本文旨在整理常见Web前端性能优化的思路,可供前端开发参考。因为力求精简,限于篇幅,所以并未详述具体实施方案。
常见的优化方向有:
缩短请求耗时;
减少重排重绘;
改善JS性能。
§1缩短请求耗时
§1.1优化打包资源
总体原则:减少或延迟模块引用,以减少网络负荷。
常用工具:
webpack
webpack-bundle-analyzer可视化分析工具
常用方法:
减小体积:减少非必要的import;压缩JS代码;配置服务器gzip等;使用WebP图片;
按需加载:可根据“路由”、“是否可见”按需加载JS代码,减少初次加载JS体积;
分开打包:利用浏览器缓存机制,依据模块更新频率分层打包。
其他方法
雪碧图:每个HTTP/1.1请求都是独立的TCP连接,最大6个并发,所以合并图片资源可以优化加载速度。HTTP/2已经不需要这么做了。
§1.2CDN加速
总体原则:通过分布式的边缘网络节点,缩短资源到终端用户的访问延迟。
常用工具:
CloudFlare
§1.3浏览器缓存
总体原则:避免重复传输相同的数据,节省网络带宽,加速资源获取。
常用工具:
Nginx
常用方法:
可以通过设置HTTPHeader来控制缓存策略,一般有如下几种。
强缓存
Expires:HTTP/1.0
Cache-Control:HTTP/1.1
协商缓存
ETag+If-None-Match
Last-Modified+If-Modified-Since
拿Etag举例,如果浏览器给的If-None-Match值与服务端给的ETag值相等,服务器就直接返回,从而避免重复传输数据。
Etag+If-None-Match示例
如果几个配置同时存在,则优先级为:Cache-ControlExpiresETagLast-Modified。
§1.4更高版本的HTTP
总体原则:使用高版本HTTP提升性能。
常用工具:
HTTP/2
HTTP/2较HTTP/1.1最大的改进在于:
多路复用:单一TCP连接,多HTTP请求,有Demo;
头部压缩:减少HTTP头体积;
请求优先级:优先获取重要的数据;
服务端推送:主动推送CSS等静态资源。
其他方法:
HTTP/3+
HTTP/3基于UDP,很多方面的性能改进。
§1.5WebSocket
总体原则:解决HTTP协议无法实时通信。
WebSocket是一条有状态的TCP长连接,用于实现实时通信、实时响应。
§1.6服务器端渲染(SSR)
总体原则:第一次访问时,服务器端直接返回渲染好的页面。
一般流程:
浏览器向URL发送请求;
服务器端返回“空白”index.html;
浏览器不能呈现页面,需要继续下载依赖;
加载所有脚本后,组件才能被渲染。
SSR流程:
浏览器向URL发送请求;
服务器端执行JS完成首屏渲染并返回;
浏览器直接呈现页面,然后继续下载其他依赖;
加载所有脚本后,组件将再次在客户端呈现。它将对现有View进行合并。
除了可以提升页面用户体验,还能应用于SEO。
§2减少重排重绘
不同的前端框架有一些差异,但整体思路是一致的,这里将以React举例。
§2.1减少渲染量
总体原则:不渲染未展示的部分。
常用工具:
react-window
react-loadable
JS或框架自带,如import()、React.lazy
常用方法:
虚拟列表:只渲染可见区;
惰性加载:无限滚动;
按需加载:页面只在切换过去时才加载,。
以虚拟列表举例,以下是使用react-window库,仅仅渲染了可见区的数据:
虚拟列表示例
§2.2减少渲染次数
总体思路:避免重复的渲染。
常用工具:
lodash
JS或框架自带
常用方法:
防抖与节流;
对于React函数组件来说,合理使用副作用,拆分无关联的副作用;
对于React类组件来说,可以使用shouldComponentUpdate或使用PureComponent来优化渲染;
利用缓存,如React.memo;
使用requestAnimationFrame替代setInterval执行动画。
§2.3缓存复杂计算
总体思路:避免重复计算。
常用方法:
对于React函数组件来说,可以使用useMemo缓存复杂计算值。
举例如下,memoizedValue需要经过复杂计算才能得到,此时就可以使用useMemo缓存,仅仅在输入参数发生变化时才重新计算,这样也就避免了使用该值的AComponent进行重复渲染。
§3改善JS性能
§3.1WebAssembly
总体原则:将复杂的计算逻辑编译为WebAssembly,避免JS类型推断过程的性能开销。
适用范围有限:
曾在网上看到,有人使用自顶向下非优化的斐波那契数列算法来举例,说WebAssembly比原生JS快一倍,实测之后似乎也没有。
在同一台机器测试,其中求第48个值的耗时如下:
C(Ubuntu+GCC):18s
JS(V8):32s
WebAssembly(V8+EMCC):39s
一种可能的猜想是,斐波那契计算中没有大量的类型推断,而且V8内部有一些优化机制,使得此处JS执行速度快于WebAssembly。
因此,并非所有场景都适用于WebAssembly,需要具体事情具体对待。
§3.2WebWorker
总体原则:多线程思想。
常用方法:
DedicatedWorkers,处理与UI无关的密集型数学计算:大数据集合排序、数据压缩、音视频处理;
ServiceWorker,服务端推送;
SharedWorker,Tab间通信。
JS语言在设计之初就是单线程异步模型,好处是可以高效处理I/O操作,但坏处是无法利用多核CPU。
WebWorker会启动系统级别的线程,可进行多线程编程,发挥多核的性能。
总结
优化前端性能的方向主要有:
缩短请求耗时
优化打包资源
CDN加速
浏览器缓存
更高版本的HTTP
WebSocket
服务器端渲染
减少重排重绘
减少渲染量
减少渲染次数
缓存复杂计算
改善JS性能
WebAssembly
WebWorker