减少重排重绘
  • 元素显隐操作频繁，可设置 visibility: hidden，让元素占位不变，不会触发重排，仅触发重绘
  • 已知图片的宽高，样式可先设置width、height，避免图片下载后整个页面发生重排
  • 避免使用CSS表达式
  • 避免频繁设置同一div样式，可进行一次性更改
  • 动画使用绝对定位（脱离文档流）定位，避免触发重排
  • ...
• 精简 CSS，从而减少 CSS 文件大小
  • 使用缩写语句，如margin-top/bottom，直接用margin
  • 删除不必要的单位，如0px，直接写0
  • 删除过多分号
  • 删除空格和注释
  • ...

JS 优化

1. 减少文件请求个数

• 合并多个 JS 脚本文件
• 首屏渲染暂不需要且体积大的脚本可进行按需加载（通过script动态创建加载）
• 合理使用缓存
  • 业务中：
    • 非敏感固定的数据可使用本地存储 localStorage/sessionStorage/IndexedDB等
    • 合理缓存 DOM 对象等
  • 构建打包（比如webpack）：
    • 第三方模块缓存：hard-source-webpack-plugin、DLL 动态链接库
    • loader 开启 cache 缓存
    • ...

2. 减少文件大小

• 压缩处理：在线压缩/Webpack插件（uglify/gzip）
• 构建打包减小bundle体积
  • 开启 TreeShaking，剔除 Dead Code
  • 剥离第三方依赖，webpack配置externals
  • 提取公共模块：webpack4.x+ 配置 optimization.splitChunks（相当于webpack旧版本的CommonsChunkPlugin）

3. 编码优化

加载时

• 位置放底部，让JS不阻塞HTML和CSS的解析
• 合理选择加载模式（减少重排重绘）

// 1. 正常模式

// 2. async 模式（异步执行）

// 3. defer 模式（延迟执行）

一般当我们的脚本与 DOM 元素和其它脚本之间的依赖关系不强时，我们会选用 async；当脚本依赖于 DOM 元素时，我们会选用 defer。(合理选择 script 加载模式，可以有效地提升性能)

运行时

• DOM 操作优化
  • 合并多次 DOM 操作，批量执行，减少重排重绘
  • 大数据量渲染优化：分页加载/虚拟列表 virtualList
• 函数优化
  • 获取 DOM 元素，尽量使用id选择器
  • 尽量避免使用 eval
  • 使用事件节流/防抖函数
  • 使用事件委托
• JS动画优化
  • 避免添加大量的 JS 动画
  • 简单动画尽量使用 CSS3 动画
  • 复杂动画尽量使用 Canvas 动画
  • 合理使用 requestAnimationFrame 动画代替 setTimeout、setInterval

  requestAnimationFrame 按照浏览器的刷新率（60Hz左右）来调动动画帧，从而实现更加流畅和高性能的动画效果。

• 执行优化
  • 合理拆分执行任务
  • 大数据计算，可使用 ​​​​​​​Web Worker开启独立于主线程的并行计算
• ...

图片优化

1.减少图片网络请求

• 雪碧图CSS sprite

  

• 小图标使用web font字体代替
• 小体积图片使用base64编码

  

• 阴影、简单动画图效可用CSS3代替
• 图片懒加载/预加载

2.减小图片大小

• 图片压缩，可选择如下方式：
  • 在线压缩：​​​​​​​tinypng、tinyjpg
  • 插件压缩：
    • 压缩png：node-pngquant-native（可压缩50-80%左右）
    • 压缩jpg：jpegtran（可压缩10%左右）
    • 压缩gif：gifsicle

3.合理使用图片格式

	简介和特性	是否支持透明	支持颜色种数	压缩方式	浏览器兼容性	适用场景
jpg	- 最常见、应用最广泛的图片格式 - 体积一般，通常小于 png, gif 等格式	不支持透明	约1600万种颜色	有损压缩	几乎所有浏览器都支持	呈现色彩丰富的图片，比如大背景图、轮播图或Banner图等
png8	- 一种无损压缩的高保真的图片格式 - 8位的png，体积较大	支持透明	256种（2^8）	无损压缩	几乎所有浏览器都支持	呈现小图片，比如小Logo、颜色简单对比强烈小图标
png24	- 一种无损压缩的高保真的图片格式 - 24位的png，体积较大	不支持透明	约1600万种颜色	无损压缩	几乎所有浏览器都支持	呈现颜色较多的图片，比如背景图
png32	- 一种无损压缩的高保真的图片格式 - 32位的png，体积大	支持半透明（8位透明通道）	2^32种	无损压缩	几乎所有浏览器都支持	呈现色彩丰富高清图片，比如海报
svg	- 矢量图，任意缩放不影响清晰度 - 体积视内容而定	支持设置透明度	RGB/RGBA/十六进制设置颜色	支持有损和无损压缩	Chrome 4 （2010年1月发布）以上版本支持 caniuse.com/svg	适用任意缩放不失真的场景
gif	- 支持动态图片 - 压缩率较高 - 体积较小	支持透明	256种（2^8）	无损压缩	Chrome 58（2017年6月发布）以上版本支持 caniuse.com/gif	适用于色彩较少的动图
webp	- 支持动态图片 - 压缩率较高 - 体积较小	支持透明	约1600万种颜色	有损和无损压缩	Chrome 32（2014年1月发布）以上版本支持，兼容性不太好 caniuse.com/webp	兼容性要求不高的多种图片格式场景

4.图片加载优化

• 懒加载

图片列表一般采用懒加载进行按需加载，滚屏时当图片已将出现在可视区域的时候进行加载。（有效地减轻服务器批量加载图片的压力）

let imgList = [...document.querySelectorAll('img')];
let len = imgList.length;

const lazyLoad = (function(){
  let count = 0;
  return function() {
    let deleteIndexList = [];
    imgList.forEach((img,index)=> {
      let rec = img.getBoundingClientRect();
      if(rec.top < window.innerHeight) {// 元素出现在可视区（window.innerHeight：可视窗口的高度）
        img.src = img.dataset.src; // 将data-src设置成图片src
        deleteIndexList.push(index);
        count++;
        if(count === len) {// 当图片都加载完，移除滚动监听事件
          document.removeEventListener('scroll', lazyLoad)
        }
      }
    })
    imgList = imgList.filter((img, index)=> !deleteIndexList.includes(index))
  }
})()

// 节流函数
const throttle = function(fn, timing = 500) {
  let prev = 0
  return function() {
    let now = +new Date();
    if(now - prev > timing) {
      prev = now;
      fn.apply(this, arguments)
    }
  }
}
// 滚动监听加上节流控制
const _throttle = throttle(lazyLoad)
document.addEventListener('scroll', _throttle)

• 预加载

预加载preload，在大图片加载完成前先加载小的loading，用于提升用户体验。（该优化思想不仅可以用于图片加载，也能用于异步请求、html标签预加载）

// 创建 img 图片元素
const myImage = (function(){
  let imgNode = document.createElement('img')
  document.body.appendChild( imgNode )
  return {
    setSrc: function(src) {
      imgNode.src = src
    }
  }
})()

/**
 * 预加载
 */
const preLoad = (function(){
  let img = new Image();
  img.onload = function() {
    myImage.setSrc( this.src )// this指向img
  }
  return {
    setImg: function(src) {
      myImage.setSrc('./img/loading.gif')
      img.src = src
    }
  }
})()

preLoad.setImg('./img/bg_gaoqing.jpeg')

• 渐进式加载

5.响应式图片，随窗口大小变化

• CSS媒体查询 @media 设置响应式

.bg {
    /* 正常（未缩小屏幕）加载大尺寸图片 */
    background-image: url('img_flowers.jpg');
}
/* 当屏幕宽度小于400 */
@media screen and (max-width: 400px) {
    .bg {
        background-image: url('img_smallflower.jpg');
    }
}

• srcset属性设置响应式