前端八股文(性能优化篇)

目录

1.CDN的概念

2.CDN的作用

3.CDN的原理

  4.CDN的使用场景

5.懒加载的概念

6.懒加载的特点

7.懒加载的实现原理

8.懒加载与预加载的区别

9.回流与重绘的概念及触发条件

(1)回流

(2)重绘

10. 如何避免回流与重绘?


1.CDN的概念

CDN(内容分发网络)是指一种通过互联网互相连接的电脑网络系统,利用最靠近每位用户的服务器,更快,更可靠地将音乐,图片,视频,应用程序及其他文件发送给用户,来提供高性能,可扩展性及低成本的网络内容传递给用户。

典型的CDN系统由下面三个部分组成:

  • 分发服务系统:最基本的工作单元就是Cache设备,cache(边缘cache)负责直接响应最终用户的访问请求,把缓存在本地的内容快速地提供给用户。同时cache还负责与源站点进行内容同步,把更新的内容以及本地没有的内容从源站点获取并保存在本地。Cache设备的数量、规模、总服务能力是衡量一个CDN系统服务能力的最基本的指标。
  • 负载均衡系统:主要功能是负责对所有发起服务请求的用户进行访问调度,确定提供给用户的最终实际访问地址。两级调度体系分为全局负载均衡(GSLB)和本地负载均衡(SLB)。全局负载均衡主要根据用户就近性原则,通过对每个服务节点进行“最优”判断,确定向用户提供服务的cache的物理位置。本地负载均衡主要负责节点内部的设备负载均衡。

  • 运营管理系统: 运营管理系统分为运营管理和网络管理子系统,负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的收集、整理、交付工作,包含客户管理、产品管理、计费管理、统计分析等功能。


2.CDN的作用

CDN一般会用来托管Web资源(包括文本,图片和脚本等),可供下载的资源(媒体文件,软件,文档等),应用程序(门户网络)。使用CDN来加速这些资源的访问。

(1)在性能方面,引入CDN的作用在于:

  • 用户收到的内容来自最近的数据中心,延迟更低,内容加载更快
  • 部分资源请求分配给了CDN,减少了服务器的负载

(2)在安全方面,CDN有助于防御DDos,MITM等网络攻击:

  • 针对DDoS攻击:通过监控分析异常流量,限制其请求频率
  • 针对MITM:从源服务器到CDN节点到ISP全链路HTTPS通信

除此之外,CDN作为一种基础的云服务,同样具有资源托管,按需扩展(能够应对流量高峰)等方面的优势。


3.CDN的原理

CDN和DNS有着密不可分的联系,看一下DNS的解析域名过程,在浏览器输入www.test.com的解析过程如下:

(1)检查浏览器缓存

(2)检查操作系统缓存,常见的如hosts文件

(3)检查路由器缓存

(4)如果前几步都没找到,会向ISP(网络服务提供商)的LDNS服务器查询

(5)如果LDNS服务器没找到,会向根域名服务器请求解析,分为以下几步:

  • 根服务器返回顶级域名(TLD)服务器如:.com,.cn,.org等的地址,该例子中会返回.com的地址
  • 接着向顶级域名服务器发起请求,然后会返回次级域名(SLD)服务器的地址,本例子会返回.test的地址
  • 接着向次级域名服务器发送请求,然后会返回通过域名查询到目标IP,本例子会返回www.test.com的地址
  • Local DNS Server会缓存结果,并返回给用户,缓存在系统中

CDN的工作原理:

(1)用户未使用CDN的缓存资源的过程:

1.浏览器通过DNS对域名进行解析(就是上面的DNS解析过程),依次得到此域名对应的IP地址

2.浏览器根据得到的IP地址,向域名的服务主机发送数据请求

3.服务器向浏览器返回响应数据

(2)用户使用CDN缓存资源的过程:

1.对于点击的数据的URL,经过本地DNS系统的解析,发现该URL对应的是一个CDN专用的DNS服务器,DNS系统就会将域名解析权交给CNANE指向的CDN专用的DNS服务器

2.CDN专用DNS服务器将CND的全局负载均衡设备IP地址返回给用户

3.用户向CDN的全局负载均衡设备发起数据请求

4.CDN的全局负载均衡设备根据用户的IP地址,以及用户请求的内容URL,选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备,告诉用户向这台设备发起请求

5.区域负载均衡设备选择一台合适的缓存服务器来提供服务,将该缓存服务器的IP地址返回给全局负载均衡设备

6.全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户

7.用户向该缓存服务器发起请求,缓存服务器响应用户的请求,将用户所需内容发送至用户终端

如果缓存服务器没有用户想要的内容,那么缓存服务器就会向它的上一级缓存服务器请求内容,以此类推,直到获取到资源。最后如果还是没有,就会回到自己的服务器去获取资源。

前端八股文(性能优化篇)_第1张图片

CNAME(意为:别名):在域名解析中,实际上解析出来的指定域名对应的IP地址,或者该域名的一个CNAME,然后再根据这个CNAME来查找对应的IP地址。


  4.CDN的使用场景

  • 使用第三方的CDN服务:如果想要开源一些项目,可以使用第三方的CDNfw
  • 使用CDN进行静态资源的缓存:将自己网站的静态资源放在CDN上,比如 就是,css,图片等。可以将整个项目放在CDN上,完成一键部署。
  • 直播传送:

    **直播本质上是使用流媒体进行传送,CDN也是支持流媒体传送的,所以直播完全可以使用CDN来提高访问速度。CDN在处理流媒体的时候与处理普通静态文件有所不同,普通文件如果在边缘节点没有找到的话,就会去上一层接着寻找,但是流媒体本身数据量就非常大,如果使用回源的方式,必然会带来性能问题,所以流媒体一般采用的都是主动推送的方式来进行。


    5.懒加载的概念

懒加载也叫做延迟加载,按需加载,指得是长网页中延迟加载图片数据,是一种较好的网页性能优化的方式。在比较长的网页或应用中,如果图片很多,所有的图片都被加载出来,而用户只能看到可视窗口的那一部分图片数据,这样就浪费了性能。

如果使用图片的懒加载就可以解决以上问题。在滚动屏幕之前,可视化区域之外的图片不会进行加载,在滚动屏幕时才加载。这样使得网页的加载速度更快,减少了服务器的负载。懒加载适用于图片较多,页面列表较长(长列表)的场景中。


6.懒加载的特点

  • 减少无用资源的加载:使用懒加载明显减少了服务器的压力和流量,同时也减小了浏览器的负担。
  • 提升用户体验:如果同时加载较多图片,可能需要等待的时间较长,这样影响了用户体验,而使用懒加载就能大大的提高用户体验。
  • 防止加载过多图片而影响其他资源文件的加载:会影响网站应用的正常使用。

7.懒加载的实现原理

图片的加载是由src引起的,当对src赋值时,浏览器就会请求图片资源。根据这个原理,我们使用HTML5的data-xxx属性来储存图片的路径,在需要加载图片的时候,将data-xxx中图片的路径赋值给src,这样就是实现了图片的按需加载,即懒加载。

注意:data-xxx 中的xxx可以自定义,这里我们使用data-src来定义。

懒加载的实现重点在于确定用户需要加载哪些图片,在浏览器中,可视区域的资源就是用户需要的资源。所以当图片出现在可视区域,获取图片的真实地址并赋值给图片即可。

使用原生JavaScript实现懒加载:

前端八股文(性能优化篇)_第2张图片

  • window.innerHeight是浏览器可视区的高度
  • document.body.scrollTop||document.documentElement.scrollTop是浏览器滚动过的的距离
  • imgs.offsetTop是元素底部距离文档顶部的高度(包括滚动条的距离)
  • 图片加载条件:img.offsetTop

8.懒加载与预加载的区别

这两种方式都是提高网页性能的方式,两者主要区别是一个提前加载,一个 迟缓甚至不加载。懒加载对服务器前端有一定的缓解压力作用,预加载则会增加服务器前端压力。

  •  懒加载也叫延迟加载,指的是在长网页中延迟加载图片的时机,当用户需要访问时,再去加载,这样可以提高网站的首屏加载速度,提升用户的体验,并且可以减少服务器的压力。它适用于图片很多,页面很长的电商网站的场景。懒加载的实现原理是,将页面上的图片的 src 属性设置为空字符串,将图片的真实路径保存在一个自定义属性中,当页面滚动的时候,进行判断,如果图片进入页面可视区域内,则从自定义属性中取出真实路径赋值给图片的 src 属性,以此来实现图片的延迟加载。
  • 预加载指的是将所需的资源提前请求加载到本地,这样后面在需要用到时就直接从缓存取资源。 通过预加载能够减少用户的等待时间,提高用户的体验。我了解的预加载的最常用的方式是使用 js 中的 image 对象,通过为 image 对象来设置 scr 属性,来实现图片的预加载。


    9.回流与重绘的概念及触发条件

(1)回流

当渲染树中部分或者全部元素的尺寸、结构或者属性发生变化时,浏览器会重新渲染部分或者全部文档的过程就称为回流

下面这些操作会导致回流:

  • 页面的首次渲染
  • 浏览器的窗口大小发生变化
  • 元素的内容发生变化
  • 元素的尺寸或者位置发生变化
  • 元素的字体大小发生变化
  • 激活CSS伪类
  • 查询某些属性或者调用某些方法
  • 添加或者删除可见的DOM元素

在触发回流(重排)的时候,由于浏览器渲染页面是基于流式布局的,所以当触发回流时,会导致周围的DOM元素重新排列,它的影响范围有两种:

  • 全局范围:从根节点开始,对整个渲染树进行重新布局
  • 局部范围:对渲染树的某部分或者一个渲染对象进行重新布局
(2)重绘

当页面中某些元素的样式发生变化,但是不会影响其在文档流中的位置时,浏览器就会对元素进行重新绘制,这个过程就是重绘

下面这些操作会导致回流:

  • color、background 相关属性:background-color、background-image 等
  • outline 相关属性:outline-color、outline-width 、text-decoration
  • border-radius、visibility、box-shadow

注意: 当触发回流时,一定会触发重绘,但是重绘不一定会引发回流。


10. 如何避免回流与重绘?

减少回流与重绘的措施:

  • 操作DOM时,尽量在低层级的DOM节点进行操作
  • 不要使用table布局, 一个小的改动可能会使整个table进行重新布局
  • 使用CSS的表达式
  • 不要频繁操作元素的样式,对于静态页面,可以修改类名,而不是样式。
  • 使用absolute或者fixed,使元素脱离文档流,这样他们发生变化就不会影响其他元素
  • 避免频繁操作DOM,可以创建一个文档片段documentFragment,在它上面应用所有DOM操作,最后再把它添加到文档中
  • 将元素先设置display: none,操作结束后再把它显示出来。因为在display属性为none的元素上进行的DOM操作不会引发回流和重绘。
  • 将DOM的多个读操作(或者写操作)放在一起,而不是读写操作穿插着写。这得益于浏览器的渲染队列机制

浏览器针对页面的回流与重绘,进行了自身的优化——渲染队列

浏览器会将所有的回流、重绘的操作放在一个队列中,当队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔,浏览器就会对队列进行批处理。这样就会让多次的回流、重绘变成一次回流重绘。

上面,将多个读操作(或者写操作)放在一起,就会等所有的读操作进入队列之后执行,这样,原本应该是触发多次回流,变成了只触发一次回流。


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