JavaScript 性能优化技巧分享

2017-12-17 释然 前端技术资源

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JavaScript 作为当前最为常见的直译式脚本语言,已经广泛应用于 Web 应用开发中。为了提高Web应用的性能,从 JavaScript 的性能优化方向入手,会是一个很好的选择。

本文从加载、上下文、解析、编译、执行和捆绑等多个方面来讲解 JavaScript 的性能优化技巧,以便让更多的前端开发人员掌握这方面知识。

什么是高性能的 JavaScript 代码? 
尽管目前没有高性能代码的绝对定义,但却存在一个以用户为中心的性能模型,可以用作参考:RAIL模型。 
响应 
如果你的应用程序能在100毫秒内响应用户的操作,那么用户会认为该响应为即时的。这适用于可点击的元素,不适用于滚动或拖动操作。

动画 
在60Hz的显示器上,我们希望动画和滚动时每秒有60帧,这种情况下每帧大约为16ms。在这16ms的时间内,实际上只有8-10ms来完成所有工作,其余时间则由浏览器的内部和其它差异占据。

空闲工作 
如果你有一个耗时很久,需要持续运行的任务时,请确保把它分成很小的块,以便允许主线程对用户的输入操作做出反应。不应该出现一个任务延迟超过50ms的用户输入。

加载 
页面加载应该在1000毫秒内完成。在移动设备上,这是一个很难达到的目标,因为它涉及到页面的互动,而不仅仅是在屏幕上渲染和滚动。

让我们来看看一些统计数据:

如果移动网站的加载时间超过三秒,则会有53%的用户放弃访问 
50%的用户希望在不到2秒的时间内完成页面加载 
77%的移动网站需要10秒以上的时间来加载3G网络 
19秒是3G网络上移动站点的平均加载时间

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代码内容 
你可能已经注意到了,最大的瓶颈是加载网站所需的时间。具体来说就是 JavaScript 的下载、解析、编译和执行时间。除了加载更少的 JavaScript 文件或者加载的更加灵活以外,看起来没有其它办法。

除去启动网站之外,JavaScript 代码又是如何实际工作的呢?

在进行代码优化之前,请考虑你当前正在构建的内容。你正在建立的是一个框架还是一个 VDOM 库?你的代码是否需要每秒执行数千次操作?你是否正在做一个对时间要求较为严格的库来处理用户输入和/或动画?如果没有,你需要把时间和精力转移到更有影响力的地方。

编写高性能代码并不是那么重要,因为对于宏观计划通常没有什么影响。50k ops/s 听起来好于 1k ops/s,但在大多数情况下整体时间并不会有所改变。

解析、编译和执行 
从根本上说,大多数 JavaScript 的性能问题,并不在于运行代码本身,而是在代码开始执行之前必须采取的一系列步骤。

我们在这里讨论抽象层次的问题。计算机上运行的大多数代码都是编译后的二进制格式。意思是说,除了所有的操作系统级别的抽象外,代码都可以在硬件上本地运行,不需要准备工作。

JavaScript 代码不是预编译的,它在浏览器上是可读的。

JavaScript 代码首先会被解析,也就是读取并转换成可用于编译的计算机索引的结构,然后再被编译成字节码,最后被编译成机器码,用于设备/浏览器执行。

另一个非常重要的方面是:JavaScript 是单线程的,并且在浏览器的主线程上运行。这意味着一次只能运行一个进程。如果你的 DevTools 性能时间线充满黄色峰值,同时 CPU 占用率达到100%,则将出现丢帧的情况。这是滚动操作常出现的,也是很讨厌的一种情况。

所以在这部分中,应该了解两件事情:

  1. 虽然 JavaScript 解析的时间长度和包的大小不是完全线性的,但是需要处理的 JavaScript 越少,则所花时间越少。

  2. 你使用的每一个 JavaScript 框架(React,Vue,Angular,Preact …)都是另一个抽象层次(除非它是一个预编译的)。这不仅会增加你的包的大小,而且会让你的代码变慢,因为你不是直接与浏览器通信的。

有些方法可以缓解这种情况,比如使用 service workers 在后台的另一个线程中执行部分工作,或者使用 asm.js 编写更容易编译机器指令的代码。

我们所能做的,就是避免使用 JavaScript 动画库。只有在使用常规的 CSS 转换和动画完全无法实现时,才去使用这些库。

即使这些 JavaScript 动画库使用 CSS 转换,合成属性和 requestAnimationFrame( ),但是它们仍然运行在 JavaScript 的主线程上。基本上这些库会使用内联样式每16ms访问一次 DOM。你需要确保所有的 JavaScript 都在每帧8ms以内完成,才能保持动画的平滑性。

另一方面,CSS 动画和转换会在主线程中运行,如果能够高效执行,则能避免重新布局/重排的情况出现。

考虑到大多数动画都在加载或用户交互的过程中运行,这可以为你的 web 应用程序提供非常重要的调整空间。

web Animations API 是一个即将到来的功能集,它能够脱离主线程执行高性能的 JavaScript 动画。但就目前而言,还需要继续使用 CSS 转换等技术。

捆绑尺寸非常重要

现在已经不再是在 结束标签之前包含有多个的时代了。现在,可以在 npm 上找到各式各样的工具包,并且可以将这些工具包和 Webpack 捆绑在一个单个的 1MB 大小的 JavaScript 文件中,在完成数据计划时,提醒用户的浏览器进行爬取。

这样可以使用更少量的 JavaScript,这也意味着你的项目可能不再需要整个Lodash库。如果必须使用 JavaScript 库,也可以考虑使用 React 以外的东西,比如 Preact 或者 HyperHTML,它们只是 React 的1/20大小。

Webpack 3 有着神奇的功能,被称作代码分割和动态导入。它不会将所有 JavaScript 模块捆绑到一个 app.js 整包中,而是使用 import( ) 语法自动分割代码并且进行异步加载。

然后是编译代码和 polyfills 的部分。如果你正在编写现代 JavaScript 代码(ES6 +),则可以使用 Babel 将其转换为 ES5 兼容的代码。与原生 ES6+ 代码相比,编译不仅增加了文件的大小,还增加了复杂性,并且经常会出现性能下降的情况。

除此之外,你还很可能使用 babel-polyfill 软件包和 whatwg-fetch,来修复旧版本浏览器中的缺失功能。因此如果你正在编写 async/await,你还需要使用包 regenerator-runtime 的生成器来进行编译。

问题是,你为 JavaScript 软件包添加了近 100KB 的内容,这不仅是一个巨大的文件,而且预示着巨大的解析和执行花费,以便能够支持旧版本的浏览器。

一种方法是创建两个独立的 bundle,并根据实际条件来加载它们。Babel 转换编译器在 babel-preset-env 的帮助下,会使同时面临新旧两种浏览器的情况更加容易处理。

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