JavaScript中的無阻塞加載性能優化方案

2019-11-20 14:03:38

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供稿：網友

Javascript在瀏覽器中的性能，可以說是前端開發者所要面對的最重要的可用性問題。

在Yahoo的Yslow23條規則當中，其中一條是將JS放在底部。原因是，事實上，大多數瀏覽器使用單進程處理UI和更新Javascript運行等多個任務，而同一時間只能有一個任務被執行。Javascript運行了多長時間，那么在瀏覽器空閑下來響應用戶交互之前的等待時間就有多長。

從基本層面說,這意味著<script>標簽的出現使整個頁面因腳本解析、運行而出現等待。不論實際的 JavaScript 代碼是內聯的還是包含在一個不相干的外部文件中,頁面下載和解析過程必須停下,等待腳本完成這些處理,然后才能繼續。這是頁面生命周期必不可少的部分,因為腳本可能在運行過程中修改頁面內容。典型的例子是 document.write()函數,例如:

復制代碼代碼如下:

 <html>
   <head>
     <title>Script Example</title>
   </head> 
   
   <body>
      <p>
         <script type="text/javascript">
            document.write("The date is " + (new Date()).toDateString());
         </script> 
      </p>
   </body> 
 </html>

當瀏覽器遇到一個<script>標簽時,正如上面 HTML 頁面中那樣,無法預知 JavaScript 是否在<p>標簽中添加內容。因此,瀏覽器停下來,運行此 JavaScript 代碼,然后再繼續解析、翻譯頁面。同樣的事情發生在使用 src 屬性加載 JavaScript 的過程中。瀏覽器必須首先下載外部文件的代碼,這要占用一些時間,然后解析并運行此代碼。此過程中,頁面解析和用戶交互是被完全阻塞的。

因為腳本阻塞其他頁面資源的下載過程,所以推薦的辦法是:將所有<script>標簽放在盡可能接近<body> 標簽底部的位置,盡量減少對整個頁面下載的影響。例如:

復制代碼代碼如下:

 <html>
   <head>
     <title>Script Example</title>
     <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css"> 
   </head>
   
   <body>
     <p>Hello world!</p>
     <-- Example of recommended script positioning --> 
       <script type="text/javascript" src="file1.js"></script> 
       <script type="text/javascript" src="file2.js"></script> 
       <script type="text/javascript" src="file3.js"></script>
   </body> 
 </html>

此代碼展示了所推薦的<script>標簽在 HTML 文件中的位置。盡管腳本下載之間互相阻塞,但頁面已經下載完成并且顯示在用戶面前了,進入頁面的速度不會顯得太慢。這就是上面提到的將JS放到底部。

另外，Yahoo! 為他的“Yahoo! 用戶接口(Yahoo! User Interface,YUI)”庫創建一個“聯合句柄”,這是通過他們的“內容投遞網絡(Content Delivery Network,CDN)”實現的。任何一個網站可以使用一個“聯合句柄”URL 指出包含 YUI 文件包中的哪些文件。例如,下面的 URL 包含兩個文件:

復制代碼代碼如下:

<script type="text/javascript" src="http://yui.yahooapis.com/combo?2.7.0/build/yahoo/yahoo-min.js&2.7.0/build/event/event-min.js"></script>

此 URL 調用 2.7.0 版本的 yahoo-min.js 和 event-min.js 文件。這些文件在服務器上是兩個分離的文件,但是當服務器收到此 URL 請求時,兩個文件將被合并在一起返回給客戶端。通過這種方法,就不再需要兩個 <script>標簽(每個標簽加載一個文件),一個<script>標簽就可以加載他們。這是在HTML頁面包含多個外部Javascript的最佳方法。

Noblocking Scripts 非阻塞腳本

上述是頁面初始狀態包含多個Javascript腳本加載的最佳方法。Javascript傾向于阻塞瀏覽器某些處理過程，如http請求和界面刷新，這是開發者面臨的最顯著性能問題。保持Javascript文件短小，并限制http請求的數量，只是創建反應迅速的網頁應用第一步。

但諸如大型網頁有大量的Js代碼，保持源碼短小并不總是一種最佳選擇。So，非阻塞腳本應運而生，我們需要的是向頁面中逐步添加javascript，某種程度上而言不會阻塞瀏覽器。

而非阻塞腳本的關鍵在于，等頁面完成加載之后，再加載Javascript源碼，這意味著在window的load事件發出之后開始下載代碼。

相關解釋：

window 的load事件只會在頁面載入完畢后觸發一次且僅一次。
window.onload=function(){}必須等待網頁中所有的內容加載完畢后 ( 包括元素的所有關聯文件，例如圖片 ) 才能執行，即Javascript此時才可以訪問頁面中的任何元素。

如下述幾種方法：

Deferred Scripts 延期腳本

Html4為<script>標簽定義了一個擴展屬性：defer。

這個defer屬性指明元素中所包含的腳本不打算修改DOM，因此代碼可以稍后執行。defer屬性只被Internet Explorer 4+和Firefox 3.5+支持，它不是一個理想的跨瀏覽器解決方案。在其他瀏覽器上，defer屬性將被忽略。所以，<script>標簽會按照正常默認方式處理，即是會造成阻塞。如果得到各個主流瀏覽器的支持，這仍是一種有效的解決方式。

復制代碼代碼如下:

一個帶有defer屬性的<script>標簽可以放置在文檔的任何位置，它會在被解析時啟動下載，直到DOM加載完成（在onload事件句柄被調用之前）。當一個defer的Javascript文件被下載時，它不會阻塞瀏覽器的其他處理過程，所以這些文件可以與其他資源一起并行下載。

可以使用下述代碼測試瀏覽器是否支持defer屬性：

復制代碼代碼如下:

 <html>
   <head>
     <title>Script Defer Example</title>
   </head> 
 
   <body>
     <script defer> alert("defer");</script> 
     <script> alert("script"); </script> 
     <script> window.onload = function(){ alert("load");}; </script>
   </body> 
 </html>

如果瀏覽器不支持defer，那么彈出的對話框的順序是“defer”，“script”，“load”。

如果瀏覽器支持defer，那么彈出的對話框的順序是“script”，“load”，“defer”。

Dynamic Script Elements 動態腳本元素

DOM允許我們使用Javascript動態創建HTML的幾乎所有文檔內容，一個新的<script>元素可以非常容易的通過標準DOM創建：

復制代碼代碼如下:

var script = document.createElement ("script");
script.type = "text/javascript";
script.src = "file1.js"; 
document.body.appendChild(script);

新的<script>元素加載file1.js源文件。此文件當元素添加到頁面后立刻開始下載。此技術的重點在于：無論在何處啟動下載，文件的下載和運行都不會阻塞其他頁面處理過程。

當文件使用動態腳本節點下載時，返回的代碼通常立即執行（除了Firefox和Opera，它們將等待此前的所有動態腳本節點執行完畢）。

大多數情況下，我們希望調用一個函數就可以實現Javascript文件的動態下載。下面的函數封裝實現了標準實現和IE實現：

復制代碼代碼如下:

  function loadScript(url, callback){
     var script = document.createElement ("script") ;
 　  script.type = "text/javascript";
      
     if (script.readyState){ //IE
        script.onreadystatechange = function(){
          if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
            script.onreadystatechange = null;
            callback(); 
           }
        };
      } 
      else { //Others
        script.onload = function(){ callback();
      }; 
    }
    script.src = url;
    document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script); 
  }
 
 loadScript("file1.js", function(){  //調用
     alert("File is loaded!"); 
 });

此函數接受兩個參數：Javascript文件的Url和一個當Javascript接收完成時觸發的回調函數。屬性檢查用于決定監視哪種事件。最后一步src屬性，并將javascript文件添加到head。

動態腳本加載是非阻塞Javascript下載中最常用的模式，因為它可以跨瀏覽器，而且簡單易用。

XMLHttpRequest Script Injection XHR腳本注入

另一個以非阻塞方式獲得腳本的方法是使用XMLHttpRequest(XHR)對象將腳本注入到頁面中。此技術首先創建一個XHR對象，然后下載Javascript文件，接著用一個動態<script>元素將Javascript代碼注入頁面?？磀emo：

復制代碼代碼如下:

 var xhr = new XMLHttpRequest(); 
 xhr.open("get", "file1.js", true); 
 xhr.onreadystatechange = function(){
     if (xhr.readyState == 4){
       if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status == 304){ // 檢查http狀態碼
         var script = document.createElement("script"); 
         script.type = "text/javascript";
         script.text = xhr.responseText;
         document.body.appendChild(script);
       } 
    }
 }; 
 xhr.send(null);

此代碼向服務器發送一個獲取file1.js的文件get請求。onreadystatechange事件處理函數檢查readyState是不是4，然后檢查http狀態碼是不是有效（200表示確定客戶端請求已成功，2xx表示有效回應，304表示一個緩存響應）。如果收到一個有效響應，那么就創建一個新的<script>元素，將它的文本屬性設置為從服務器接收到的responseText字符串。這樣做實際上會創建一個帶有內聯代碼的<script>元素，一旦新的<script>元素被添加到文檔，代碼將被執行，并準備使用。

此方法的優點是兼容性佳，且你可以下載不立即執行的Javascript代碼。由于代碼返回在<script>標簽之外，它下載后不會自動執行，這使得你可以推遲執行。

此方法的確定是受到瀏覽器同源限制，Javascript文件必須與頁面放置在同一個域內，不能從CDN(內容分發網絡Content Delivery Network)下載。正因為這個原因，大型網頁通常不采用XHR腳本注入技術。

Recommended Noblocking Pattern 推薦的非阻塞模式

推薦的向頁面加載大量Javascript的方法分為兩個步驟：

第一步，包含動態加載Javascript所需的代碼，然后加載頁面初始化所需的除了Javascript之外的部分。這部分代碼盡量小，可能只包含loadScript()函數，它的下載和運行非常迅速，不會對頁面造成很大干擾。

第二步，當初始代碼準備好之后，用它來加載其余的Javascript。

例如：

復制代碼代碼如下:

<script type="text/javascript" src="loader.js">
</script> <script type="text/javascript">
loadScript("the-rest.js", function(){ 
　　Application.init();
}); 

</script>

將此代碼放置在body的關閉標簽</body>之前。這樣做的好處是，首先，這樣確保Javascript運行不會影響其他頁面的其他部分顯示。其次，當第二部分Javascript文件完成下載，所有應用程序所必須的DOM已經創建完畢，并做好被訪問的準備，避免使用額外的事件處理（如window.onload）來得知頁面是否已經準備好了。

另一個選擇是直接將loadScript()函數嵌入在頁面中，這可以減少一個http請求的開銷。例如：

復制代碼代碼如下:

1 <script type="text/javascript"> 
   function loadScript(url, callback){
     var script = document.createElement ("script");
 　  script.type = "text/javascript";
    
     if (script.readyState){ //IE script.onreadystatechange = function(){
       if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
         script.onreadystatechange = null; 
         callback();
       } 
     };
   } else { //Others 
    script.onload = function(){
    　　callback(); 
    };
   }
   script.src = url; 
   document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
 }
 
 loadScript("the-rest.js", function(){
 　　Application.init(); 
 });
 </script>

一旦頁面初始化代碼下載完成，還可以使用loadScript()函數加載頁面所需的額外功能函數。

介紹一個通用的工具，Yahoo! Search的Ryan Grove創建了LazyLoad庫（參見：http://github.com/rgrove/lazyload/ ）。LazyLoad是一個強大的loadScript()函數。LazyLoad精縮之后只有大約1.5KB。用法舉例如下：

復制代碼代碼如下:

 <script type="text/javascript" src="lazyload-min.js"></script> 
 <script type="text/javascript">
 　　LazyLoad.js("the-rest.js", function(){ 
 　　　　Application.init();
 　　}); 
 </script>

Summary 總結

1.將所有<script>標簽放置在頁面底部，緊靠關閉標簽</body>的上方。此方法可以保證頁面在腳本運行之前完成解析。

2.將腳本成組打包。頁面的<script>標簽越少，頁面的加載速度就越快，響應也更迅速。不論外部腳本文件還是內聯代碼都是如此。

3.有幾種方法可以使用非阻塞方式下載Javascript：

1).為<script>標簽添加defer屬性
2）.動態創建<script>元素，用它下載并執行代碼
3）.用XHR對象下載代碼，并注入到頁面

通過上述策略，可以極大提高那些使用Javascript代碼的網友應用的實際性能。

參考書籍《高性能Javascript》。

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