面试官：如何减少页面卡顿？

关于本文

译者：@刘刚

译文：https://juejin.cn/post/7159807927908302884

原文：https://web.dev/articles/optimize-long-tasks?hl=zh-cn

哈喽，大家好，我是Fine。如何减少页面卡顿也是老生常谈的问题了，今天给大家分享一篇关于如何减少页面卡顿的优秀译文。

正文

本文可以说是巧用 “ 火焰图 ” 快速分析链路性能的姊妹篇，欢迎_点赞、关注_，也欢迎对其中的内容_评论_，您的_点赞_是我持续不断更文的动力。

经常听人说，“不要阻塞主线程”，或者“减少长耗时"，该如何做呢？

聊网站性能的文章有很多，通常为了提高js性能，避不开这两点：

• 不要阻塞主线程

• 减少长耗时

该怎么做呢？很明显，精简js代码有好处，但更少的代码量是否就一定意味着用户界面的体验会更顺畅？可能会，但也可能恰恰相反。

要弄懂优化js中任务的重要性，首先需要了解什么是任务、任务的角色以及浏览器的任务处理机制。

浏览器中的任务

浏览器执行的任务之间是相互独立的，像页面渲染，html和css的解析，以及执行js代码都属于任务的范畴。虽然开发者不能直接控制这些任务，但毫无疑问的是，浏览器中的任务主要源自开发者编写和部署的代码。

image.png

上图中的任务便是chrome DevToos性能剖析中_点击_事件触发的。从图中能看到，任务在顶端，任务下面列出了点击事件、调用的函数，此外还调用很多其他方法。

任务能影响性能的方式很多，比如在打开网站时下载js代码，浏览器会把任务放到队列中不执行，而是准备解析和编译js而防止阻塞js。之后网站上的任务才会因为用户交互驱动事件处理器、js动画以及分析收集的后台活动等js活动而触发。（web worker这种情况例外）

什么是主线程？

浏览器绝大多的任务都发生在_主线程_，其主线程名称的由来也主要是因为：几乎所有js都在主线程运行。

主线程每次_只能处理一个任务_，当任务耗时超过特定时间，比如_50ms_就会被归类为_长耗时_。如果发生长耗时时存在用户交互，或者关键渲染更新时，浏览器就会延后再处理用户交互，这会直接导致用户交互或者渲染出现延迟。

谷歌性能剖析中的长耗时如图所示，一般会在任务角上用红色三角形标出来，其中被阻塞的任务部分用红色细斜条纹标出来（如上图所示）。

优化_长耗时_，意味着将单个长耗时任务拆解成几个耗时相对短的小任务，可以查看下图。

在上图中能看到单个长任务和被拆分成了5个短任务。

为什么需要拆分任务非常重要？因为拆分长任务后，浏览器就有了更多的机会，可以去处理优先级别更高的工作，其中就包括用户交互行为。

如果任务非常长，浏览器对用户交互的展示如图所示，这时候浏览器就没法_快速_处理用户交互，但拆分长任务后的从图中能看到效果就不一样。

因为_长任务_的缘故，用户交互产生的事件处理就必须排队，等待长任务执行完后才能执行。这个时候就会导致用户交互的_延迟_。当拆分成较短的任务后，事件处理器就有机会更快的触发。 因为事件处理器能够在短任务之间得以执行，也就比长任务耗时更短。在长耗时的图片中，用户可能就会感到_卡顿_；长任务拆分后，用户可能就感觉体验很_流畅_。

然而问题来了，那就是 _减少长耗时_到底该怎么做，_不要阻塞主线程_写的也不够明确。这篇文章便为你解开这些神秘的面纱。

任务管理策略

软件架构中有时候会将一个任务拆分成多个函数，这不仅能增强代码可读性，也让项目更容易维护，当然这样也更容易写测试。

function saveSettings () {
  validateForm();
  showSpinner();
  saveToDatabase();
  updateUI();
  sendAnalytics();
}

在上面的例子中，该函数saveSettings调用了另外5个函数，包括验证表单、展示加载的动画、发送数据到后端等。理论上讲，这是很合理的架构。如果需调试这些功能，也只需要在项目中查找每个函数即可。

然而，这样也有问题，就是js并不是为每个方法开辟一个单独的任务，因为这些方法都包含在saveSetting这个函数中，也就是说这五个方法在一个任务中执行

重点提示

js遵循执行才编译的原理，也就是说，只有一个任务结束才会执行下一个任务，而且不论这个任务会阻塞主线程多久。

saveSetting这个函数调用5个函数，这个函数的执行看起来就像一个特别长的长的任务。

在很多场景中，单个函数耗时可能会超过50ms，从而使得整体任务耗时更长。如果测试场景比较差，特别是在“资源受限”场景下测试的设备，每个函数可能耗时都会更久。接下来，将会分享优化的策略。

使用代码延迟任务执行

为了拆分长任务，开发者经常使用定时器_setTimeout_。通过把方法传递给_setTimeout_，也就等同于重新创建了一个新的任务，延迟了回调的执行，而且使用该方法，_即便是将delay时间设定成0，也是有效的_。

function saveSettings () {
  // Do critical work that is user-visible:
  validateForm();
  showSpinner();
  updateUI();

  // Defer work that isn't user-visible to a separate task:
  setTimeout(() => {
    saveToDatabase();
    sendAnalytics();
  }, 0);
}

如果需执行的函数先后关系是很明确，这个方法会非常有效，然而并不是所有场景都能使用这个方法。比如，如需要在循环中处理大数据量的数据，这个任务的耗时可能就会非常长（假设有数百万的数据量）

function processData () {
  for (const item of largeDataArray) {
    // Process the individual item here.
  }
}

此时，使用_setTimeout_就会出错，因为效率原因无法实行，而且虽然单独处理每个数据耗时很短，但整个数组可能花费特别长的时间。综合来看，setTimeout就不能算是特别有效的工具。

除了setTimeout的方式，确有一些api能够允许延迟代码到随后的任务中执行。其中一个方式便是使用postMessage替代定时器；也可以使用requestIdleCallback，但是需要注意这个api编排的任务的优先级别最低，而且只会在浏览器空闲时才会执行。当主线程繁忙时，通过requestIdleCallback这个api编排的任务可能永远不会执行。

使用async、await来创造让步点

在本文会出现一个新词让步，这个词的定义、用法和意义可以通过代码和介绍进行阐述。

重点提示

当_让步_于主线程后，浏览器就有机会处理那些更重要的任务，而不是放在队列中排队。理想状态下，一旦出现用户界面级别的任务，就应该让步给主线程，让任务更快的执行完。让步于主线程让更重要的工作能更快的完成

分解任务后，按照浏览器内部的优先级别划分，其他的任务可能优先级别调整的会更高。一种让步于主线程的方式是配合用了setTimeout的promise。

function yieldToMain () {
  return new Promise(resolve => {
    setTimeout(resolve, 0);
  });
}

注意

尽管这个例子在返回promise中通过setimeout来调用resolve，但此时并不是新开一个任务让promise执行后续代码，而是通过setTimeout调用。因为promise的回调属于微任务，因此不会让步于主线程。

在saveSettings的函数中，可以在每次await函数yieldToMain后让步于主线程：

async function saveSettings () {
  // Create an array of functions to run:  const tasks = [    validateForm,    showSpinner,    saveToDatabase,    updateUI,    sendAnalytics  ]  // Loop over the tasks:  while (tasks.length > 0) {    // Shift the first task off the tasks array:    const task = tasks.shift();    // Run the task:    task();    // Yield to the main thread:    await yieldToMain();  }}

重要提示

并不是所有函数调用都要让步于主线程。如果两个函数的结果在用户界面上有重要的更新，最好就不要这样做。如果可以，可以想让任务执行，然后考虑在那些不重要的函数或者能在后台运行的函数之间让步。

这样的好处是，就能看到单个大的长任务被拆分成了多个独立的任务。

现在能看到，saveSetting这个函数内的函数现在成为了单独的任务。

通过使用promise这种方式，和手动写setTimeout这种定时器方式相比，在工程上有跟多的好处。让步的时间点变成了声明式，因此这种代码写起来更容易，阅读和理解也更轻松。

只在必要时让步

假如有一堆的任务，但是只想在用户交互的时候才让步，该怎么办？正好有这种api--isInputPending

isInputPending这个函数可以在任何时候调用，它能判断用户是否要与页面元素进行交互。调用isInputPending会返回布尔值，true代表要与页面元素交互，false则不交互。

比如说，任务队列中有很多任务，但是不想阻挡用户输入，使用isInputPending和自定义方法yieldToMain方法，就能够保证用户交互时的input不会延迟。

async function saveSettings () {
  // 函数队列  const tasks = [    validateForm,    showSpinner,    saveToDatabase,    updateUI,    sendAnalytics  ];  while (tasks.length > 0) {    // 让步于用户输入    if (navigator.scheduling.isInputPending()) {      // 如果有用户输入在等待，则让步      await yieldToMain();    } else {      // Shift the the task out of the queue:      const task = tasks.shift();      // Run the task:      task();    }  }}

在saveSetting执行过程中，会逐个循环队列中的任务。如果循环时isInputPending结果返回真，saveSetting就会调用yieldToMain函数，这样就能处理用户输入的事件，反之，就会走到队列继续执行下一个，直到队列执行完。

saveSetting这个任务队列中有5个任务，但此时如果正在执行第二个任务而用户想打开某个菜单，于是点击了这个菜单，isInputPending就会让步，让主线程处理交互事件，同时也会稍后执行后面剩余的任务。

用户输入后isInputPending的返回值不一定总是“true”,这是因为操作系统需要时间来通知浏览器交互结束，也就是说其他代码可能已经开始执行，比如截图例子中的saveToDatabase这个方法可能已经在执行了。即便使用isInputPending，还是需要在每个方法限制任务中的方法数量。

使用isInputPending配合_让步_的策略，能让浏览器有机会响应用户的重要交互，这在很多情况下，尤其是很多执行很多任务时，能够提高页面对用户的响应能力。

另一种使用isInputPending的方式，特别是担心浏览器不支持该策略，就可以使用另一种结合时间的方式。

async function saveSettings () {
  // A task queue of functions  const tasks = [    validateForm,    showSpinner,    saveToDatabase,    updateUI,    sendAnalytics  ];  let deadline = performance.now() + 50;  while (tasks.length > 0) {    // Optional chaining operator used here helps to avoid    // errors in browsers that don't support `isInputPending`:    if (navigator.scheduling?.isInputPending() || performance.now() >= deadline) {      // There's a pending user input, or the      // deadline has been reached. Yield here:      await yieldToMain();      // Extend the deadline:      deadline += 50;      // Stop the execution of the current loop and      // move onto the next iteration:      continue;    }    // Shift the the task out of the queue:    const task = tasks.shift();    // Run the task:    task();  }}

使用这种方式，通过结合时间来兼容不支持isInputPending的浏览器，尤其是使用截止时间或者在特定时间点，让工作能在适当时候中断，不论是通过让步于用户输入还是在特定时间节点。

几个API的差异

目前提到的api对于拆解任务都有帮助，但也有弊端：让步与主线程则意味着延迟代码稍后执行，即该部分代码被添加到稍后的事件队列中去了。

如果能控制页面中所有的代码，就可以编排各个任务的优先级，但是第三方js脚本可能不会服从安排。实际上，也不可能真正意义上给所有的任务排优先级，而是只能让他们成堆，或者是让步于特定的用户交互行为。

幸运的是，有一个专门编排优先级的api正在开发中，相信能够解决这些问题。

专门编排优先级的api

目前在书写本文时该api提供postTask的功能，对于所有的chromium浏览器和firefox均可使用。postTask允许更细粒度的编排任务，该方法能让浏览器编排任务的优先级，以便地优先级别的任务能够让步于主线程。目前postTask使用promise，接受优先级这个参数设定。

postTask方法有三个优先级别：

• background级，适用于优先级别最低的任务

• user-visible级，适用于优先级别中等的任务，如果没有入参，也是该函数的默认参数。

• user-blocking级，适用于优先级别最高的任务。

拿下面的代码来举例，postTask在三处分别都是最高优先级别，其他的另外两个任务优先级别都是最低。

function saveSettings () {
// Validate the form at high priority  scheduler.postTask(validateForm, {priority: 'user-blocking'});// Show the spinner at high priority:  scheduler.postTask(showSpinner, {priority: 'user-blocking'});// Update the database in the background:  scheduler.postTask(saveToDatabase, {priority: 'background'});// Update the user interface at high priority:  scheduler.postTask(updateUI, {priority: 'user-blocking'});// Send analytics data in the background:  scheduler.postTask(sendAnalytics, {priority: 'background'});};

在上面例子中，通过这些任务的优先级的编排方式，能让高浏览器级别的任务，比如用户交互等得以触发。

当saveSettings方法在执行时，会使用postTask来编排每个方法。关键的用户侧任务优先级别高，当然用户并不知道的任务按照background的级别，这就可以up和提高优先级。

这是如何使用postTask的非常简单的例子。可以用不同的TaskController对象来区分，这样能在不同的人物之间共享优先级别，也能为不同的TaskController的实例变更优先级。

重点提示

postTask并不是所有浏览器都支持。可以检测是否空，或者考虑使用polyfill。

内置不中断的让步方法

还有一个编排api目前还在提议阶段，还没有内置到任何浏览器中。它的用法和本章和开始讲到的yieldToMain这个方法类似。

async function saveSettings () {
// Create an array of functions to run:const tasks = [    validateForm,    showSpinner,    saveToDatabase,    updateUI,    sendAnalytics  ]// Loop over the tasks:while (tasks.length > 0) {    // Shift the first task off the tasks array:    const task = tasks.shift();    // Run the task:    task();    // Yield to the main thread with the scheduler    // API's own yielding mechanism:    await scheduler.yield();  }}

这和之前的代码大部分相似，但我们也能看到上面代码并没有使用yieldToMain，而是使用了await scheduler.yield方法。

下面三幅图分别是不使用yield，使用yield，以及使用yield且不中断。不使用yield，出现了长耗时任务。使用yield，短任务数量变多了，而且还能被其他不相关的任务打断。使用yield且不中断，里面的短任务更多，但是执行顺序是固定的。

上面便是三种情况的效果图。使用scheduler.yield方法时，任务能在每次让步停止后重新开始。

使用scheduler.yield的好处是不中断，也就意味着如果是在一连串任务中yield，那么从yield的时间点开始，其他编排好的任务的执行会继续。这就能避免第三方js脚本代码阻塞代码的执行

结语

虽然管理任务富有挑战，但管理任务却能受益颇多，网站能有更快的用户交互体验。管理和调优没有万灵药，但确有一系列不同的技巧。最后总结重申一下，管理任务时主要需要考虑以下几点：

• 遇到关键任务和用户侧的任务需要让步于主线程

• 使用isInputPending来让步主线程让用户可以与页面交互

• 适应postTask来调整任务的优先级

• 最后，每个函数尽可能地减少活动

使用以上一个或多个方法，就能够将应用中的任务进行管理，根据用户需要调整优先级，同时能保证相对不那么重要的工作得以继续执行，这样给创造更好的用户体验，网站响应更快，使用更令人愉悦。

最后

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