高性能网站建设指南
高性能网站建设指南---前端工程师技能精髓
题记：无意间在公司图书馆看到这本书，感觉内容写得很不错，很细很有条理。虽然自己并非前端工程师，然而也需要对此有所了解，供以后在架构设计、系统优化时考虑这些因素，特在此将对该书进行摘录，供不时之需。也希望有更多的同行能够了解到这本书，进而提升自己所负责网站的展现速度，给与用户更好地访问体验。
只有10-20%的最终用户响应时间花在了下载HTML文档上。其余的80-90%时间花在了下载页面中的所有组件上。
HTTP概述
- 压缩
- 条件GET请求
- Expire
- Keep-Alive
规则1、减少HTTP请求
- 图片地图：将多个图片合并成一个，而后通过css定位显示不同的位置
- CSS Sprites:同上
- 内联图片
- 合并脚本和样式表
规则2、使用内容发布网络（CDN，Content Delivery Network）
规则3、添加Expires头
- Expires头：在这一日期/时间之后，响应将被认为是无效的
- Max-Age: 设置相对有效时间Cache-Control:max-age=100
- 空缓存VS完整缓存：尽可能将页面内容放入大缓存中
- 不仅仅是图片：图片应该使用缓存，但这一最佳实践不应该仅限于图片
- 修订文件名：为能够获取最新的文件，最有效的解决方案是修改其所有链接，这样，全新的请求将从原始服务器下载最新的内容。
规则4、压缩组件
- gzip:Accept-Encoding:gzip,deflate。gzip是目前最流行和最有效的压缩方法，是最理想的压缩方法
- 压缩内容：压缩脚本和样式表是非常值得的，同时还有XML和JSON在内的文本。图片和PDF不应该压缩，因为它们本来就已经被压缩了。
- 节省率：压缩通常能将响应的数据量减少将近70%
- gzip配置：不同的web服务器有不同的gzip配置方式，但大多支持gzip
- 代理缓存：Web服务器基于Accept-Encoding来检测是否对响应进行压缩。不管是否压缩过，浏览器都会基于响应中的其他HTTP头如Expires和Cache-Control来缓存响应。由于压缩的决定是基于Accept-Encoding请求头的，因此需要在服务器的Vary响应头中包含Accept-Encoding。
- 边缘情形：服务器和客户端的压缩对等性看似简单，但必须正确才行。无论是客户端还是服务器发生错误（发送压缩内容到不支持它的客户端、忘记将压缩内容声明为已经进行了gzip编码等），页面都会被破坏。错误并不会经常发生，但它们是必须考虑的边缘情形（Edge Case）。这种情况虽然可以通过浏览器白名单方式解决，但设置浏览器白名单的指令过于复杂，无法使用HTTP头进行编码。最佳做法是将User-Agent作为代理的另外一种判断标准添加到Vary头中Vary:Accept-Encoding,User-Agent
规则5、将样式表放在顶部
规则5对于加载页面所需的实际时间没有太多影响，它影响更多的是浏览器对这些组件顺序的反应。为避免当样式变化时重绘页面中的元素，浏览器会等待位于底部的样式表加载完成后才会呈现，这时浏览器会延迟任何可视化组件。实际上，用户感觉缓慢的页面反而是可视化组建加载得更快的页面。使用LINK标签将样式表放在文档的HEAD中可以解决该问题。
在使用样式表时，页面逐步呈现会被阻止，直到所有的样式表下载完成。将样式表移到文档head中，这样就能首先下载它们而不会阻止页面呈现。
规则6、将脚本放在底部
- 并行下载 对响应时间影响最大的是页面中组件的数量，如果一个Web页面平均地将其组件分别放在两个主机名下，整体响应时间将可以减少大约一半。但并行下载数量并不是越多越快，因为增加并行下载数量是有开销的，其优劣取决于带宽和cpu速度。
- 脚本阻塞下载 并行下载组件的优点是很明显的，然而，在下载脚本时并行下载实际上被禁用的。即使使用了不同的主机名，浏览器也不会启动其他的下载。其中一个原因是，脚本可能使用document.write来修改页面内容，因此浏览器会等待，已确保页面能够恰当地布局。另一个原因是为了保证脚本能够按照正确的顺序执行。
在使用脚本时，对于所有位于脚本以下的内容，逐步呈现都被阻塞了。将脚本放在页面越靠下的地方，意味着越多的内容能逐步地呈现。
规则7、避免css表达式
规则8、使用外部JavaScript和Css
- 纯碎而言，内联快一些
- 页面查看 每个用户产生的页面查看越少，内联JavaScript和Css的论据越强势。另一方面，如果普通用户能够产生很多的页面查看，浏览器很可能将（具有长久的Expires头的）外部文件放在其缓存中。
- 组件重用 如果你的网站中的每一个页面都使用了相同的JavaScript和Css，使用外部文件可以提高这些组件的重用率。在这种情况下使用外部文件更加具有优势，因为当用户在页面间浏览时，JavaScript和Css组件已经位于浏览器的缓存中了。
- 动态内联 如果主页服务器知道一个组件是否在浏览器的缓存中，它可以在内联和使用外部文件之间做出最佳选择。尽管服务器不能查看浏览器缓存中有些什么，但可以用cookies做指示器。如果cookie不存在，就内联了JavaScript和Css。如果cookie出现了，则有可能外部组件位于浏览器的缓存中，并使用了外部文件。
规则9、减少DNS查找
Internet是通过IP地址来查找服务器的。由于IP地址很难记忆，通常使用包含主机名的URL来取代它，但当浏览器发送其请求时，IP地址仍然是必需的。这就是Domain Name System(DNS) 所处的角色。DNS也有开销，通常浏览器查找一个给定的主机名的IP地址要花费20-120毫秒。响应时间依赖于DNS解析器（通常由你的ISP提供）、它所承担的请求压力、你与它之间的距离和你的带宽速度。
- DNS缓存 DNS查找可以被缓存起来提高性能。这种缓存可以发生在由你的ISP或局域网中的一台特殊的缓存服务器上，但这里探讨的是发生在独立用户的计算机上的DNS缓存。在用户请求了一个主机名之后，DNS信息会留在操作系统的DNS缓存中，之后对于该主机名的请求将无需进行过多的DNS查找，至少短时间内不需要。·
- 影响DNS缓存的因素 首先，服务器可以表明记录可以被缓存多久。查找返回的DNS记录包含了一个存活时间（Time-to-live,TTL）值。该值告诉客户端可以对该记录缓存多久，尽管操作系统缓存会考虑TTL值，但浏览器通常忽略该值，并设置它自己的时间限制。另外浏览器对缓存的DNS记录的数量也有限制，TTL设置值通常是1天。
- 减少DNS查找 当客户端的DNS缓存为空（浏览器和操作系统都是）时，DNS查找的数量与Web页面中唯一主机名的数量相等。这包括页面URL、图片、脚本文件、样式表、Flash对象等的主机名。减少唯一主机名的数量就可以就可以减少DNS查找的数量。
- 通过使用Keep-Alive和较少的域名来减少DNS查找
规则10、精简JavaScript
JavaScript作为一门解释型语言，是构建Web页面的首选。当以快速原型为基准开发用户界面时，解释语言要优于其他语言。
- 精简 是从代码中移除不必要的字符以减少其大小，进而改善加载时间的实践。在代码被精简后，所有的注释以及不必要的空白字符（空格、换行和制表符）都将被移除。对于JavaScript而言，这可以改善响应时间效率，因为需要下载的文件大小减少了。精简JavaScript最流行的工具是JSMin。
- 混淆 是可以应用在源代码上的另外一种优化方式。和精简一样，它也会移除注释和空白，同时它还会改写代码。作为改写的一部分，函数和变量的名字将被转换为更短的字符串，这时的代码更加精炼。但是会带来三个弊端：可能引入错误、增加调试难度、需要对JavaScript关键字标记
- 内联脚本 内联的JavaScript块也应该精简
规则11、避免重定向
重定向用于将用户从一个URL重新路由到另一个URL，种类有很多，常用的是301和302。它是损伤性能的，可以采用Alias、mod_rewirte、DirectorySlash和直接连接代码来避免重定向。
规则12、移除重复脚本
- 重复脚本--确有其事 开发一个网站需要极大数量的资源，除了核心团队要构建网站外，其他团队也会向页面贡献HTML代码。由于来自不同团队的很多人都要向页面中添加HTML，很容易想到相同的脚本可能会被添加多次
- 重复脚本伤害性能 引起不必要的HTTP请求和执行JavaScript所消耗的时间
规则13、配置ETag
实体标签（Entity Tag，ETag）是Web服务器和浏览器用于确认缓存组件的有效性的一种机制。减少呈现页面时所必需的HTTP请求的数量是加速用户体验的最佳方式。可以通过最大化浏览器缓存组件的能力来实现这一目标，但当网站被宿主在多于一台服务器上时，ETag头可能会阻碍缓存。
ETag带来的问题 ETag的问题在于，通常使用组件的某些属性来构造它，这些属性对于特定的、寄宿了网站的服务器来说是唯一的。当浏览器从一台服务器上获取了原始组件，之后又向另外一台不同的服务器发起条件GET请求时，ETag是不会匹配的----而对于使用服务器集群来处理请求的网站来说，这是很常见的一种情况。默认情况下，对于拥有多台服务器的网站，Apache和IIS向ETag中嵌入的数据都会大大地降低有效性验证的成功率。
解决该问题的两种方式：选择ETag的配置方式或者直接移除ETag
规则14、使Ajax可缓存
Ajax表示异步JavaScript和XML（Asynchronous JavaScript and XML），尽管今天除了XML有很多其他选择，最著名的是JSON。Ajax的目的是为了突破Web本质的开始--停止交互方式。向用户显示一个白屏然后重绘整个页面不是一种后的用户体验。而Ajax在UI和Web服务器之间插入了一层。这个Ajax层位于客户端，与Web服务器进行交互以获取请求的信息，并与表现层交互，仅更新哪些必要的组件。它将Web体验从“浏览页面”转变为“与应用程序进行交互”。
Ajax的一个明显优点是向用户提供了及时反馈，因为它异步地从后端Web服务器请求信息。但Ajax并不保证用户就不会一边玩弄自己的手指一边等着“异步JavaScript和XML”返回响应，记住“异步”并没有暗示“即时”，这一点很重要。用户是否需要等待的关键因素在于Ajax请求是被动的还是主动的。被动请求是为了将来使用而预先发起的。主动请求是基于用户当前的操作而发起的。
改善Ajax请求的最重要的方式就是使响应可缓存，前面第4、9、10、11、13原则也适用于此。
确保Ajax请求遵守性能指导，尤其应具有长久的Expires头。
基于IHttpAsyncHandler的UDP收发器
很难把UDP和Asp.net扯到一起，但是由于最近项目中需要通过网页发送控制指令到中间件，再由中间件发送到下位机的需求。所以就研究了一下是否可以通过asp.net操控UDP Socket实现数据的收发，结果证明是可以的。
服务端代码逻辑
在这个实现过程中，其核心组件就是IHttpAsyncHandler接口，相信大家都明白IHttpHandler是来干什么用的，那么IHttpAsyncHandler就是其异步版本，可以实现操作的异步进行。并且由于这个接口提供了事件完成回调机制，所以能够非常方便的将执行结果打印到前台来。这个接口包含了两个比较有用的方法，一个是BeginProcessRequest，代表异步操作的开始，另外一个是EndProcessRequest，代表异步操作的结束。一般在使用的时候，我们需要结合IAsyncResult接口一起使用，以便能够非常方便的实现完成回调的通知。
下面主要来讲解一下代码逻辑。
首先，需要继承自IHttpAsyncHandler接口，这里暂时先不提供实现：
#region 异步执行请求
public class AsyncSocketHandler : IHttpAsyncHandler,IRequiresSessionState
{
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
//开始请求
}
public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
{
//请求结束
}
public bool IsReusable
{
get { return false; }
}
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{ }
}
#endregion
然后，我们最好能够引用IAsyncResult接口并提供其实现，以便于回传通知：
#region 返回异步执行结果
public class myAsyncResult : IAsyncResult
{
public HttpContext contex;
public AsyncCallback cb;
public object extraData;
public bool isCompleted = false;
public myAsyncResult(HttpContext contex, AsyncCallback cb, object extraData)
{
this.contex = contex;
this.cb = cb;
this.extraData = extraData;
}
public void send(string resultStr)
{
this.contex.Response.Write(resultStr);
}
public object AsyncState
{
get { return null; }
}
public System.Threading.WaitHandle AsyncWaitHandle
{
get { return null; }
}
public bool CompletedSynchronously
{
//在网络连接或者流读取中，这里需要设置为True，否则前台是不能显示接收数据的。
get { return true; }
}
public bool IsCompleted
{
get { return isCompleted; }
}
}
#endregion
上面的实现很简单，其实就是一个带参构造，然后利用Send方法向前台打印数据。
最后就是我们真正要运行在异步进程中的方法：
#region 异步执行对象
public static class myAsyncFunction
{
private static string resultResponse = string.Empty; //获取客户端数据
private static UdpClient udpClient;
private static IPEndPoint remoteEndPoint;
private static myAsyncResult asyncResult; //通知回传对象
// 把一个异步的请求对象传入以便于供操作
public static void Init(myAsyncResult result,int port)
{
asyncResult = result;
if (udpClient == null)
{
try
{
udpClient = new UdpClient(port);
}
catch (System.Net.Sockets.SocketException ex)
{
udpClient = null;
throw new Exception(ex.Message);
}
}
}
//接收客户端数据并将数据打印到前台
public static void AcceptClients()
{
byte[] bufferResult = udpClient.Receive(ref remoteEndPoint);
resultResponse = System.Text.Encoding.ASCII.GetString(bufferResult);
WriteLog("ReceivingClient: " + resultResponse);
asyncResult.send(resultResponse);
}
//数据接收完毕，服务器端回送消息给客户端
public static void ResponseClients()
{
string message = "Server has received your message.";
byte[] msgBytes = Encoding.Default.GetBytes(message);
IPEndPoint sEndPoint = new IPEndPoint(remoteEndPoint.Address, 10003);
UdpClient sClient = new UdpClient();
sClient.Connect(sEndPoint);
sClient.Send(msgBytes,msgBytes.Length);
}
//写日志
public static void WriteLog(string content)
{
try
{
string timeStamp = DateTime.Now.ToString("yyyyMMdd");
string filePath = "C:\\TestLog." + timeStamp + ".txt";
string contentAll = DateTime.Now.ToString("yyyy-MM-dd HH:mm:ss ") + ":" + content + Environment.NewLine;
byte[] b = Encoding.Default.GetBytes(contentAll);
using (FileStream fs = new FileStream(filePath, FileMode.Append, FileAccess.Write, FileShare.ReadWrite))
{
fs.Write(b, 0, b.Length);
fs.Flush();
}
}
catch (Exception ex) { }
}
}
#endregion
#region 异步执行请求
public class AsyncSocketHandler : IHttpAsyncHandler,IRequiresSessionState
{
private static object obj = new object();
private static object objEx = new object();
public IAsyncResult BeginProcessRequest(HttpContext context, AsyncCallback cb, object extraData)
{
lock (obj)
{
int port = Int32.Parse(context.Request.QueryString["port"].ToString());
myAsyncResult asyncResult = new myAsyncResult(context, cb, extraData); //实例
myAsyncFunction.Init(asyncResult, port); //接收所有传入的异步对象
myAsyncFunction.AcceptClients(); //处理所有传入的异步对象
asyncResult.isCompleted = true;
return asyncResult;
}
}
public void EndProcessRequest(IAsyncResult result)
{
myAsyncFunction.ResponseClients(); //服务端发送客户端的应答
}
public bool IsReusable
{
get { return false; }
}
public void ProcessRequest(HttpContext context)
{ }
}
#endregion
<%@ Page Language="C#" AutoEventWireup="true" CodeBehind="Server.aspx.cs" Inherits="SocketViaWeb.Server" %>
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-transitional.dtd">
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head runat="server">
<title>UDP服务器端</title>
<style type="text/css">
body
{
font-size:12px;
}
</style>
<script src="Scripts/jquery-1.4.1.min.js" type="text/javascript"></script>
<script type="text/javascript">
$(document).ready(function () {
$("#btnListen").bind("click", function () {
setInterval(TriggerAjax, 1000);
//TriggerAjax();
});
});
var TriggerAjax = function () {
var port = $("#txtPort").val();
$.ajax({
type: "GET",
url: "AsyncSocketHandler.ashx?port=" + port,
dataType:"text",
success: function (result) {
//if (result != "") {
var myDate = new Date();
$("#msg").append(myDate.toLocaleString() + " : " + result).append("<br>");
//}
},
error: function (result) {
debugger;
}
});
}
</script>
</head>
<body>
<div style="height: 390px; width: 435px;float:left;border:1px solid #B7D6BF;">
<div style="height:30px;width:100%;float:left;background:url('images/navEx.gif') repeat-x;line-height:30px;text-align:center;"><strong>服务端接收数据</strong></div>
<div style="float:left;width:100%;height:310px;border-bottom:1px solid #B7D6BF; overflow-x:auto;" id="msg"></div>
<div style="float:left;width:100%;height:50px;text-align:right;line-height:50px;">
绑定的本机端口：<input id="txtPort" type="text" style="width:40px;border:none;border-bottom:1px solid black;" value="10004" />
<input id="btnListen" type="button" value="监听" style="border:none;background:url('images/btn.gif') no-repeat;width:50px;height:20px;color:White;" /></div>
</div>
</body>
</html>
在前台，我是通过一个轮询来每隔1秒钟检测一次UDP Socket连接，如果当前有数据传来，那么就会显示到页面上。这里就是服务端的所有部分。
客户端代码逻辑
至于客户端，我就不细说了，和正常的UDP socket发送的写法一样：
using System;
using System.Net.Sockets;
using System.Net;
using System.Text;
namespace SocketViaWeb
{
public partial class Client : System.Web.UI.Page
{
protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
{
port = Int32.Parse(txtPort.Value);
endPoint = new IPEndPoint(IPAddress.Parse("192.168.0.100"), port);
if (client == null)
{
client = new UdpClient();
}
}
private int port;
private static UdpClient client;
private static IPEndPoint endPoint;
protected void btnListen_Click(object sender, EventArgs e)
{
SendContentViaUDP(txtMsg.Text);
}
private void SendContentViaUDP(string content)
{
client.Connect(endPoint);
byte[] byteToSend = Encoding.Default.GetBytes(content);
client.Send(byteToSend, byteToSend.Length);
}
}
}
效果展示
好了，我们开始运行程序，并且同时打开两个窗口，一个是客户端，一个是服务器端，看看效果吧：
源码下载
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