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高性能JavaScript之加载和执行

日期：2018-09-21点击：321

JS在浏览器中的性能，可以认为是开发者所面临的最重要的可行性问题。这个问题因JS的阻塞特性变得复杂，也就是说当浏览器在执行JS代码时，不能同时做其他任何事情。事实上，大多数浏览器都使用单一进程来处理UI（用户界面）更新和JavaScript脚本执行，所以同一时刻只能做其中一件事情。JS执行过程耗时越久，浏览器等待响应用户输入的时间就越长。

 

从基础层面来说，这意味着<script>标签每次出现都霸道地让页面等待脚本的解析和执行。无论当前的JS代码是内嵌的还是在外链文件中,页面的下载和渲染都必须停下来等待脚本的执行完成。这在页面生存周期中是必要的，因为脚本执行过程中可能会修改页面的内容。一个典型的例子就是在页面中使用document.write()(经常用来显示广告)。

例如:

<html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <title>Script Example</title> </head> <body> <p> <script> document.write("The date is "+(new Date()).toDateString()); </script> </p> </body> </html>

 

当浏览器遇到<script>标签时，当前的HTML页面无从获知JS是否会向<p>标签添加内容，或引入其他元素，或关闭该标签。因此，这时浏览器会停滞处理页面，先执行JS代码，然后再继续解析和渲染页面。同样的情况也发生在使用src的属性加载JS的过程中，浏览器必须先花时间下载外链文件中的代码，然后解析并执行它。在这个过程中，页面渲染和用户交互完全被阻塞了。

 

1.1脚本位置

这里先说说HTML4规范，HTML4规范指出<script>标签可以放在HTML文档的<head>或<body>中，并允许出现多次。按照惯例，<script>标签用来加载出现在<head>中的外链JS文件中，挨着的<link>标签用来加载外部CSS文件或其他页面元信息。也就是说，把与样式和行为有关的脚本放在一起，并先加载它们，使得页面能够显示正确的外观和交互。

例如:

<html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <title>Script Example</title> <script src="file1.js"></script> <script src="file2.js"></script> <script src="file3.js"></script> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css"> </head> <body> <p> Hello World </p> </body> </html>

 

这些看似正常的代码实际上有十分严重的性能问题:在<head>中加载了三个JS文件。由于脚本会阻塞页面的渲染，直到它们全部下载并执行完成后，页面的渲染才会继续。

因此页面的性能问题会很明显。请记住，浏览器在解析到<body>标签之前，不会渲染页面的任何部分。把脚本放到页面顶部将会导致明显的延迟，通常表现为显示空白页面，用户无法浏览内容，也无法与页面进行交互。

所以通常建议像JS脚本一般都放在</body>前,也就是页面最底下，而CSS文件放在<head></head>之间。虽然说CSS文件过大也会导致延迟，但是这种延迟是可以接受的，如果是JS脚本与CSS脚本放在<head></head>之间如上面的代码所示，那样的话，延迟会显得十分明显。因此推荐<script>标签尽可能放到<body>标签底部，</body>标签之前,以尽量减少对整个页面下载的影响。

例如:

<html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <title>Script Example</title> <link rel="stylesheet" type="text/css" href="style.css"> </head> <body> <p> Hello World </p> <script src="file1.js"></script> <script src="file2.js"></script> <script src="file3.js"></script> </body> </html>

 

记得在《高性能网站建设》这本书，其中提到的建议之一:就是将脚本放在底部。

 

1.2组织脚本

由于每个<script>标签初始下载时，都会阻塞页面渲染，所以减少页面包含的<script>标签数量有助于改善这一情况。这不仅仅针对外链脚本，内嵌脚本的数量同样也要限制。浏览器在解析HTML页面的过程中每遇到一个<script>标签，都会因执行脚本而导致一定的延时，因此最小延迟时间将会明显改善页面的总体性能。

 

一般情况下，组织脚本不单单是将JS文件中的注释或者其他无关紧要的内容去掉，而且也要将其压缩，通过YUI或者是将多个JS文件合并压缩成一个大的JS文件。只需引用一个<script>标签，就可以减少性能的损耗(主要是减少了因加载多个脚本导致的延时)。多个合并压缩成一个大的JS文件，并将其放在CDN中并引入也是可以的。

 

1.3无阻塞脚本

JS倾向于阻止浏览器的某些处理过程，如HTTP请求和用户界面更新，这是开发者所面临的最显著的性能问题。减少JS文件大小并限制HTTP请求数仅仅是创建响应迅速的Web应用的第一步。Web应用的功能越丰富，所需要的JS代码就越多，所以精简源代码不总是可行的。尽管下载单个较大的JS文件只产生一个HTTP请求，却会锁死浏览器一大段时间。为了避免这种情况，你需要向页面中逐步加载JS文件，这样做在某种程度上来说不会阻塞浏览器。

无阻塞脚本的秘诀在于，在页面加载完成后才加载JS代码。用专业术语来说，这意味着在window对象中的load事件触发后再下载脚本。有多种方式可以实现这一效果。

 

1.3.1延迟脚本

HTML4为<script>标签定义了一个扩展属性:defer。Defer属性指明本元素所含的脚本不会修改DOM，因此代码能安全地延迟执行。该属性只有IE4和FireFox3.5+的浏览器支持，所以它不是一个理性的跨浏览器解决方案。在其他浏览器中，defer属性会被直接忽略，因此<script>标签会以默认的方式处理(即会造成阻塞)。然而，如果你的目标浏览器支持的话，这仍然是个有用的解决方案。

带有defer属性的<script>标签可以放置在文档的任何位置。对应JS文件将页面解析到<script>标签时开始下载，但并不会执行，直到DOM加载完成(onload事件被触发前)。当一个带有defer属性的JS文件下载时，它不会阻塞浏览器的其他进程，因此这类文件可以与页面中的其他资源并行下载。

任何带有defer属性的<script>元素在DOM完成加载之前都不会被执行，无论内嵌或外链脚本都是如此。

例如:

 

<html> <head> <meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"> <title>Script Example</title> </head> <body> <script defer> alert("defer"); </script> <script> alert("script"); </script> <script> window.onload=function(){ alert("load"); } </script> </body> </html>

 

这段代码在页面处理过程中会弹出三次提示框。不支持defer属性的浏览器的弹出属性是"defer"、"script"、"load"。而在支持defer属性的浏览器上，弹出的顺序是:"script"、"defer"、"load"。请注意,带有defer属性的<script>元素不是跟在第二个后面执行，而是在onload事件处理器执行之前被调用。

当然了，目前我在我自己电脑上执行了上述代码，基本都不支持defer,可能需要更低的版本才能支持。

 

1.3.2动态脚本元素

通过文档对象模型，你几乎可以用JS动态创建HTML中的所有内容。其根本在于，<script>标签与页面中的其他元素并无差异:都能通过DOM引用，都能在文档中移动、删除、甚至被创建。用标准的DOM方法可以非常容易地创建一个新的<script>元素。

 

13.3XMLHttpRequest脚本注入

另外一种无阻塞加载的脚本方法是使用XMLHttpRequest对象获取脚本并注入页面中。此技术会先创建一个XHR对象，然后用它下载JS文件，最后通过创建动态<script>元素将代码注入页面中。

var xmlhttp; if (window.XMLHttpRequest) {// code for IE7+, Firefox, Chrome, Opera, Safari xmlhttp=new XMLHttpRequest(); } else {// code for IE6, IE5 xmlhttp=new ActiveXObject("Microsoft.XMLHTTP"); } xmlhttp.onreadystatechange=function() { if (xmlhttp.readyState==4 && xmlhttp.status==200) { document.getElementById("myDiv").innerHTML=xmlhttp.responseText; } } xmlhttp.open("GET","test.js",true); xmlhttp.send(); }

 

这段代码发送一个GET请求获取test.js文件。事件处理函数onReadyStateChange检查readyState是否为4，同时校验HTTP状态码是否有效(200表示有效响应，304意味着从缓存中读取)。

这种方法主要优点是:你可以下载JS代码但不立即执行。由于代码是在<script>标签之外返回的，因此它下载后不会自动执行，这使得你可以把脚本的执行推行到你准备好的时候。另一个优点是，同样的代码再所有的主流浏览器中无一例外都能正常工作。

这种方法的主要局限性是JS文件必须与所请求的页面处于相同的域，这意味着JS文件不能从CDN下载。因此大型Web应用通常不会采用XHR脚本注入。

 

1.3.4推荐的无阻塞模式

向页面中添加大量JS的推荐做法只需两步:先添加动态加载所需的代码，然后加载初始化页面所需的剩下的代码。因为第一部分的代码尽量精简，甚至可能只包含loadScript()函数，它下载执行都很快，所以不会对页面有太多影响。一旦初始代码就位，就用它来加载剩余的JS。

例如:

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

 

把这段代码加载放在</body>闭合标签之前。这样做有几个好处：

(1)确保JS执行过程中不会阻碍其他内容显示;

(2)当第二个JS文件完成下载时，应用所需的所有DOM结构已经创建完毕,并做好交互准备,从而避免了需要另一个事件(比如window.onload)来检测页面是否准备好。

 

小结:

管理浏览器中的JS代码是个棘手的问题，因为代码执行过程中会阻塞浏览器的其他进程，比如用户界面绘制。每次遇到<script>标签，页面都必须停下了等待代码下载(如果是外链文件)并执行，然后继续处理其他部分。尽管如此，还是有几种方法能减少JS对性能的影响:

（1）</body>闭合标签之前，将所有的<script>标签放到页面底部。这能确保在脚本执行前，页面已经完成渲染;

（2）合并脚本。页面中的<script>标签越少，加载也就越快，响应也就越迅速。无论是外链还是内嵌脚本都是如此;

（3）有多种无阻塞下载JS的方法:

a.使用<script>的defer属性(注意:高版本浏览器不支持);

b.动态创建<script>元素来下载并执行代码;

c.使用XHR对象下载JS代码并注入页面中;

通过以上策略，可以极大的提高那些需要使用大量JS的Web应用的实际性能。

 

我的感触:

全文本质其实这么几个?

1.JS脚本放置最底下(避免延迟导致渲染效果差);

2.合并代码,将大量JS合并和压缩为一个JS文件，本质上减少HTTP请求，同时也减少并行下载带来的延迟;

做到上述两点Web应用的性能也会得到很大程度上的提升，特别是做到2,2也正说明了webpack或者gulp流行的重要原因。

原文链接：https://yq.aliyun.com/articles/645047
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