Web性能优化

1 Web性能优化

Web网站的性能细线在几个方面：

• 网站首页加载速度

• 动画的流畅度

通过分析浏览器的渲染原理、资源对渲染的影响，得出优化网站性能的办法。

2 查看性能的工具

Chrome的 Timeline面板录制网页加载的过程，分析记录浏览器渲染过程中每个过程的耗时。

2.1 录制时注意事项

1. 禁用浏览器缓存： Network Tab下的 disable cache

2. 关闭Chrome扩展或者启用隐身模式

3. 根据使用场景，模拟真实的网络加载情况： Network Tab下的 throttling下拉按钮

2.2 Timeline工具的各个组成

• 在 Main Thread中可以看到页面渲染的整个过程及耗时

3 浏览器渲染原理

3.1 DOM树构建

DOM树的构建过程

1. 根据HTML文档的内容，根据标签进行分词 Token

2. 根据 Token生产对应的节点 Node

3. 将节点根据嵌套关系组合为一棵对象节点树 DOM

浏览器解析文档对象模型 DOM是 增量进行的，无需等待整个HTML文档加载完毕，便可以开始解析 DOM

CSSOM解析会阻塞 HTML Parser；JavaScript脚本文件 执行会阻塞HTML解析； CSS、JavaScript、Images和Font等静态资源的异步加载的，渲染页面与CSS解析与JavaScript执行会有相互的依赖

3.2 CSSOM树的构建

CSSOM的解析依赖于 选择器，选择器的匹配是从内到外的。所以选择器嵌套层次越深，匹配的时间会越长。

CSSOM只解析可视部分 body标签中的内容，将所有匹配的元素共同构建一个 CSSOM树， 从根节点一次向下，所有节点的属性向下继承

3.3 RenderTree树的构建

利用DOM和CSSOM组合构建生成RenderTree，对应 Recaculate Style

RenderTree中包含所有渲染网页必须的节点

无需渲染的节点不会被添加到RenderTree中，如 head和 display:none;的节点

visibility: hidden;的节点会添加到RenderTree中

3.4 Layout

Layout利用渲染树的信息，计算渲染树中所有节点在页面上的 位置和大小。

类似绘画中各个元素位置摆放及尺寸规划

会引起页面重新Layout的操作： 所有改变节点位置和大小的操作

• 屏幕旋转

• 浏览器视窗改变

• 与大小、位置相关的CSS属性

• 增加与删除DOM元素

Layout操作比较耗时，对于动画中频繁引起Layout的操作（元素位置移动）， 最好使用transform代替，可以使用GPU进行动画处理（将Layout重绘在GPU完成）

viewport

如果页面 body元素设置的宽度为 100%，并且根元素 html没有明确设置宽度绝对值， 此时 body元素的宽度等于 viewport的宽度 vw

• 使用 meta标签可以设置浏览器 viewport的尺寸。 <meta name="viewport" content="width=device-width">

• device-width为浏览器的理想视口（屏幕的物理分辨率）

• 在移动端，如果不设置 device-width，默认 viewport宽度为980px， 导致文字很小，需要放大

viewport相当于可视内容布局的容器

3.5 Paint

填充Layout中的具体内容和样式，将Layout生成的区域填充为最终显示在屏幕上的像素

3.6 总结

1. 浏览器通过 GET请求获取网页HTML，同时将增量解析HTML文档，生成 DOM树

2. 解析 DOM节点树时，对于需要加载的资源 全部执行异步加载，但是 CSS的解析、 JavaScript的执行与 font文件的下载会阻塞HTML Parser

3. 局部 DOM树与 CSSOM树构建完成后， 立即组装 RenderTree进行渲染

4 资源对渲染的影响

页面中加载的资源主要包括： css、 js脚本文件和 font字体与 images静态资源，不同资源类型对渲染的影响不同。

4.1 浏览器渲染页面的时机

增量解析解析 DOM树，并且完成相应 CSSOM解析后（RenderTree依赖于 DOM树， CSSOM树），开始直接渲染页面。

4.2 CSS加载会阻塞初次渲染

4.3 非关键资源

对于首页无关的样式，需要使用适当的方式避免其阻塞初次渲染：

• document.write()会阻塞页面初次渲染

• 使用 media=print媒体查询，虽然加载样式表，但只针对打印时才应用该样式，不会阻塞初次渲染。

• 通过 DOMAPI引入CSS，可以避免阻塞。

• CSS中 <link rel="preload" href="index_print.css" as="style" onload="this.rel='stylesheet'">。

4.4 JS文件

• 输出：先输出 Hello，10s之后再输出 World。JS脚本 执行会阻塞 HTML Parser，但是 HTML Parser是增量解析的， 并且CSS样式的解析会阻塞JS脚本执行，当解析完 Hello时，生成对应 DOM节点，并且完成其 CSSOM，直接开始渲染 Hello节点。

• 脚本执行完成后再解析后续的 World

JS脚本执行会阻塞HTML Parser；

CSS解析会阻塞JS脚本执行：js可能会读、写CSSOM

虽然JS会阻塞HTML Parser解析； 但是浏览器的资源异步加载机制 Preload会异步加载 head标签内的资源

4.5 非关键JS资源解析阻塞的优化方案

• 将JS资源文件放在文档底部，延迟JS的执行（但是存在必须解析完HTML才能加载JS资源，相较于 head标签中加载会慢）

• 使用 defer延迟脚本执行： scipt标签的 defer属性，脚本会在HTML文档解析完毕后再开始执行； 被 defer的脚本在执行时严格按照HTML文档中出现的顺序执行---优势可以提早加载JS资源，但是解析完HTML再执行

• 使用 async异步执行脚本：

  • 当 script标签有 async属性时，脚本执行不会阻塞HTML Parser，只要脚本加载完毕便开始执行

  • 被 async的脚本，不会严格按照在HTML文档中的顺序执行

  • async适用于无依赖的外部独立资源（注意不要错误操作状态）

4.6 font字体文件

• font字体文件会阻塞内容渲染
  

4.7 图片资源

图片资源的加载不会阻塞渲染，但是最好在HTML标签中设置图片的高度和宽度，可以在 Layout时留出图片渲染的空间，避免页面的抖动

5 优化关键渲染路径

优化目标是将下列三个指标压缩到最低：

• 关键资源数---初次渲染时依赖的资源

• 关键资源的体积最小---压缩文件或图片

• 关键资源网络来回数---网络传输资源消耗很多时间

6 其余优化过程

• HTTP2可以在传输HTML页面后向客户端推送页面内包含的资源

• 减少资源的大小：压缩

• 减少请求的来回时间