前端学习系列（11）：前端性能优化实战

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前端学习系列（11）：前端性能优化实战

一、回顾与引入

在之前的学习中，我们深入探究了Vue、React、Angular等前端框架的进阶知识，包括组件通信、状态管理、服务与路由等。然而，构建一个功能丰富的前端应用只是第一步，优化其性能同样关键。在当今快节奏的互联网环境下，用户对页面加载速度和响应性能的要求越来越高。本期我们将聚焦前端性能优化，从多个维度探讨提升前端应用性能的实战方法。

二、前端性能指标及评估工具的使用

2.1 重要的前端性能指标

首次内容绘制（FCP）：指浏览器从开始加载页面到首次将任何文本、图像（包括背景图像）、非空白的canvas或SVG渲染到屏幕上的时间。它反映了页面开始呈现内容的速度。
最大内容绘制（LCP）：测量视口内可见的最大图像或文本块完成渲染的时间。这个指标能更好地反映页面的主要内容加载完成的时间，是用户感知页面加载速度的重要指标。
首次输入延迟（FID）：测量从用户首次与页面交互（如点击链接、按钮等）到浏览器实际能够开始处理该交互的时间。较低的FID意味着页面响应迅速，用户体验更好。
累积布局偏移（CLS）：测量页面在加载过程中发生的意外布局变化。布局偏移会让用户分心，良好的页面设计应尽量减少CLS，确保页面元素稳定显示。

2.2 常用的性能评估工具

Google PageSpeed Insights：这是一个免费的在线工具，它可以分析网页的性能，并提供优化建议。它会给出桌面和移动设备上的性能得分，以及详细的性能指标数据和优化提示。
Chrome DevTools：是Chrome浏览器自带的强大开发者工具。其中的“Performance”面板可以记录和分析页面的加载过程，展示各个阶段的时间消耗，包括网络请求、脚本执行、渲染等。通过它可以深入了解页面性能瓶颈所在。
Lighthouse：同样集成在Chrome DevTools中，也可以作为独立的命令行工具使用。它可以对页面的性能、可访问性、最佳实践、SEO等方面进行全面评估，并生成详细的报告和优化建议。

三、代码层面的性能优化

3.1 压缩和合并代码

CSS和JavaScript压缩：使用工具如UglifyJS、Terser来压缩JavaScript代码，去除代码中的空格、注释和不必要的字符，减小文件体积。对于CSS，可以使用cssnano等工具进行压缩。例如，在构建项目时，可以通过配置Webpack等打包工具，在生产环境中自动进行代码压缩。

// Webpack配置示例，使用TerserPlugin压缩JavaScript
const TerserPlugin = require('terser - webpack - plugin');

module.exports = {
  optimization: {
    minimizer: [
      new TerserPlugin()
    ]
  }
};

代码合并：将多个CSS和JavaScript文件合并成一个文件，减少浏览器的HTTP请求次数。在Webpack中，可以通过配置entry和output来实现代码合并。

// Webpack配置合并多个入口文件
module.exports = {
  entry: {
    main: ['./src/index.js', './src/utils.js']
  },
  output: {
    filename: 'bundle.js',
    path: path.resolve(__dirname, 'dist')
  }
};

3.2 懒加载和按需加载

组件懒加载：在Vue、React等框架中，可以使用懒加载技术来优化组件加载。例如，在React中使用React.lazy和Suspense来实现组件的懒加载。

import React, { lazy, Suspense } from'react';

const LazyComponent = lazy(() => import('./LazyComponent'));

const App = () => {
  return (
    <div>
      <Suspense fallback={<div>Loading...</div>}>
        <LazyComponent />
      </Suspense>
    </div>
  );
};

export default App;

按需加载资源：对于一些不常用的资源，如大型脚本、图片等，可以采用按需加载的方式。例如，当用户滚动到页面的某个区域时，再加载该区域的图片。

// 监听滚动事件，按需加载图片
window.addEventListener('scroll', function () {
  const images = document.querySelectorAll('img[data - lazy]');
  images.forEach(function (image) {
    if (isInViewport(image)) {
      image.src = image.dataset.lazy;
      image.removeAttribute('data - lazy');
    }
  });
});

function isInViewport(element) {
  const rect = element.getBoundingClientRect();
  return (
    rect.top >= 0 &&
    rect.left >= 0 &&
    rect.bottom <= (window.innerHeight || document.documentElement.clientHeight) &&
    rect.right <= (window.innerWidth || document.documentElement.clientWidth)
  );
}

四、资源加载方面的优化

3.1 图片优化

选择合适的图片格式：根据图片的特点选择合适的格式。例如，对于简单的图标和图形，使用SVG格式，它具有无损缩放和体积小的优点；对于照片类图片，优先考虑JPEG格式，同时可以通过调整压缩率来平衡图片质量和文件大小；对于需要透明背景的图片，使用PNG格式。
图片压缩：使用工具如ImageOptim、TinyPNG等对图片进行压缩，去除图片中的冗余信息。在项目构建过程中，也可以集成图片压缩插件，如image - webpack - loader。

// Webpack配置使用image - webpack - loader压缩图片
module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.(png|jpg|gif|svg)$/,
        use: [
          {
            loader: 'file - loader',
            options: {
              name: '[name].[ext]',
              outputPath: 'images/'
            }
          },
          {
            loader: 'image - webpack - loader',
            options: {
              mozjpeg: {
                progressive: true,
                quality: 65
              },
              optipng: {
                enabled: false
              },
              pngquant: {
                quality: [0.65, 0.90],
                speed: 4
              },
              gifsicle: {
                interlaced: false
              },
              webp: {
                quality: 75
              }
            }
          }
        ]
      }
    ]
  }
};

3.2 字体优化

按需加载字体：只加载页面中实际使用的字体子集，减少字体文件的大小。可以使用工具如Font Squirrel的Webfont Generator来生成自定义的字体文件。
使用字体加载器：使用FontFaceObserver等字体加载器来确保字体在页面上正确显示，避免字体闪烁问题。

import FontFaceObserver from 'fontfaceobserver';

const font = new FontFaceObserver('Open Sans');

font.load().then(() => {
  document.documentElement.classList.add('font - loaded');
}).catch(() => {
  console.log('字体加载失败');
});

五、页面渲染方面的优化

3.1 减少重排和重绘

批量修改DOM：避免频繁地修改DOM元素的样式和属性，尽量批量进行修改。例如，先将元素从DOM树中移除，修改完后再添加回去。

// 批量修改DOM示例
const element = document.getElementById('myElement');
const parent = element.parentNode;

// 移除元素
parent.removeChild(element);

// 修改元素样式
element.style.width = '200px';
element.style.height = '200px';

// 重新添加元素
parent.appendChild(element);

使用transform和opacity进行动画：transform和opacity属性在进行动画时不会触发重排，只会触发合成层的重绘，性能较好。

/* 使用transform进行动画 */
.element {
  transition: transform 0.3s ease - in - out;
}

.element:hover {
  transform: scale(1.1);
}

3.2 优化CSS加载顺序

关键CSS内联：将首屏渲染所需的关键CSS内联到HTML文件中，减少外部CSS文件的请求，加快首屏渲染速度。可以使用工具如Critical来提取关键CSS。
异步加载非关键CSS：对于非首屏所需的CSS文件，可以使用rel="preload"或media="print"等方式进行异步加载，避免阻塞页面渲染。

<!-- 异步加载非关键CSS -->
<link rel="preload" href="styles.css" as="style" onload="this.rel='stylesheet'">
<noscript><link rel="stylesheet" href="styles.css"></noscript>