高性能JavaScript:脚本的无阻塞加载策略

在Yahoo的Yslow23条规则当中,其中一条是将JS放在底部 。原因是,事实上,大多数浏览器使用单进程处理UI和更新JavaScript运行等多个任务,而同一时间只能有一个任务被执行。JavaScript运行了多长时间,那么在浏览器空闲下来响应用户交互之前的等待时间就有多长。
高性能JavaScript:脚本的无阻塞加载策略_第1张图片

  从基本层面说,这意味着<script>标签的出现使整个页面因脚本解析、运行而出现等待。不论实际的 JavaScript 代码是内联的还是包含在一个不相干的外部文件中,页面下载和解析过程必须停下,等待脚本 完成这些处理,然后才能继续。这是页面生命周期必不可少的部分,因为脚本可能在运行过程中修改页面 内容。典型的例子是 document.write()函数,例如:
  1. <html>
  2.   <head>
  3.     <title>Script Example</title>
  4.   </head> 

  5.   <body>
  6.      <p>
  7.         <script type="text/JavaScript">
  8.            document.write("The date is " + (new Date()).toDateString());
  9.         </script> 
  10.      </p>
  11.   </body> 
  12. </html>

  当浏览器遇到一个<script>标签时,正如上面 HTML 页面中那样,无法预知 JavaScript 是否在<p>标签中 添加内容。因此,浏览器停下来,运行此 JavaScript 代码,然后再继续解析、翻译页面。同样的事情发生 在使用 src 属性加载 JavaScript 的过程中。浏览器必须首先下载外部文件的代码,这要占用一些时间,然后 解析并运行此代码。此过程中,页面解析和用户交互是被完全阻塞的。

  因为脚本阻塞其他页面资源的下载过程,所以推荐的办法是:将所有<script>标签放在尽可能接近<body> 标签底部的位置,尽量减少对整个页面下载的影响。例如:
  1. <html>
  2.   <head>
  3.     <title>Script Example</title>
  4.     <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css"> 
  5.   </head>

  6.   <body>
  7.     <p>Hello world!</p>
  8.     <-- Example of recommended script positioning --> 
  9.       <script type="text/JavaScript" src="file1.js"></script> 
  10.       <script type="text/JavaScript" src="file2.js"></script> 
  11.       <script type="text/JavaScript" src="file3.js"></script>
  12.   </body> 
  13. </html>

  此代码展示了所推荐的
  1. <script type="text/JavaScript" src="http://yui.yahooAPIs.com/combo?2.7.0/build/yahoo/yahoo-min.js&2.7.0/build/event/event-min.js"></script>

  此 URL 调用 2.7.0 版本的 yahoo-min.js 和 event-min.js 文件。这些文件在服务器上是两个分离的文件,但是 当服务器收到此 URL 请求时,两个文件将被合并在一起返回给客户端。通过这种方法,就不再需要两个 <script>标签(每个标签加载一个文件),一个<script>标签就可以加载他们。这是在HTML页面包含多个外部JavaScript的最佳方法。

  Noblocking Scripts 非阻塞脚本

  上述是页面初始状态包含多个JavaScript脚本加载的最佳方法。JavaScript倾向于阻塞浏览器某些处理过程,如http请求和界面刷新,这是开发者面临的最显著性能问题。保持JavaScript文件短小,并限制http请求的数量,只是创建反应迅速的网页应用第一步。

  但诸如大型网页有大量的Js代码,保持源码短小并不总是一种最佳选择。So,非阻塞脚本应运而生,我们需要的是向页面中逐步添加JavaScript,某种程度上而言不会阻塞浏览器。

  而非阻塞脚本的关键在于,等页面完成加载之后,再加载JavaScript源码,这意味着在window的load事件发出之后开始下载代码。

  相关解释:

  window 的load事件只会在页面载入完毕后触发一次且仅一次。

  window.onload=function(){}必须等待网页中所有的内容加载完毕后 ( 包括元素的所有关联文件,例如图片 ) 才能执行,即JavaScript此时才可以访问页面中的任何元素。

  如下述几种方法:

  Deferred Scripts 延期脚本

  Html4为<script>标签定义了一个扩展属性:defer。

  这个defer属性指明元素中所包含的脚本不打算修改DOM,因此代码可以稍后执行。defer属性只被Internet Explorer 4+和Firefox 3.5+支持,它不是一个理想的跨浏览器解决方案。在其他浏览器上,defer属性将被忽略。所以,<script>标签会按照正常默认方式处理,即是会造成阻塞。如果得到各个主流浏览器的支持,这仍是一种有效的解决方式。
  1. <html>
  2.   <head>
  3.     <title>Script Defer Example</title>
  4.   </head> 

  5.   <body>
  6.     <script defer> alert("defer");</script> 
  7.     <script> alert("script"); </script> 
  8.     <script> window.onload = function(){ alert("load");}; </script>
  9.   </body> 
  10. </html>

  如果浏览器不支持defer,那么弹出的对话框的顺序是“defer”,“script”,“load”。

  如果浏览器支持defer,那么弹出的对话框的顺序是“script”,“load”,“defer”。

  Dynamic Script Elements 动态脚本元素

  DOM允许我们使用JavaScript动态创建HTML的几乎所有文档内容,一个新的<script>元素可以非常容易的通过标准DOM创建:
  1. var script = document.createElement ("script");
  2. script.type = "text/JavaScript";
  3. script.src = "file1.js"; 
  4. document.body.appendChild(script);

  新的<script>元素加载file1.js源文件。此文件当元素添加到页面后立刻开始下载。此技术的重点在于:无论在何处启动下载,文件的下载和运行都不会阻塞其他页面处理过程。

  当文件使用动态脚本节点下载时,返回的代码通常立即执行(除了Firefox和Opera,它们将等待此前的所有动态脚本节点执行完毕)。

  大多数情况下,我们希望调用一个函数就可以实现JavaScript文件的动态下载。下面的函数封装实现了标准实现和IE实现:
  1. function loadScript(url, callback){
  2.     var script = document.createElement ("script") ;
  3.    script.type = "text/JavaScript";

  4.     if (script.readyState){ //IE
  5.        script.onreadystatechange = function(){
  6.          if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
  7.            script.onreadystatechange = null;
  8.            callback(); 
  9.           }
  10.        };
  11.      } 
  12.      else { //Others
  13.        script.onload = function(){ callback();
  14.      }; 
  15.    }
  16.    script.src = url;
  17.    document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script); 
  18. }

  19. loadScript("file1.js", function(){  //调用
  20.     alert("File is loaded!"); 
  21. });

  此函数接受两个参数:JavaScript文件的Url和一个当JavaScript接收完成时触发的回调函数。属性检查用于决定监视哪种事件。最后一步src属性,并将JavaScript文件添加到head。

  动态脚本加载是非阻塞JavaScript下载中最常用的模式,因为它可以跨浏览器,而且简单易用。

  XMLHttpRequest Script Injection XHR脚本注入

  另一个以非阻塞方式获得脚本的方法是使用XMLHttpRequest(XHR)对象将脚本注入到页面中。此技术首先创建一个XHR对象,然后下载JavaScript文件,接着用一个动态
  1. var xhr = new XMLHttpRequest(); 
  2. xhr.open("get", "file1.js", true); 
  3. xhr.onreadystatechange = function(){
  4.     if (xhr.readyState == 4){
  5.       if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status == 304){ // 检查http状态码
  6.         var script = document.createElement("script"); 
  7.         script.type = "text/JavaScript";
  8.         script.text = xhr.responseText;
  9.         document.body.appendChild(script);
  10.       } 
  11.    }
  12. }; 
  13. xhr.send(null);

  此代码向服务器发送一个获取file1.js的文件get请求。onreadystatechange事件处理函数检查readyState是不是4,然后检查http状态码是不是有效(200表示确定客户端请求已成功,2xx表示有效回应,304表示一个缓存响应)。如果收到一个有效响应,那么就创建一个新的<script>元素,将它的文本属性设置为从服务器接收到的responseText字符串。这样做实际上会创建一个带有内联代码的<script>元素,一旦新的<script>元素被添加到文档,代码将被执行,并准备使用。

  此方法的优点是兼容性佳,且你可以下载不立即执行的JavaScript代码。由于代码返回在<script>标签之外,它下载后不会自动执行,这使得你可以推迟执行。

  此方法的确定是受到浏览器同源限制,JavaScript文件必须与页面放置在同一个域内,不能从CDN(内容分发网络Content Delivery Network)下载。正因为这个原因,大型网页通常不采用XHR脚本注入技术。

  Recommended Noblocking Pattern 推荐的非阻塞模式

  推荐的向页面加载大量JavaScript的方法分为两个步骤:

  • 第一步,包含动态加载JavaScript所需的代码,然后加载页面初始化所需的除了JavaScript之外的部分。这部分代码尽量小,可能只包含loadScript()函数,它的下载和运行非常迅速,不会对页面造成很大干扰。
  • 第二步,当初始代码准备好之后,用它来加载其余的JavaScript。

  例如:
  1. <script type="text/JavaScript" src="loader.js">
  2. </script> <script type="text/JavaScript">
  3. loadScript("the-rest.js", function(){ 
  4.   Application.init();
  5. }); 

  6. </script>

  将此代码放置在body的关闭标签</body>之前。这样做的好处是,首先,这样确保JavaScript运行不会影响其他页面的其他部分显示。其次,当第二部分JavaScript文件完成下载,所有应用程序所必须的DOM已经创建完毕,并做好被访问的准备,避免使用额外的事件处理(如window.onload)来得知页面是否已经准备好了。

  另一个选择是直接将loadScript()函数嵌入在页面中,这可以减少一个http请求的开销。例如:
  1. <script type="text/JavaScript"> 
  2.   function loadScript(url, callback){
  3.     var script = document.createElement ("script");
  4.    script.type = "text/JavaScript";

  5.     if (script.readyState){ //IE script.onreadystatechange = function(){
  6.       if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
  7.         script.onreadystatechange = null; 
  8.         callback();
  9.       } 
  10.     };
  11.   } else { //Others 
  12.    script.onload = function(){
  13.      callback(); 
  14.    };
  15.   }
  16.   script.src = url; 
  17.   document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
  18. }

  19. loadScript("the-rest.js", function(){
  20.   Application.init(); 
  21. });
  22. </script>

  一旦页面初始化代码下载完成,还可以使用loadScript()函数加载页面所需的额外功能函数。

  介绍一个通用的工具,Yahoo! Search的Ryan Grove创建了LazyLoad库(参见:http://github.com/rgrove/lazyload/ )。LazyLoad是一个强大的loadScript()函数。LazyLoad精缩之后只有大约1.5KB。用法举例如下:
  1. <script type="text/JavaScript" src="lazyload-min.js"></script> 
  2. <script type="text/JavaScript">
  3.   LazyLoad.js("the-rest.js", function(){ 
  4.     Application.init();
  5.   }); 
  6. </script>

  Summary 总结

  • 将所有<script>标签放置在页面底部,紧靠关闭标签</body>的上方。此方法可以保证页面在脚本运行之前完成解析。
  • 将脚本成组打包。页面的<script>标签越少,页面的加载速度就越快,响应也更迅速。不论外部脚本文件还是内联代码都是如此。
  • 有几种方法可以使用非阻塞方式下载JavaScript:
  • 为<script>标签添加defer属性
  • 动态创建<script>元素,用它下载并执行代码
  • 用XHR对象下载代码,并注入到页面

  通过上述策略,可以极大提高那些使用JavaScript代码的网友应用的实际性能。

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