前端性能优化指南

前言

发现总结性的小干货可以为大家提升更好的开发技巧和编码思维，对代码量产化提供更扎实的质量和支持。这次我们来聊聊大家可能都比较关心的话题：性能优化。

一说到页面的性能优化，大家可能都会想起雅虎军规、2-5-8原则、3秒钟首屏指标等规则，这些规则在开发过程中不是强制要求的，但是有时候为了追求页面性能的完美和体验，就不得不对原有的代码进行修改和优化。

下面就结合自己三年多的开发经验和大量的项目实践，整理出一些常用的性能优化要点，同时再罗列一下雅虎军规、2-5-8原则、3秒钟首屏指标这三个常用规则的要点。

为了方便记忆和阅读，文章使用部分简写名词，解释如下

• D端：桌面端页面Desktop End Page
• M端：移动端页面Mobile End Page

概述指南

1. D端优化手段在M端同样适用
2. 在M端提出3秒钟渲染完成首屏指标
3. 基于第二点，首屏加载3秒内完成或使用Loading进行占位
4. 基于联通3G网络平均338kb/s(2.71mb/s)，首屏资源不应超过1014kb
5. M端因配置原因，除加载外渲染速度也是优化重点
6. 基于第五点，要合理处理代码减少渲染损耗
7. 基于第二点和第五点，所有影响首屏加载和渲染的代码应在处理逻辑中后置
8. 加载完成后，用户交互使用时也需注意性能

加载优化

• 减少HTTP请求：尽量减少页面的请求数(首次加载同时请求数不能超过4个)，移动设备浏览器同时响应请求为4个请求(Android支持4个，iOS5+支持6个)
  • 合并CSS和JS
  • 使用CSS精灵图
• 缓存资源：使用缓存可减少向服务器的请求数，节省加载时间，所有静态资源都要在服务器端设置缓存，并且尽量使用长缓存(使用时间戳更新缓存)
  • 缓存一切可缓存的资源
  • 使用长缓存
  • 使用外联的样式和脚本
• 压缩代码：减少资源大小可加快网页显示速度，对代码进行压缩，并在服务器端设置GZip
  • 压缩代码(多余的缩进、空格和换行符)
  • 启用Gzip
• 无阻塞：头部内联的样式和脚本会阻塞页面的渲染，样式放在头部并使用link方式引入，脚本放在尾部并使用异步方式加载
• 首屏加载：首屏快速显示可大大提升用户对页面速度的感知，应尽量针对首屏的快速显示做优化
• 按需加载：将不影响首屏的资源和当前屏幕不用的资源放到用户需要时才加载，可大大提升显示速度和降低总体流量(按需加载会导致大量重绘，影响渲染性能)
  • 懒加载
  • 滚屏加载
  • Media Query加载
• 预加载：大型资源页面可使用Loading，资源加载完成后再显示页面，但加载时间过长，会造成用户流失
  • 可感知Loading：进入页面时Loading
  • 不可感知Loading：提前加载下一页
• 压缩图像：使用图像时选择最合适的格式和大小，然后使用工具压缩，同时在代码中用srcset来按需显示(过度压缩图像大小影响图像显示效果)
  • 使用TinyJpg和TinyPng压缩图像
  • 使用CSS3、SVG、IconFont代替图像
  • 使用img的srcset按需加载图像
  • 选择合适的图像：webp优于jpg，png8优于gif
  • 选择合适的大小：首次加载不大于1014kb、不宽于640px
  • PS切图时D端图像保存质量为80，M端图像保存质量为60
• 减少Cookie：Cookie会影响加载速度，静态资源域名不使用Cookie
• 避免重定向：重定向会影响加载速度，在服务器正确设置避免重定向
• 异步加载第三方资源：第三方资源不可控会影响页面的加载和显示，要异步加载第三方资源

加载过程是最为耗时的过程，可能会占到总耗时的`80%时间(**优化重点**)

执行优化

• CSS写在头部，JS写在尾部并异步
• 避免img、iframe等的src为空：空src会重新加载当前页面，影响速度和效率
• 尽量避免重置图像大小：多次重置图像大小会引发图像的多次重绘，影响性能
• 图像尽量避免使用DataURL：DataURL图像没有使用图像的压缩算法，文件会变大，并且要解码后再渲染，加载慢耗时长

执行处理不当会阻塞页面加载和渲染

渲染优化

• 设置viewport：HTML的viewport可加速页面的渲染 

1. <meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no, initial-scale=1, minimum-scale=1, maximum-scale=1"> 

• 减少DOM节点：DOM节点太多影响页面的渲染，尽量减少DOM节点
• 优化动画
  • 尽量使用CSS3动画
  • 合理使用requestAnimationFrame动画代替setTimeout
  • 适当使用Canvas动画：5个元素以内使用CSS动画，5个元素以上使用Canvas动画，iOS8+可使用WebGL动画
• 优化高频事件：scroll、touchmove等事件可导致多次渲染
  • 函数节流
  • 函数防抖
  • 使用requestAnimationFrame监听帧变化：使得在正确的时间进行渲染
  • 增加响应变化的时间间隔：减少重绘次数
• GPU加速：使用某些HTML5标签和CSS3属性会触发GPU渲染，请合理使用(过渡使用会引发手机耗电量增加)
  • HTML标签：video、canvas、webgl
  • CSS属性：opacity、transform、transition

样式优化

• 避免在HTML中书写style
• 避免CSS表达式：CSS表达式的执行需跳出CSS树的渲染
• 移除CSS空规则：CSS空规则增加了css文件的大小，影响CSS树的执行
• 正确使用display：display会影响页面的渲染
  • display:inline后不应该再使用float、margin、padding、width和height
  • display:inline-block后不应该再使用float
  • display:block后不应该再使用vertical-align
  • display:table-*后不应该再使用float和margin
• 不滥用float：float在渲染时计算量比较大，尽量减少使用
• 不滥用Web字体：Web字体需要下载、解析、重绘当前页面，尽量减少使用
• 不声明过多的font-size：过多的font-size影响CSS树的效率
• 值为0时不需要任何单位：为了浏览器的兼容性和性能，值为0时不要带单位
• 标准化各种浏览器前缀
  • 无前缀属性应放在最后
  • CSS动画属性只用-webkit-、无前缀两种
  • 其它前缀为-webkit-、-moz-、-ms-、无前缀四种：Opera改用blink内核，-o-已淘汰
• 避免让选择符看起来像正则表达式：高级选择符执行耗时长且不易读懂，避免使用

脚本优化

• 减少重绘和回流
  • 避免不必要的DOM操作
  • 避免使用document.write
  • 减少drawImage
  • 尽量改变class而不是style，使用classList代替className
• 缓存DOM选择与计算：每次DOM选择都要计算和缓存
• 缓存.length的值：每次.length计算用一个变量保存值
• 尽量使用事件代理：避免批量绑定事件
• 尽量使用id选择器：id选择器选择元素是最快的
• touch事件优化：使用tap(touchstart和touchend)代替click(注意touch响应过快，易引发误操作)

常用规则

雅虎军规

雅虎团队通过大量实践总结出以下7类35条前端优化规则，规则详情请参考这位兄弟的《雅虎前端优化35条规则翻译》。

• 内容
  • Make Fewer HTTP Requests：减少HTTP请求数
  • Reduce DNS Lookups：减少DNS查询
  • Avoid Redirects：避免重定向
  • Make Ajax Cacheable：缓存AJAX请求
  • Postload Components：延迟加载资源
  • Preload Components：预加载资源
  • Reduce The Number Of DOM Elements：减少DOM元素数量
  • Split Components Across Domains：跨域拆分资源
  • Minimize The Number Of Iframes：减少iframe数量
  • No 404s：消除404错误
• 样式
  • Put Stylesheets At The Top：置顶样式
  • Avoid CSS Expressions：避免CSS表达式
  • Choose Over @import：选择代替@import
  • Avoid Filters：避免滤镜
• 脚本
  • Put Scripts At The Bottom：置底脚本
  • Make JavaScript And CSS External：使用外部JS和CSS
  • Minify JavaScript And CSS：压缩JS和CSS
  • Remove Duplicate Scripts：删除重复脚本
  • Minimize DOM Access：减少DOM操作
  • Develop Smart Event Handlers：开发高效的事件处理
• 图像
  • Optimize Images：优化图片
  • Optimize CSS Sprites：优化CSS精灵图
  • Don't Scale Images In HTML：不在HTML中缩放图片
  • Make Favicon.ico Small And Cacheable：使用小体积可缓存的favicon
• 缓存
  • Reduce Cookie Size：减少Cookie大小
  • Use Cookie-Free Domains For Components：使用无Cookie域名的资源
• 移动端
  • Keep Components Under 25kb：保持资源小于25kb
  • Pack Components Into A Multipart Document：打包资源到多部分文档中
• 服务器
  • Use A Content Delivery Network：使用CDN
  • Add An Expires Or A Cache-Control Header：响应头添加Expires或Cache-Control
  • Gzip Components：Gzip资源
  • Configure ETags：配置ETags
  • Flush The Buffer Early：尽早输出缓冲
  • Use Get For AJAX Requests：AJAX请求时使用get
  • Avoid Empty Image Src：避免图片空链接

2-5-8原则

在前端开发中，此规则作为一种开发指导思路，针对浏览器页面的性能优化。

• 用户在2秒内得到响应，会感觉页面的响应速度很快 Fast
• 用户在2~5秒间得到响应，会感觉页面的响应速度还行 Medium
• 用户在5~8秒间得到响应，会感觉页面的响应速度很慢，但还可以接受 Slow
• 用户在8秒后仍然无法得到响应，会感觉页面的响应速度垃圾死了(此时会有以下四种可能)
  • 难道是网速不好，发起第二次请求 => 刷新页面
  • 什么垃圾页面呀，怎么还不打开 => 离开页面，有可能转投竞争对手的网站
  • 垃圾程序猿，做的是什么页面啊 => 咒骂开发此页面的程序猿
  • 断网了 => 网线断了?Wi-Fi断了?信号不好?话费用完了?

知道这个规则的数字顺序怎样来的吗，看下键盘右方的数字键盘由下往上排序：2-5-8

3秒钟首屏指标

此规则适用于M端，顾名思义就是打开页面后3秒钟内完成渲染并展示内容。