完整攻略!让你的网页加载时间降低到 1s 内!

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作者 齐修_qixiuss
2016.08.08 08:17* 字数 5068

原创文章,未经允许,严禁转载

还记得 图片延迟加载方案 那篇博文吗?当初分析了定宽高值定宽高比这两种常见的图片延迟加载场景,也介绍了他们的应对方案,还做了一点技术选型的工作。

经过一段时间的项目实践,在先前方案的基础上又做了很多深入的优化工作。最终将好奇心日报的网页打开速度将降低到了1s内,Web端和Mobile端加载3屏数据消耗的流量也大幅降低。


模拟WIFI条件下的网页加载

该篇文章结合具体的项目实践,将围绕如何更快的访问网页展开,细化到具体的技术方案,以及实践中可能遇到的坑,希望对大家有一定的启发和帮助。

为什么要优化网页加载速度?

好奇心日报无论是设计还是内容都追求高品质,于是丰富的图文混合成了标配:首页的banner图,文章详情页的配图,研究所有趣的gif图等等。
特别严重的时候,一篇文章有十多个gif图,加载花费的时间10-20秒之长,加载消耗的流量几十M之多,严重影响了用户体验!尤其是Mobile端,一寸流量一寸金;3-5s打不开页面,用户都会直接逃离。所以网页加载速度优化势在必行!

我们都知道一个网页的加载流程大致如下:
1、解析HTML结构。
2、加载外部脚本和样式表文件。
3、解析并执行脚本代码。// 部分脚本会阻塞页面的加载
4、DOM树构建完成。//DOMContentLoaded 事件
5、加载图片等外部文件。
6、页面加载完毕。//load 事件
一句话就是:请求HTML,然后顺带将HTML依赖的JS/CSS/iconfont等其他资源一并请求过来。
那么优化网页的加载速度,最本质的方式就是:减少请求数量 与 减小请求大小。

减少请求数量

1、将小图标合并成sprite图或者iconfont字体文件
2、用base64减少不必要的网络请求
3、图片延迟加载
4、JS/CSS按需打包
5、延迟加载ga统计
6、等等...

减小请求大小

1、JS/CSS/HTML压缩
2、gzip压缩
3、JS/CSS按需加载
4、图片压缩,jpg优化
5、webp优化 & srcset优化
6、等等...

JS/CSS按需打包JS/CSS按需加载是两个不同的概念:
JS/CSS按需打包是预编译发生的事情,保证只打包当前页面相关的逻辑。
JS/CSS按需加载是运行时发生的事情,保证只加载当前页面第一时间使用到的逻辑。

接下来我们将结合两个本质的优化方式介绍具体的实践方法。

如何减少请求数量?

1、合并图标,减少网络请求

合并图标是减少网络请求的常见的优化手段,网页中的小图标特征是体积小、数量多,而浏览器同时发起的并行请求数量又是有限制的,所以这些小图标会严重的影响网页的加载速度,阻碍关键内容的请求和呈现

sprite图

合并sprite图是慢工细活儿,并没有特别大的技术含量,但却是每个前端开发都必须掌握的技术。
刚入门的前端直接手动切图拼图即可。
经验丰富的前端可以尝试利用构建工具实现自动化,推荐使用。gulp.spritesmith插件

// 构建视图文件
gulp.task('sprites', function() {
    var spriteData = gulp.src(config.src)
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(newer(config.imgDest))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(spritesmith({
            cssName: 'sprites.css',
            imgName: 'sprites.png',
            cssTemplate: path.resolve('./gulp/lib/template.css.handlebars')
        }));

    var imgStream = spriteData.img
        .pipe(buffer())
        .pipe(gulp.dest(config.imgDest));

    var cssStream = spriteData.css
        .pipe(gulp.dest(config.cssDest));

    return merge([imgStream, cssStream]);
});

sprite图不适合无线端的响应式场景,所以越来越作为一个备用方案。

iconfont字体文件

iconfont字体文件是用字体编码的形式来实现图标效果,既然是文字,那就可以随意设置颜色设置大小,相对来说比sprite方案更好。但是它只适用于纯色图标。推荐使用 阿里巴巴矢量图标库

2、用base64减少不必要的网络请求


base64码兼容性

上文提到的sprite图和iconfont字体文件,对于有些场景并不适合,比如:
1、小背景图,无法放到精灵图中,通常循环平铺小块来设置大背景。
2、小gif图,无法放到精灵图中,发请求又太浪费。


base64使用场景

注意:cssnano压缩css的时候,对于部分规则的base64 uri不能识别,会出现误伤,如下图,cssnano压缩的时候会将//压缩为/


cssnano压缩base64

原因是:cssnano会跳过data:image/data:application后面的字符串,但是不会跳过data:img,所以如果你使用的工具生成的是data:img,建议换工具或者直接将其修改为data:image

3、图片延迟加载

图片是网页中流量占比最多的部分,也是需要重点优化的部分。
图片延迟加载的原理就是先不设置img的src属性,等合适的时机(比如滚动、滑动、出现在视窗内等)再把图片真实url放到img的src属性上。更多内容请移步上一篇博文: 图片延迟加载方案

固定宽高值的图片

固定宽高值的图片延迟加载比较简单,因为宽高值都可以设置在css中,只需考虑src的替换问题,推荐使用lazysizes

// 引入js文件
<script src="lazysizes.min.js" async=""></script>

// 非响应式 例子
<img src="" data-src="image.jpg" class="lazyload" />

// 响应式 例子,自动计算合适的图片
<img
    data-sizes="auto"
    data-src="image2.jpg"
    data-srcset="image1.jpg 300w,
    image2.jpg 600w,
    image3.jpg 900w" class="lazyload" />
// iframe 例子
<iframe frameborder="0"
    class="lazyload"
    allowfullscreen=""
    data-src="//www.youtube.com/embed/ZfV-aYdU4uE">
</iframe>

注意:浏览器解析img标签的时候,如果src属性为空,浏览器会认为这个图片是坏掉的图,会显示出图片的边框,影响市容。


第一块是初始状态,第四块是成功状态,第二块第三块是影响市容的状态

lazysizes延迟加载过程中会改变图片的class:默认lazyload,加载中lazyloading,加载结束:lazyloaded。结合这个特性我们有两种解决上述问题办法:
1、设置opacity:0,然后在显示的时候设置opacity:1。

// 渐现 lazyload
.lazyload,
.lazyloading{
    opacity: 0;
}
.lazyloaded{
    opacity: 1;
    transition: opacity 500ms; //加上transition就可以实现渐现的效果
}

2、用一张默认的图占位,比如1x1的透明图或者灰图。

<img class="lazyload" 
    src="data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAAA
       AACH5BAEKAAEALAAAAAABAAEAAAICTAEAOw==" 
    data-src="真实url" 
    alt="<%= article.title %>">

此外,为了让效果更佳,尤其是文章详情页中的大图,我们可以加上loading效果。

.article-detail-bd {
    .lazyload {
        opacity: 0;
    }
    .lazyloading {
        opacity: 1;
        background: #f7f7f7 url(/images/loading.gif) no-repeat center;
    }
}
固定宽高比的图片

固定宽高比的图片延迟加载相对来说复杂很多,比如文章详情页的图片,由于设备的宽度值不确定,所以高度值也不确定,这时候工作的重心反倒放到了如何确定图片的高度上。
为什么要确定图片的高度呢?因为单个图片的加载是从上往下,所以会导致页面抖动,不仅用户体验很差,而且对于性能消耗很大,因为每次抖动都会触发reflow(重绘)事件,之前的博文 网站性能优化 之 渲染性能 也分析过重绘对于性能的消耗问题。

固定宽高比的图片抖动问题,有下列两种主流的方式可以解决:
1、第一种方案使用padding-top或者padding-bottom来实现固定宽高比。优点是纯CSS方案,缺点是HTML冗余,并且对输出到第三方不友好。

<div style="padding-top:75%">
    <img data-src="" alt="" class="lazyload">
<div>

2、第二种方案在页面初始化阶段利用ratio设置实际宽高值,优点是html干净,对输出到第三方友好,缺点是依赖js,理论上会至少抖动一次。

<img data-src="" alt="" class="lazyload" data-ratio="0.75">

那么,这个padding-top: 75%;data-ratio="0.75"的数据从哪儿来呢?在你上传图片的时候,需要后台给你返回原始宽高值,计算得到宽高比,然后保存到data-ratio上。

好奇心日报采用的第二种方案,主要在于第一种方案对第三方输出不友好:需要对img设置额外的样式,但第三方平台通常不允许引入外部样式。

确定第二种方案之后,我们定义了一个设置图片高度的函数:

// 重置图片高度,仅限文章详情页
function resetImgHeight(els, placeholder) {
    var ratio = 0,
        i, len, width;

    for (i = 0, len = els.length; i < len; i++) {
        els[i].src = placeholder;

        width = els[i].clientWidth; //一定要使用clientWidth
        if (els[i].attributes['data-ratio']) {
            ratio = els[i].attributes['data-ratio'].value || 0;
            ratio = parseFloat(ratio);
        }

        if (ratio) {
            els[i].style.height = (width * ratio) + 'px';
        }
    }
}

我们将以上代码的定义和调用都直接放到了HTML中,就为了一个目的,第一时间计算图片的高度值,降低用户感知到页面抖动的可能性,保证最佳效果。

// 原生代码
<img alt="" 
    data-ratio="0.562500" 
    data-format="jpeg" 
    class="lazyload" 
    data-src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    src="">

// 解析之后的代码
<img alt="" 
    data-ratio="0.562500" 
    data-format="jpeg" 
    class="lazyloaded" 
    data-src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    style="height: 323.438px;">

我们不仅保存了宽高比,还保存了图片格式,是为了后期可以对gif做进一步的优化。

注意事项

1、避免图片过早加载,把临界值调低一点。在实际项目中,并不需要过早就把图片请求过来,尤其是Mobile项目,过早请求不仅浪费流量,也会因为请求太多,导致页面加载速度变慢。
2、为了最好的防抖效果,设置图片高度的JS代码内嵌到HTML中以便第一时间执行。
3、根据图片宽度设置高度时,使用clientWidth而不是width。这是因为Safari中,第一时间执行的JS代码获取图片的width失败,所以使用clientWidth解决这个问题。

4、JS/CSS按需打包

按需打包是webpack独特的优势,如果有需要通过此种方式来管理模块之间的依赖关系,强烈推荐引入!webpack门槛较高,可以看看我之前的博客:
webpack 入门
webpack 模块化机制

好奇心日报是典型的多页应用,为了缓存通用代码,我们使用webpack按需打包的同时,还利用webpack的CommonsChunkPlugin 插件抽离出公用的JS/CSS代码,便于缓存,在请求数量和公用代码的缓存之间做了一个很好的平衡。

5、延迟加载ga统计

async & defer属性

html5中给script标签引入了async和defer属性。
带有async属性的script标签,会在浏览器解析时立即下载脚本同时不阻塞后续的document渲染和script加载等事件,从而实现脚本的异步加载。
带有defer属性的script标签,和async拥有类似的功能。并且他们有可以附带一个onload事件<script src="" defer onload="init()">
async和defer的区别在于:async属性会在脚本下载完成后无序立即执行,defer属性会在脚本下载完成后按照document结构顺序执行。

由于defer和async的兼容性问题,我们通常使用动态创建script标签的方式来实现异步加载脚本,即document.write('<script src="" async></script>');,该方式也可以避免阻塞。

ga统计代码

ga统计代码采用就是动态创建script标签方案。
该方法不阻塞页面渲染,不阻塞后续请求,但会阻塞window.onload事件,页面的表现方式是进度条一直加载或loading菊花一直转。
所以我们延迟执行ga初始化代码,将其放到window.onload函数中去执行,可以防止ga脚本阻塞window.onload事件。从而让用户感受到更快的加载速度。


将ga加载绑定到onload事件上

如何减小请求大小?

1、JS/CSS/HTML压缩

这也是常规手段,就不介绍太多,主要的方式有:
1、通过构建工具实现,比如webpack/gulp/fis/grunt等。
2、后台预编译。
3、利用第三方online平台,手动上传压缩。
无论是第二种还是第三种方式,都有其局限性,第一种方法是目前的主流方式,凭借良好的插件生态,可以实现丰富的构建任务。
在好奇心日报的项目中,我们使用webpack & gulp作为构建系统的基础。

简单介绍一下JS/CSS/HTML压缩方式和一些注意事项

JS压缩

JS压缩:使用webpack的UglifyJsPlugin插件,同时做一些代码检测。

new webpack.optimize.UglifyJsPlugin({
    mangle: {
        except: ['$super', '$', 'exports', 'require']
    }
})
CSS压缩

CSS压缩:使用cssnano压缩,同时使用postcss做一些自动化操作,比如自动加前缀、属性fallback支持、语法检测等。

    var postcss = [
        cssnano({
            autoprefixer: false,
            reduceIdents: false,
            zindex: false,
            discardUnused: false,
            mergeIdents: false
        }),
        autoprefixer({ browers: ['last 2 versions', 'ie >= 9', '> 5% in CN'] }),
        will_change,
        color_rgba_fallback,
        opacity,
        pseudoelements,
        sorting
    ];
HTML压缩

HTML压缩:使用htmlmin压缩HTML,同时对不规范的HTML写法纠正。

// 构建视图文件-build版本
gulp.task('build:views', ['clean:views'], function() {
    return streamqueue({ objectMode: true },
            gulp.src(config.commonSrc, { base: 'src' }),
            gulp.src(config.layoutsSrc, { base: 'src' }),
            gulp.src(config.pagesSrc, { base: 'src/pages' }),
            gulp.src(config.componentsSrc, { base: 'src' })
        )
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(preprocess({ context: { PROJECT: project } }))
        .pipe(gulpif(function(file) {
            if (file.path.indexOf('.html') != -1) {
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        }, htmlmin({
            removeComments: true,
            collapseWhitespace: true,
            minifyJS: true,
            minifyCSS: true,
            ignoreCustomFragments: [/<%[\s\S]*?%>/, 
                                    /<\?[\s\S]*?\?>/, 
                                    /<meta[\s\S]*?name="viewport"[\s\S]*?>/]
        })))
        .pipe(gulp.dest(config.dest));
});

某个第三方平台要求<meta name="viewport" content="width=device-width, minimum-scale=1.0, maximum-scale=1.0, initial-scale=1.0, user-scalable=no">必须写成小数点格式,而htmlmin默认会将小数格式化为整数,所以额外添加了排除项:/<meta[\s\S]*?name="viewport"[\s\S]*?>/。到现在都没懂这个第三方平台咋想的!

条件编译

由于好奇心日报项目较多,我们费了很大的心思抽离出前端项目,实现了前后分离。但有些场景下,我们为了将相关代码维护在一个文件中,同时又针对不同项目执行不同的逻辑,这时候,强烈推荐使用 gulp-preprocess插件 来实现条件编译。


条件编译

2、gzip压缩

gzip压缩也是比较常规的优化手段。前端并不需要做什么实际的工作,后台配置下服务器就行,效果非常明显。如果你发现你的网站还没有配置gzip,那么赶紧行动起来吧。

gzip压缩原理

如果浏览器支持gzip压缩,在发送请求的时候,请求头中会带有Accept-Encoding:gzip。然后服务器会将原始的response进行gzip压缩,并将gzip压缩后的response传输到浏览器,紧接着浏览器进行gzip解压缩,并最终反馈到网页上。


支持gzip压缩的请求头
gzip压缩效果

那么gzip压缩的效果有多明显呢?保守估计,在已经完成JS/CSS/HTML压缩的基础上,还能降低60-80%左右的大小。


gzip压缩效果

但需要注意,gzip压缩会消耗服务器的性能,不能过度压缩。
所以推荐只对JS/CSS/HTML等资源做gzip压缩。图片的话,托管到第三方的图片建议开启gzip压缩,托管到自己应用服务器的图片不建议开启gzip压缩。

3、JS/CSS按需加载

和前面提到的按需打包不同。
JS/CSS按需打包是预编译发生的事情,保证只打包当前页面相关的逻辑。
JS/CSS按需加载是运行时发生的事情,保证只加载当前页面第一时间使用到的逻辑。

那么怎么实现按需加载呢?好奇心日报使用webpack提供的requirerequire.ensure方法来实现按需加载,值得一提的是,除了指定的按需加载文件列表,webpack还会自动解析回调函数的依赖及指定列表的深层次依赖,并最终打包成一个文件。


webpack按需加载

上诉代码的实现效果是:只有当点击登录按钮的时候,才会去加载登录相关的JS/CSS资源。资源在加载成功后自动执行。

4、图片压缩,jpg优化

托管到应用服务器的图片压缩

可以手动处理,也可以通过gulp子任务来处理。
手动处理的话,推荐一个网站 tinypng ,虽然是有损压缩,但压缩效果极好。
gulp子任务处理的话,推荐使用gulp-imagemin插件,自动化处理,效果也还不错。

// 图片压缩
gulp.task('images', function() {
    return gulp.src(config.src)
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(newer(config.dest))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(imagemin()) // 压缩
        .pipe(gulp.dest(config.dest));
});
托管到第三方平台的图片压缩

比如七牛云平台,他们会有一套专门的方案来对图片压缩,格式转换,裁剪等。只需要在url后面加上对应的参数即可,虽然偶尔会有一些小bug,但整体来说,托管方案比用自家应用服务器方案更优。


改变参数,实现不同程度的压缩
jpg优化

除了对图片进行压缩之外,对透明图床没有要求的场景,强烈建议将png转换为jpg,效果很明显!
如下图,将png格式化为jpg格式,图片相差差不多8倍!


png转jpg,体积相差八倍


再次强调,可以转换成jpg的图片,强烈建议转换成jpg!

5、webp优化 & srcset优化

webp优化

粗略看一眼,卧槽,兼容性这么差,也就安卓浏览器及chrome浏览器对它的支持还算给力。


webp兼容性

另一方面,webp优化能在jpg的基础上再降低近50%的大小。其优化效果明显。此外,如果浏览器支持webpanimation,还能对gif做压缩!


普通图片webp优化

gif图片优化

兼容性差,但效果好!最终好奇心决定尝试一下。
1、判断浏览器对webp及webpanimation的兼容性。
2、如果浏览器支持webp及webpanimation,将其替换成webp格式的图片。

鉴于浏览器对webp的支持比较局限,我们采用渐进升级的方式来优化:对于不支持webp的浏览器,不做处理;对于支持webp的浏览器,将图片src替换成webp格式。
那么如何判断webp兼容性呢?

// 检测浏览器是否支持webp
// 之所以没写成回调,是因为即使isSupportWebp=false也无大碍,但却可以让代码更容易维护
(function() {
    function webpTest(src, name) {
        var img = new Image(),
            isSupport = false,
            className, cls;

        img.onload = function() {
            isSupport = !!(img.height > 0 && img.width > 0);

            cls = isSupport ? (' ' + name) : (' no-' + name);
            className = document.querySelector('html').className
            className += cls;

            document.querySelector('html').className = className.trim();
        };
        img.onerror = function() {
            cls = (' no-' + name);
            className = document.querySelector('html').className
            className += cls;

            document.querySelector('html').className = className.trim();
        };

        img.src = src;
    }

    var webpSrc = 'data:image/webp;base64,UklGRiQAAABXRUJQVlA4IBgAAAAwAQCdASoB\
                AAEAAwA0JaQAA3AA/vuUAAA=',
        webpanimationSrc = 'data:image/webp;base64,UklGRlIAAABXRUJQVlA4WAoAAAA\
                            SAAAAAAAAAAAAQU5JTQYAAAD/////AABBTk1GJgAAAAAAAAAAAA\
                            AAAAAAAGQAAABWUDhMDQAAAC8AAAAQBxAREYiI/gcA';

    webpTest(webpSrc, 'webp');
    webpTest(webpanimationSrc, 'webpanimation');
})();

借鉴modernizr,实现了检测webp/webpanimation兼容性的函数,从代码中可以看出,检测原理就是模拟下载对应格式的图片,在异步函数中可以得到兼容性结果。

接下来就是替换url为webp格式

// 获取webp格式的src
function _getWebpSrc(src) {
    var dpr = Math.round(window.devicePixelRatio || 1),
        ratio = [1, 1, 1.5, 2, 2, 2],
        elHtml = document.querySelector('html'),
        isSupportWebp = (/(^|\s)webp(\s|$)/i).test(elHtml.className),
        isSupportWebpAnimation = (/(^|\s)webpanimation(\s|$)/i).test(elHtml.className),
        deviceWidth = elHtml.clientWidth,
        isQiniuSrc = /img\.qdaily\.com\//.test(src),
        format = _getFormat(src),
        isGifWebp, isNotGifWebp, regDetailImg;

    if (!src || !isQiniuSrc || !format || format == 'webp') {
        return src;
    }

    isNotGifWebp = (format != 'gif' && isSupportWebp);
    isGifWebp = (format == 'gif' && isSupportWebpAnimation);

    // 根据屏幕分辨率计算大小
    src = src.replace(/\/(thumbnail|crop)\/.*?(\d+)x(\d+)[^\/]*\//ig, function(match, p0, p1, p2) {
        if(dpr > 1){
            p1 = Math.round(p1 * ratio[dpr]);
            p2 = Math.round(p2 * ratio[dpr]);

            match = match.replace(/\d+x\d+/, p1 + 'x' + p2)
        }

        return match;
    });

    if(isNotGifWebp || isGifWebp) {
       // 替换webp格式,首页/列表页
        src = src.replace(/\/format\/([^\/]*)/ig, function(match, p1) {
            return '/format/webp';
        });
    }
}
注意事项

1、window的屏幕像素密度不一定是整数,mac浏览器缩放之后,屏幕像素密度也不是整数。所以获取dpr一定要取整:dpr = Math.round(window.devicePixelRatio || 1);
2、ratio = [1, 1, 1.5, 2, 2, 2]表示:1倍屏使用1倍图,2倍屏使用1.5倍图,3倍屏以上都用2倍图。这儿的规则可以按实际情况来设置。
3、webp优化更适合托管到第三方的图片,简单修改参数就可以获取不同的图片。


devicePixelRatio兼容性
srcset兼容性

srcset兼容性

如上所述,在对webp优化的时候,我们顺道模拟实现了srcset:根据屏幕像素密度来设置最适合的图片宽高。
lazysizes原本提供了srcset选项,也可以借用lazysizes的方案来实现srcset,有兴趣的可以去看看源码。

又到总结的时候了?

本博客围绕好奇心日报的具体实践,在优化页面加载速度方面的做了一系列思考。整体来说,涉及的知识面比较广:包括webpack & gulp的构建系统、图片的webp优化、服务器的gzip配置、浏览器的加载顺序、图片延迟加载方案等等。

文中提到的gulp子任务,后续也会有一系列好奇心日报项目的相关实践,会覆盖gulp子任务的设计思路,构建系统的架构,以及具体子任务的剖析和讲解,敬请关注。

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原创文章,未经允许,严禁转载

性能优化