提升现代web app中页面性能

Posted 2020-11-03 潇湘待雨

提升现代web app的中的页面性能

前言，本文翻译自https://docs.google.com/presentation/d/1hBIb0CshY9DlM1fkxSLXVSW3Srg3CxaxAbdocI67NCQ/edit#slide=id.g32e52b1ea6_1_0看到之后感觉讲解的系统清晰明了，实属一篇好文。就加上自己的理解翻译了一下，聊以加深印象。

硬件、网络，对性能的而言始终不能避开的两个物理因素

一、 硬件如何影响性能

硬件（即处理能力）决定了计算密集型任务的表现
浏览器必须解析、编译并执行所有的js，如下如所示：

对于每个阶段而言，代码量的差异显然会影响其变现即影响性能，这种差异在低处理能力的机器上的体现尤为明显。
当然其他类型的资源请求也会影响性能，相比之下js的影响是比较突出的。
所以考虑不同用户cpu的状况，减少js怪物(即缩小js体积)是很必要的。可以从以下几方面着手：

1. 删除不必要js
2. 延迟加载非关键js

3. 借助相关工具

   1.1 删除不必要js

   只在必要的时候进行转换

   仅仅对需要ES5的客户端才进行转换，80%的浏览器已经支持ES2015。(结合自己实际开发情况，移动端而言确实80%+的手机已经支持ES2015，仅仅只遇到oppop，vivio这两中手机不支持。)因为转换之后的代价还是有的，如下所示:

//ES2015
books.map(b => b.title);
//ES5
books.map(function(b) { return b.title; }, this);
//体积大了一倍

使用压缩工具/优化工具

像UglifyJS & Closure Compiler 之类的工具，在压缩之外还有一些优化功能。
对大多数的js而言压缩代码中空格移除和符号修改占了95%的工作量，并非是精心的代码转换。
压缩不应该是盲目的，应该平衡下面几点。

• 更好的压缩比
• 高额的计算机资源消耗
• 前期准备
• 可能的副作用
  压缩可能不是一味的追求体积更小，相对而言，压缩也应该权衡一下其他方面。比较常见就是代码压缩时相比于其他流程，超长的时间消耗。压缩之后可能遇到关键字的问题。
  如何解决其实应该是从本身项目出发。
• 尽可能的优化可缓存的静态资源
• 在压缩体积和时间之间找到一个平衡点

使用tree-shaking移除没用的代码

和压缩代码的目的一致，减小资源大小，不过是从另一个层面的解决方案。像webpack，rollup都提供了该功能。
tree-shaking会将没有被用到的exports移除

//tool 
//used
export function a(){
    console.log(‘1‘)
}
export function b(){
    console.log(‘2‘)
}
//app.js
import {a} from ‘./tool‘
a()

function b 未被使用，最终的打包文件中b将会被删除。

ES2015的模块是静态的，可以使用tree-shaking

import/export 在执行之前就被确定，并且两者只能在顶层，没有条件逻辑的情况下使用(毕竟未执行)

tree-shaking的局限

• 仅仅删除未被使用的导出
  
• 不支持所有的代码库（仅仅ES2015）
• 可能做不到极致
  难以确定删除是否会有副作用，这种打包器只能保留

自我排查

工具不能做到尽善尽美，并且在执行之前确定某项问题是困难的。
当前来说应该从代码规范和代码注释来自我完善。

对于框架

如果非必须，请不要使用。大的框架至少300kb的体积。
当然必要，请基于下面几点来选择：

• 服务端渲染
  
• 懒加载
• 代码优化
  
• 性能

1.2 延迟加载非必需js

先看一下js不同引入方式的差别

	默认方式	Async	Defer
阻塞渲染	是	否	否
执行时机	加载完成	加载完成	document解析完成

使用代码分割和懒加载

• 减少启动时需要加载的js
  
• 尽可能少的加载不相关的js
  传统的做法是加载Bundle js，代码分割是将代码分成不同的chunk
  这里同样有两种极端：
  
• 每个模块对应一个js
  不好压缩
  利于缓存
  粒度更小

• 整个应用只对应一个js
  便于压缩
  不利于缓存
  粒度太大，即可维护性
  忽然有种中庸的感觉了，凡事皆有度，所有单一操作都不能过分苛求极致，兼顾才是合理

  1.3 使用其他工具

  使用html和css

  某些状况下可能需要vanilla JS(即原生js)，框架带来便利的同时不可避免的有其他的一些性能消耗。提到这里有一篇文章大家可以看一下我是怎么把我的 React 应用换成 VanillaJS 的（这是不是一个坏主意）
  举个例子：
  Netflix 降低了他们登录页50%的TTI（传输时间间隔）通过下面的方式：
• 使用原生js来代替React

• 当用户登录的时候加载余下的部分

使用server

将代价昂贵的库放到server端,使用ssr来代替client-side-render.
ssr可以将我们初始页面加载事件减少到原来的1/5并减少不同浏览器之间的差异。
ssr确实首屏的优化确实很大，优点不多说。但这里提一句，不要盲目ssr，特别是初次请求响应时间较长的接口

二、网络的影响

首先了解两个概念：

• 带宽: 数据吞吐量(比特/秒)
• 延迟: 延迟数据传输时间(ms)

对于大部分市场来说，带宽是可以满足需求的(这里统计是国外的，平均26兆，国内略低一点)，平均页面大小3.5Mb。传输时间（3.5/26）0.13s。国内会差一点。
延迟对性能影响比较明显。
移动网络的延迟

网络	延迟ms
5G	<=4
4G	<=100
3G	100-500
3G	300-1000

适应移动网络的限制

应该从下面几方面来分别考虑。

• 减少请求数量
• 优化关键路径
  
• 减少请求大小

2.1 减少请求数量

新建一次连接的代价是昂贵的，要重复以下过程

建立连接需要1至3+响应在数据相应之前。

1. DNS 查询(可能)
2. TLS 握手(可能)
3. 请求资源

初始状态连接不能被充分利用

TCP slow-start限制了在初始响应里里数据被发送的数量

发送更多的数据通常情况下比新建连接要划算。

请求的体积与相应时间并不是线性关系。
两次50k的请求消耗比一次100k的大了不少。

减少重定向的使用

• 重定向增加了服务器昂贵的循环
  
• server-side 相对于client-side来说重定向优秀一点（快并且可缓存）
• 看一下301和302的响应code

使用缓存

理想状态下，确实资源是否最新不应该通过网络请求
可以通过下面的方式：

• 使用Content-addressed URLs:
  即内容与地址对应，log13234d.jpg而非log.jpg
  
• 使用max-age

这种浏览器调整为Facebook节省了60%的请求

使用service workers来增强缓存

service worker可以帮组我们：

• 拦截网络请求
• 访问浏览器缓存
  
• 代替发送网络请求来处理过期的资源

使用http2

使用HTTP2时，每个来源只需要一个连接，减少了连接创建的开销。

2.2 优化关键路径

优化页面渲染或者加载时所需的事件以便尽可能的加快完成。

浏览器优化资源请求

对于所有的请求，浏览器对其是有权重处理的，即分不同的优先级来加载。具体来说就是重要会阻塞渲染的优先级比较高。
如下图所示：

使用资源提示

通过以下方式，提前加载或者请求将要用到的内容：

• Dns-prefresh
  
• preconnect
• Preload（当前页面）
• Prefetch(下个页面)

2.3 降低请求大小

• 使用Brotli压缩
  相对于gzip
  更好的压缩比，文件越大越明显
  更快的解压缩
  压缩速度极大提升
• 减少js体积
  
• 优化图片
  23就不再多提了，方式有很多。

结束语

对于好的资源，多读收益还是很明显的。这次翻译感觉体会又多了一些，不过由于本人才疏学浅，如有错误还望多多指正。一言概之，共同学习。更多请移步