前端性能优化最佳实践

天天进步2015

于 2025-05-09 08:48:59 发布

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分类专栏：前端开发文章标签：前端性能优化

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/exlink2012/article/details/147810634

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前言

在当今互联网时代，前端性能已成为用户体验的关键因素。研究表明，页面加载时间每增加1秒，转化率可能下降7%，53%的用户会在页面加载超过3秒时放弃访问。因此，前端性能优化不仅关系到用户体验，也直接影响业务指标。本文将系统地介绍前端性能优化的最佳实践，帮助开发者构建高性能的Web应用。

加载性能优化

资源压缩与合并

减小资源体积是提升加载速度的直接手段：

代码压缩：使用工具（如Terser、UglifyJS）移除空格、注释和不必要的代码
```
# 使用Terser压缩JavaScript
npx terser input.js -o output.min.js -c -m
```

文件合并：减少HTTP请求数量

// webpack配置示例
module.exports = {
  optimization: {
    splitChunks: {
      chunks: 'all'
    }
  }
};

Gzip/Brotli压缩：服务器端启用传输压缩

# Nginx配置示例
gzip on;
gzip_types text/plain text/css application/json application/javascript;

Tree Shaking：移除未使用的代码

// package.json配置
{
  "sideEffects": false
}

图片优化

图片通常占据页面资源的大部分，优化图片可显著提升性能：

选择合适的图片格式：
- JPEG：适合照片和复杂图像
- PNG：适合需要透明度的图像
- WebP：比JPEG小30%，支持透明度
- AVIF：新一代图像格式，比WebP更小

响应式图片：根据设备提供不同尺寸的图片

<picture>
  <source srcset="image-large.webp" media="(min-width: 1200px)" type="image/webp">
  <source srcset="image-medium.webp" media="(min-width: 800px)" type="image/webp">
  <img src="image-small.jpg" alt="响应式图片示例">
</picture>

图片压缩：使用工具如ImageOptim、TinyPNG等

使用CSS代替图片：简单图形可用CSS实现

.gradient-bg {
  background: linear-gradient(to right, #f6d365, #fda085);
}

SVG优化：使用SVGO压缩SVG文件

懒加载与预加载

懒加载：延迟加载非关键资源

<img src="placeholder.jpg" data-src="actual-image.jpg" class="lazy" alt="懒加载图片">

document.addEventListener("DOMContentLoaded", function() {
  const lazyImages = document.querySelectorAll("img.lazy");
  
  const observer = new IntersectionObserver((entries) => {
    entries.forEach(entry => {
      if (entry.isIntersecting) {
        const img = entry.target;
        img.src = img.dataset.src;
        observer.unobserve(img);
      }
    });
  });
  
  lazyImages.forEach(img => observer.observe(img));
});

预加载关键资源：提前加载即将需要的资源

<link rel="preload" href="critical.css" as="style">
<link rel="preload" href="main.js" as="script">

预连接：提前建立连接

<link rel="preconnect" href="https://example.com">
<link rel="dns-prefetch" href="https://example.com">

CDN加速

使用CDN分发静态资源：减少延迟，提高可用性

<script src="https://cdn.example.com/library.min.js"></script>

多CDN策略：避免单点故障

function loadScript(url, fallbackUrl) {
  const script = document.createElement('script');
  script.src = url;
  script.onerror = function() {
    const fallback = document.createElement('script');
    fallback.src = fallbackUrl;
    document.head.appendChild(fallback);
  };
  document.head.appendChild(script);
}

HTTP缓存策略

设置合理的缓存头：

# Nginx配置示例
location /static/ {
  expires 1y;
  add_header Cache-Control "public, max-age=31536000, immutable";
}

location /api/ {
  add_header Cache-Control "no-cache, must-revalidate";
}

使用内容哈希：确保资源更新时缓存失效

// webpack配置
module.exports = {
  output: {
    filename: '[name].[contenthash].js'
  }
};

Service Worker：实现离线缓存

// 注册Service Worker
if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/sw.js')
    .then(registration => console.log('SW registered'))
    .catch(error => console.log('SW registration failed', error));
}

渲染性能优化

关键渲染路径优化

关键CSS内联：减少阻塞渲染的CSS

<style>
  /* 关键CSS */
  body { margin: 0; font-family: sans-serif; }
  header { height: 50px; background: #f8f8f8; }
</style>
<link rel="stylesheet" href="non-critical.css" media="print" onload="this.media='all'">

JavaScript异步加载：

<script src="app.js" async></script>
<script src="analytics.js" defer></script>

优化首屏内容：确保首屏内容优先加载和渲染

减少重绘与回流

批量DOM操作：

// 不好的做法
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  document.body.appendChild(document.createElement('div'));
}

// 好的做法
const fragment = document.createDocumentFragment();
for (let i = 0; i < 1000; i++) {
  fragment.appendChild(document.createElement('div'));
}
document.body.appendChild(fragment);

使用CSS属性transform和opacity进行动画：

/* 不好的做法 */
.box {
  animation: move 1s linear;
}
@keyframes move {
  from { left: 0; top: 0; }
  to { left: 100px; top: 100px; }
}

/* 好的做法 */
.box {
  animation: move 1s linear;
}
@keyframes move {
  from { transform: translate(0, 0); }
  to { transform: translate(100px, 100px); }
}

避免强制同步布局：

// 不好的做法
elements.forEach(el => {
  el.style.width = el.offsetWidth + 10 + 'px';
});

// 好的做法
const widths = elements.map(el => el.offsetWidth);
elements.forEach((el, i) => {
  el.style.width = widths[i] + 10 + 'px';
});

CSS优化策略

选择器优化：

/* 不好的做法 */
body div ul li a { color: red; }

/* 好的做法 */
.nav-link { color: red; }

避免使用@import：

/* 不好的做法 */
@import url('other.css');

/* 好的做法 - 在HTML中使用多个link标签 */

使用CSS containment：
```
.component {
  contain: content;
}
```

JavaScript执行优化

避免长任务阻塞主线程：

// 使用Web Workers处理复杂计算
const worker = new Worker('worker.js');
worker.postMessage({ data: complexData });
worker.onmessage = function(e) {
  console.log('计算结果:', e.data.result);
};

使用requestAnimationFrame进行视觉更新：

function animate() {
  // 更新动画
  element.style.transform = `translateX(${position}px)`;
  position += 5;
  
  if (position < 1000) {
    requestAnimationFrame(animate);
  }
}
requestAnimationFrame(animate);

使用防抖和节流：

// 防抖函数
function debounce(func, wait) {
  let timeout;
  return function(...args) {
    clearTimeout(timeout);
    timeout = setTimeout(() => func.apply(this, args), wait);
  };
}

// 节流函数
function throttle(func, limit) {
  let inThrottle;
  return function(...args) {
    if (!inThrottle) {
      func.apply(this, args);
      inThrottle = true;
      setTimeout(() => inThrottle = false, limit);
    }
  };
}

// 使用示例
window.addEventListener('resize', debounce(() => {
  console.log('窗口大小改变');
}, 200));

window.addEventListener('scroll', throttle(() => {
  console.log('滚动事件');
}, 300));

框架特定优化

React性能优化

使用React.memo和useMemo：

// 使用React.memo避免不必要的重渲染
const MyComponent = React.memo(function MyComponent(props) {
  return <div>{props.name}</div>;
});

// 使用useMemo缓存计算结果
function ExpensiveComponent({ data }) {
  const processedData = useMemo(() => {
    return data.map(item => expensiveOperation(item));
  }, [data]);
  
  return <div>{processedData.map(item => <Item key={item.id} {...item} />)}</div>;
}

使用useCallback缓存函数：

function Parent() {
  const [count, setCount] = useState(0);
  
  const handleClick = useCallback(() => {
    console.log('Button clicked');
  }, []);
  
  return <Child onClick={handleClick} />;
}

使用虚拟列表渲染大数据集：

import { FixedSizeList } from 'react-window';

function VirtualizedList({ items }) {
  const Row = ({ index, style }) => (
    <div style={style}>
      {items[index].name}
    </div>
  );
  
  return (
    <FixedSizeList
      height={500}
      width={300}
      itemCount={items.length}
      itemSize={35}
    >
      {Row}
    </FixedSizeList>
  );
}

Vue性能优化

使用v-show替代v-if（频繁切换）：

<!-- 频繁切换时使用v-show -->
<div v-show="isVisible">频繁切换的内容</div>

<!-- 条件很少改变时使用v-if -->
<div v-if="isLoggedIn">用户信息</div>

使用keep-alive缓存组件：

<keep-alive>
  <component :is="currentComponent"></component>
</keep-alive>

使用函数式组件：

<template functional>
  <div>{{ props.text }}</div>
</template>

Angular性能优化

使用OnPush变更检测策略：

@Component({
  selector: 'app-child',
  template: `<div>{{data.value}}</div>`,
  changeDetection: ChangeDetectionStrategy.OnPush
})
export class ChildComponent {
  @Input() data: {value: string};
}

使用trackBy函数优化ngFor：

<div *ngFor="let item of items; trackBy: trackByFn">{{item.name}}</div>

trackByFn(index, item) {
  return item.id;
}

延迟加载模块：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'admin',
    loadChildren: () => import('./admin/admin.module').then(m => m.AdminModule)
  }
];

移动端性能优化

响应式设计与移动优先：

/* 移动优先设计 */
.container {
  width: 100%;
  padding: 10px;
}

/* 平板设备 */
@media (min-width: 768px) {
  .container {
    padding: 20px;
  }
}

/* 桌面设备 */
@media (min-width: 1024px) {
  .container {
    max-width: 1200px;
    margin: 0 auto;
  }
}

触摸事件优化：

// 使用passive事件监听器提高滚动性能
document.addEventListener('touchstart', handler, { passive: true });

减少电池消耗：
- 减少动画和渐变效果
- 优化定位服务使用
- 减少网络请求频率

性能监控与分析

使用Lighthouse进行性能审计：

# 使用Chrome DevTools或命令行
npx lighthouse https://example.com --view

Web Vitals监控：

import {getCLS, getFID, getLCP} from 'web-vitals';

function sendToAnalytics({name, delta, id}) {
  // 发送性能指标到分析服务
  console.log(`Metric: ${name} ID: ${id} Value: ${delta}`);
}

getCLS(sendToAnalytics);
getFID(sendToAnalytics);
getLCP(sendToAnalytics);

性能预算：

// webpack-bundle-analyzer配置
const BundleAnalyzerPlugin = require('webpack-bundle-analyzer').BundleAnalyzerPlugin;

module.exports = {
  plugins: [
    new BundleAnalyzerPlugin()
  ]
};

未来趋势

HTTP/3和QUIC协议：减少连接建立时间，提高传输效率

WebAssembly：高性能Web应用的未来

// 加载WebAssembly模块
WebAssembly.instantiateStreaming(fetch('module.wasm'))
  .then(obj => {
    const result = obj.instance.exports.fibonacci(10);
    console.log(result);
  });

CSS Houdini：提供对CSS渲染引擎的底层访问

if ('paintWorklet' in CSS) {
  CSS.paintWorklet.addModule('my-paint-worklet.js');
}

Web Components：构建可重用的自定义元素

class MyComponent extends HTMLElement {
  constructor() {
    super();
    const shadow = this.attachShadow({mode: 'open'});
    const wrapper = document.createElement('div');
    wrapper.textContent = 'Custom Component';
    shadow.appendChild(wrapper);
  }
}
customElements.define('my-component', MyComponent);