前端性能优化

前言

性能优化，一直作为前端的一个热点问题，作为一个优秀的前端开发人员，性能优化时必备技能。本文将从减少http请求次数、减少单次请求资源大小、渲染优化、资源加载优化等四个大方向，下分诸多小方向，全面总结常用前端优化方法。
(内容较多请看目录)

减少http请求次数

1.浏览器缓存策略

浏览器缓存机制有四个方面，它们按照获取资源时请求的优先级依次排列如下：

• Memory Cache：是指存在内存中的缓存。从优先级上来说，它是浏览器最先尝试去命中的一种缓存。从效率上来说，它是响应速度最快的一种缓存。浏览器秉承的是“节约原则”，我们发现，Base64格式的图片，几乎永远可以被塞进memory　cache，这可以视作浏览器为节省渲染开销的“自保行为”；此外，体积不大的JS、CSS文件，也有较大地被写入内存的几率——相比之下，较大的JS、CSS文件就没有这个待遇了，内存资源是有限的，它们往往被直接甩进磁盘。
  
• Service Worker Cache：是一种独立于主线程之外的Javascript线程。它脱离于浏览器窗体，因此无法直接访问DOM。这样独立的个性使得 Service Worker的“个人行为”无法干扰页面的性能，这个“幕后工作者”可以帮我们实现离线缓存、消息推送和网络代理等功能。我们借助 Service worker 实现的离线缓存就称为Service Worker Cache。
  
• HTTP Cache：它又分为强缓存和协商缓存。优先级较高的是强缓存，在命中强缓存失败的情况下，才会走协商缓存。
  
  　　强缓存是利用http头中的Expires和Cache-Control两个字段来控制的。强缓存中，当请求再次发出时，浏览器会根据其中的 expires 和 cache-control判断目标资源是否“命中”强缓存，若命中则直接从缓存中获取资源，不会再与服务端发生通信。
  
  　　协商缓存依赖于服务端与浏览器之间的通信。协商缓存机制下，浏览器需要向服务器去询问缓存的相关信息，进而判断是重新发起请求、下载完整的响应，还是从本地获取缓存的资源。如果服务端提示缓存资源未改动（Not　Modified），资源会被重定向到浏览器缓存，这种情况下网络请求对应的状态码是304。
  

• Push Cache：是指 HTTP2 在 server push 阶段存在的缓存。Push Cache 是缓存的最后一道防线。浏览器只有在 Memory Cache、HTTP Cache 和 Service Worker Cache 均未命中的情况下才会去询问 Push Cache。
  
  　　Push Cache 是一种存在于会话阶段的缓存，当 session 终止时，缓存也随之释放。不同的页面只要共享了同一个 HTTP2 连接，那么它们就可以共享同一个 Push Cache。

  2.CDN

  CDN 的核心点有两个，一个是缓存，一个是回源。
  
  　　“缓存”就是说我们把资源 copy一份到CDN服务器上这个过程，“回源”就是说CDN发现自己没有这个资源（一般是缓存的数据过期了），转头向根服务器（或者它的上层服务器）去要这个资源的过程。
  
  　　CDN往往被用来存放静态资源。所谓“静态资源”，就是像 JS、CSS、图片等不需要业务服务器进行计算即得的资源。用户可以从一个较优的服务器获取数据，从而达到快速访问，并减少源站负载压力的目的。
  
  　　另外，CDN的域名必须和主业务服务器的域名不一样，要不，同一个域名下面的Cookie各处跑，浪费了性能流量的开销，CDN域名放在不同的域名下，可以完美地避免了不必要的 Cookie 的出现！

  3.图片处理

• sprite雪碧图：CSS雪碧图是以前非常流行的技术，把网站上的一些图片整合到一张单独的图片中，可以减少网站的HTTP请求数量，但是当整合图片比较大时，一次加载比较慢。随着字体图片、SVG图片的流行，该技术渐渐退出了历史舞台。
• base64图片编码：将图片的内容以Base64格式内嵌到HTML中，可以减少HTTP请求数量。但是，由于Base64编码用8位字符表示信息中的6个位，所以编码后大小大约比原始值扩大了 33%
• 字体图标：字体图标通过自己规定字体的unicode编码，找到文件后根据unicode码去查找绘制外形，以文字的形式代替图片。

• 4.文件合并

  将公共的js、css样式合并为一个大文件。
  
  根据不同页面的需求单独合并所需js、css文件。

5.减少重定向

尽量避免使用重定向，当页面发生了重定向，就会延迟整个HTML文档的传输。在HTML文档到达之前，页面中不会呈现任何东西，也没有任何组件会被下载，降低了用户体验。

　　如果一定要使用重定向，如http重定向到https，要使用301永久重定向，而不是302临时重定向。因为，如果使用302，则每一次访问http，都会被重定向到https的页面。而永久重定向，在第一次从http重定向到https之后，每次访问http，会直接返回https的页面。

减少单次请求资源大小

6.css压缩、图片压缩、gzip压缩、js混淆等

css压缩，就是进行简单的压缩，压缩空白等。

图片压缩，主要也是减小体积，在不影响观感的前提下，可以删除一些无关紧要的色彩。另外可以使用webp格式图片。

gzip压缩主要是针对html文件来说的，它可以将html中重复的部分进行一个打包，多次复用。

js混淆可以有简单的压缩(将空白字符删除)、丑化(将一些变量缩小)、或者对js进行混淆加密。

渲染优化

7.优化css选择符

CSS 选择符是从右到左进行匹配的，比如 #myul li {}实际开销相当高。因此需要对选择符进行优化，主要有如下几方面:

• 避免使用通配符*，只对需要用到的元素进行选择。
• 少用标签选择器。如果可以，用类选择器替代。错误：#dataList li{} 正确：.dataList{}
• 关注可以通过继承实现的属性，避免重复匹配重复定义。
• 不要画蛇添足，id 和 class 选择器不应该被多余的标签选择器拖后腿。错误：.dataList#title 正确：#title

• 减少嵌套。后代选择器的开销是最高的，因此我们应该尽量将选择器的深度降到最低（最高不要超过三层），尽可能使用类来关联每一个标签元素。

  8.减少回流和重绘次数

• 回流：当我们对 DOM 的修改引发了 DOM 几何尺寸的变化（比如修改元素的宽、高或隐藏元素等）时，浏览器需要重新计算元素的几何属性（其他元素的几何属性和位置也会因此受到影响），然后再将计算的结果绘制出来。这个过程就是回流（也叫重排）。

• 重绘：当我们对 DOM 的修改导致了样式的变化、却并未影响其几何属性（比如修改了颜色或背景色）时，浏览器不需重新计算元素的几何属性、直接为该元素绘制新的样式（跳过了上图所示的回流环节）。这个过程叫做重绘。

重绘不一定导致回流，回流一定会导致重绘。

9.减少DOM操作

从上面可以知道，DOM改变容易引起回流和重绘，因此我们要减少DOM操作。
例子剖析，如下代码：

for(var count=0;count<10000;count++){ 
  document.getElementById('container').innerHTML+='<span>我是一个小测试</span>'  //我们每一次循环都调用 DOM 接口重新获取了一次 container 元素，额外开销
}

进化一

// 只获取一次container
let container = document.getElementById('container')
for(let count=0;count<10000;count++){ 
  container.innerHTML += '<span>我是一个小测试</span>'
}

进化二

考虑JS 的运行速度，比 DOM 快得多这个特性。我们减少 DOM 操作的核心思路，就是让 JS 去给 DOM 分压。

//减少不必要的DOM更改
let container = document.getElementById('container')
let content = ''
for(let count=0;count<10000;count++){ 
  // 先对内容进行操作
  content += '<span>我是一个小测试</span>'
} 
// 内容处理好了,最后再触发DOM的更改
container.innerHTML = content

进化三

在 DOM Fragment 中，DocumentFragment 接口表示一个没有父级文件的最小文档对象。它被当做一个轻量版的 Document 使用，用于存储已排好版的或尚未打理好格式的XML片段。因为 DocumentFragment 不是真实 DOM 树的一部分，它的变化不会引起 DOM 树的重新渲染的操作（reflow），且不会导致性能等问题。

let container = document.getElementById('container')
// 创建一个DOM Fragment对象作为容器
let content = document.createDocumentFragment()
for(let count=0;count<10000;count++){
  // span此时可以通过DOM API去创建
  let oSpan = document.createElement("span")
  oSpan.innerHTML = '我是一个小测试'
  // 像操作真实DOM一样操作DOM Fragment对象
  content.appendChild(oSpan)
}
// 内容处理好了,最后再触发真实DOM的更改
container.appendChild(content)

进化四

当涉及到过万调数据进行渲染，而且要求不卡住画面，如何解决？
如何在不卡住页面的情况下渲染数据，也就是说不能一次性将几万条都渲染出来，而应该一次渲染部分 DOM，那么就可以通过 requestAnimationFrame 来每 16 ms 刷新一次。

setTimeout(() => {
        // 插入十万条数据
        const total = 100000
        // 一次插入 20 条，如果觉得性能不好就减少
        const once = 20
        // 渲染数据总共需要几次
        const loopCount = total / once
        let countOfRender = 0
        let ul = document.querySelector('ul')
        function add() {
          // 优化性能，插入不会造成回流
          const fragment = document.createDocumentFragment()
          for (let i = 0; i < once; i++) {
            const li = document.createElement('li')
            li.innerText = Math.floor(Math.random() * total)
            fragment.appendChild(li)
          }
          ul.appendChild(fragment)
          countOfRender += 1
          loop()
        }
        function loop() {
          if (countOfRender < loopCount) {
            window.requestAnimationFrame(add)
          }
        }
        loop()
      }, 0)

10.使用事件委托

事件委托是指将事件监听器注册在父级元素上，由于子元素的事件会通过事件冒泡的方式向上传播到父节点，因此，可以由父节点的监听函数统一处理多个子元素的事件。利用事件委托，可以减少内存使用，提高性能及降低代码复杂度。

11.节流和防抖

当用户进行滚动，触发scroll事件，用户的每一次滚动都将触发我们的监听函数。函数执行是吃性能的，频繁地响应某个事件将造成大量不必要的页面计算。因此，我们需要针对那些有可能被频繁触发的事件作进一步地优化。节流与防抖就很有必要了！

• 函数节流: 频繁触发,但只在特定的时间内才执行一次代码
• 函数防抖: 频繁触发,但只在特定的时间内没有触发执行条件才执行一次代码
  //防抖函数

//节流函数
function throttle(fn,time){
    var last = 0;
    return function(){
        var context = this;
        var now = Date.now();
        if (now - last >= time){
            fn.apply(this, arguments);
            last = now;
        }
    };
}
//防抖函数
function debounce(fn, time){
    return function(){
        var context = this;
        clearTimeout(timeId);
        timeId = setTimeout(function(){
            fn.apply(context, arguements);
        }, time);
    };
}

资源加载优化

12.资源预加载和懒加载

• 懒加载会延迟加载资源或符合某些条件时才加载某些资源。
• 预加载是提前加载用户所需的资源，加速页面的加载速度，保证良好的用户体验。

资源懒加载和资源预加载都是一种错峰操作，在浏览器忙碌的时候不做操作，浏览器空间时，再加载资源，优化了网络性能。

13.css、js文件引用位置优化

• CSS文件放在head中，先外链，后本页。
• JS文件放在body底部，先外链，后本页。
• body中间尽量不写style标签和script标签。
• 处理页面、处理页面布局的JS文件放在head中，如babel-polyfill.js文件、flexible.js文件。