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无线性能优化:页面可见时间与异步加载

无线性能优化:页面可见时间与异步加载

如何让页面尽可能早地渲染页面,页面更早可见,让白屏时间更短,尤其是无线环境下,一直是性能优化的话题。

页面可见时间

页面可见要经历以下过程:

  • 解析 HTML 为 DOM,解析 CSS 为 CSSOM(CSS Object Model)
  • 将 DOM 和 CSSOM 合成一棵渲染树(render tree
  • 完成渲染树的布局(layout)
  • 将渲染树绘制到屏幕

layout

由于 JS 可能随时会改变 DOMCSSOM,当页面中有大量的 JS 想立刻执行时,浏览器下载并执行,直到完成 CSSOM 下载与构建,而在我们等待时,DOM 构建同样被阻塞。为了 JS 不阻塞 DOM 和 CSSDOM 的构建,不影响首屏可见的时间,测试几种 JS 加载策略对页面可见的影响:

几种异步加载方式测试

  • A. head script: 即普通的将 JS 放在 head 中或放在 body 中间:DEMO 地址
  • B. bottom script: 即常规的优化策略,JS 放body的底部:DEMO 地址
  • C. document.write: 以前 PC 优化少用的一种异步加载 JS 的策略:DEMO 地址

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    function injectWrite(src){
    document.write('<script src="' + src + '"></sc' + 'ript>');
    }
  • D. getScript: 形如以下,也是 KISSY 内部的getScript函数的简易实现:DEMO 地址

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    <script>
    var script = document.createElement('script');
    script.src = "//g.tbcdn.com/xx.js";
    document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);
    </script>

  • E. 加 async 属性:DEMO 地址

  • F. 加 defer 属性:DEMO 地址
  • G. 同时加 async defer 属性:DEMO 地址

测试结果

以下提到的 domReadyDOMContentLoaded 事件。

A (head script) B (bottom script) C (document.write) D (getScript) E (async) F (defer) G (async + defer)
1 PC Chrome 页面白屏长、domReady:5902.545、onLoad:5931.48 页面先显示、domReady:5805.21、onLoad:5838.255 页面先显示、domReady:5917.95、onLoad:5949.30 页面先显示、domReady:244.41、onLoad:5857.645 页面先显示、domReady:567.01、onLoad:5709.33 页面先显示、domReady:5812.12、onLoad:5845.6 页面先显示、domReady:576.12、onLoad:5743.79
2 iOS Safari 页面白屏长、domReady:6130、onLoad:6268.41 页面白屏长、domReady:5175.80、onLoad:5182.75 页面白屏长、domReady:5617.645、onLoad:5622.115 502s 白屏然后页面显示最后变更 load finish 时间、domReady:502.71、onLoad:6032.95 508s 白屏然后页面显示最后变更 load finish time domReady:508.95、onLoad:5538.135 页面白屏长、domReady:5178.98、onLoad:5193.58 556s 白屏然后页面显示最后变更 load finish 时间、domReady:556、onLoad:5171.95
3 iOS 手淘 WebView 页面白屏长、页面出现 loading 消失、domReady: 5291.29、onLoad:5292.78 页面白屏长、页面未跳转 loading 消失、domReady: 5123.46、onLoad:5127.85 页面白屏长、页面未跳转 loading 消失、domReady: 5074.86、onLoad:5079.875 页面可见快、loading 消失快在 domReady 稍后、domReady:14.06、load finish:5141.735 页面可见快、loading 消失快在 domReady 稍后、domReady:13.89、load finish:5157.15 页面白屏长、loading 先消失再出现页面、domReady: 5132.395、onLoad:5137.52 页面可见快、然后 loading 消失、domReady:13.49、load finish:5124.08
4 Android browser 页面白屏长、domReady: 5097.29、onLoad:5100.37 页面白屏长、domReady: 5177.48、onLoad:5193.66 页面白屏长、domReady: 5125.96、onLoad:5165.06 页面可见快、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:463.33、load finish:5092.90 页面可见快、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:39.34、load finish:5136.55 页面白屏长、domReady: 5092.45、onLoad:5119.81 页面可见快、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:50.49、load finish:5507.668
5 Android 手淘 WebView 白屏时间长、一直 loading 直接页面可见、domReady:5058.91、onLoad:5073.81 页面立即可见、loading 消失快、等 5s 后更新 domReady 时间和 load 时间 domReady:4176.34、onLoad:4209.50 页面立即可见、loading 消失快、domReady:6011.18、onLoad:6031.93 页面可见快、loading 之后消失、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:36.31、load finish:5081.76 页面可见快、loading 随后消失、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:25.11、load finish:5113.81 页面可见快、loading 随后消失、等 5s 后更新 domReady 时间和 load 时间 domReady:5213.11、load finish:5312.19 页面可见快、loading 随后消失、等 5s 后更新 load finish 时间 domReady:89.67、load finish:5589.95

从以上测试结果可以看出以下结论:

  • 横向看, iOS Safari 和 Android browser 的在页面可见、domReady、onLoad 的时间表现一致。
  • 纵向看,bottom script、document.write 和 defer 三列,可知 document.write 和 defer 无任何异步效果,可见时间、domReady、onLoad 的触发时间和 bottom script 的情况一致。
  • 纵向看,async + defer 联合用和 async 的表现一致,故合并为 async。
  • 纵向看,script 放页头(head script)和 script 放 body 底部(bottom script)。iOS Safari 、Android browser 和 iOS WebView 表现一致,即使 script 放在 body 的底部也无济于事,页面白屏时间长,要等到 domReady 5s 多后结束才显示页面;唯独 Android WebView 的表现和 PC 的 Chrome 一致。
  • 单纯看手淘 WebView 容器中 loading 消失的时间,这个时间点 iOS 和 Android 的表现一致,即都是在 UIWebView 的 didFinishLoad 事件触发时消失。这个事件的触发可能在 domReady 之前(如:A3、B3),也可能在 domReady 之后(如:D3、E3);这个事件触发和 JS 中的 onLoad 触发时机也没有必然的联系,可能在 onLoad 之前(如:D3、E3)也可能在 onLoad 几乎同时(如:A5)。 didiFinishLoad 到底是什么时机触发的呢,详见下章。
  • 页面可见时间,getScript 方式和 async 方式页面可见都非常快,domReady 的时间触发得也非常快,客户端的 loading 在 domReady 稍后即消失。原因是因为最后耗时的 JS 请求异步化了,没有阻塞浏览器的 DOM + CSSOM 构建,页面渲染完成就立刻可见了。整体看,如果 domReady 的时间快,则页面可见快;反之如果页面可见快,domReady 的时间不一定快,如 B5、B1、C1、C5、F1、F5。如果异步化耗时长的 JS,domReady 和 onLoad 的时间差距是很大的,不做任何处理 onLoad 的时间 domReady 的时间差 30ms 左右。所以在异步化的前提下,可以用 domReady 的时间作为页面可见的时间。

didFinishLoad 到底什么时候触发

didFinishLoad 是 native 定义的事件,该事件触发时手淘 loading 菊花消失,并且 windvane 中的发出请求不再收集,也就是 native 统计出的 pageLoad 时间。在用户数据平台看到的瀑布流请求,就是在 didFinishLoad 触发前收集到的所有请求。

经过上方测试,客户端的 didFinisheLoad 事件的触发和 JS 中的 domReady(DOMContentLoaded)和 onLoad 触发没有任何关联。可能在 domReady 之前或之后,也可能在 onLoad 之前或之后。

那它到底是什么时候触发呢? iOS 官方文档 是 Sent after a web view finishes loading a frame。 结合收集的用户请求和测试,didFinishLoad 是在连续发起的请求结束之后触发,监听一段时间内无请求则触发。

所以经常会看到 data_sufei 这个 JS 文件,在有些用户的瀑布流里面有,在有些用户的又没有。原因是这个 JS 是 aplus_wap.js 故意 setTimeout 1s 后发出的,如果页面在 1s 前所有的请求都发完了则触发 didFinishLoad,后面的 data_sufei.js 的时间就不算到 pageLoad 的时间;反之如果接近 1s 页面还有图片等请求还在发,则 data_sufei.js 的时间也会被算到里面。

因此在 JS 中用 setTimeout 来延迟发送请求也有可能会影响 didFinishLoad 的时间,建议 setTimeout 的时间设置得更长一点,如 3s。

async 和 defer

script 标签上可以添加 defer 和 async 属性来优化此 script 的下载和执行。

defer :延迟

HTML 4.0 规范,其作用是,告诉浏览器,等到 DOM+CSSOM 渲染完成,再执行指定脚本。

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<script defer src="xx.js"></script>
  • 浏览器开始解析 HTML 网页
  • 解析过程中,发现带有 defer 属性的 script 标签
  • 浏览器继续往下解析 HTML 网页,解析完就渲染到页面上,同时并行下载 script 标签中的外部脚本
  • 浏览器完成解析 HTML 网页,此时再执行下载的脚本,完成后触发 DOMContentLoaded

下载的脚本文件在 DOMContentLoaded 事件触发前执行(即刚刚读取完\<\/html>标签),而且可以保证执行顺序就是它们在页面上出现的顺序。所以 添加 defer 属性后,domReady 的时间并没有提前,但它可以让页面更快显示出来。

将放在页面上方的 script 加 defer,在 PC Chrome 下其效果相当于 把这个 script 放在底部,页面会先显示。 但对 iOS Safari 和 iOS WebView 加 defer 和 script 放底部一样都是长时间白屏。

async: 异步

HTML 5 规范,其作用是,使用另一个进程下载脚本,下载时不会阻塞渲染,并且下载完成后立刻执行。

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<script async src="yy.js"></script>
  • 浏览器开始解析 HTML 网页
  • 解析过程中,发现带有 async 属性的 script 标签
  • 浏览器继续往下解析 HTML 网页,解析完先显示页面并触发 DOMContentLoaded,同时并行下载 script 标签中的外部脚本
  • 脚本下载完成,浏览器暂停解析 HTML 网页,开始执行下载的脚本
  • 脚本执行完毕,浏览器恢复解析 HTML 网页

async 属性可以保证脚本下载的同时,浏览器继续渲染。但是 async 无法保证脚本的执行顺序。哪个脚本先下载结束,就先执行那个脚本。

如何选择 async 和 defer

  • defer 可以保证执行顺序,async 不行【注:<=IE 9 defer 执行顺序有 bug,但可以 hack
  • async 可以提前触发 domReadydefer 不行【注:Firefox 的 defer 也可以提前触发 domready
  • defer 在 iOS 和部分 Android 下依然阻塞渲染,白屏时间长。
  • 当 script 同时加 asyncdefer 属性时,后者不起作用,浏览器行为由 async 属性决定。
  • asyncdefer 的兼容性不一致,好在 asyncdefer 无线端基本都支持,async 不支持 IE 9-。
    async 兼容性 defer 兼容性

script inject 和 async

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  <!-- BAD -->
<script src="//g.alicdn.com/large.js"></script>

<!-- GOOD -->
<script>
var script = document.createElement('script');
script.src = "//g.alicdn.com/large.js";
document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);
</script>

我们通常用这种 inject script 的方式来异步加载文件,特别是以前 Sea.jsKISSY 的盛行时,出现大量使用$.use 来加载页面入口文件。这种方式和 async 的一样都能异步化 JS,不阻塞页面渲染。但真的是最快的吗?

一个常见的页面如下:一个 CSS,两个异步的 JS

JS 使用 script inject 的方式测试结果如下,DEMO

JS 使用 async 的方式测试结果如下, DEMO

对比结果发现,通过 <script async> 的方式的 JS 可以和 CSS 并发下载,这样整个页面 load 时间变得更短,JS 更快执行完,这样页面的交互或数据等可以更快更新。为什么呢?因为浏览器有类似 ‘preload scanner’ 的功能,在 HTML 解析时就可以提前并发去下载 JS 文件,如果把 JS 的文件隐藏在 JS 逻辑中,浏览器就没这么智能发现了。

也许大家会说,现在 CSS/JS 都预加载到客户端了,怎么加载不重要。但页面有可能分享出去也有可能运行在浏览器中,也有可能预加载失效。

综合上面 async 和 defer,推荐以下用法。

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<!-- 现代浏览器用 'async', ie9-用 'defer' -->
<script src="//g.alicdn.com/alilog/mlog/aplus_wap.js" async defer></script>

其实现在无线站点 aplus.js 可以完全用这种方式引入,既不会阻塞 DOMCSSOM,也不会延长整个页面 onLoad 时间,而不是原来的 PC 上的 script inject方式。

如果 aplus.js 在 PC 上这么用,IE 8/IE 9 应用的是 defer 属性,不会阻塞页面渲染,但是这个 JS 需要执行完后才触发 domReady(DOMContentLoaded)事件,故在 IE 8/IE 9 下可能会影响 domReady 的时间。

最后建议

  • 业务 JS 尽量异步,放 body 底部的 JS 在 iOS 上和部分 Android 是无效的,依然会阻塞首屏渲染。
  • 异步的方式尽可能原生用async,容器(浏览器、webview 等)级别自带优化,不要通过 JS 去模拟实现,如 getScript/ajax/KISSY.use/$.use 等。
  • 有顺序依赖关系的 JS 可以加 defer,不改变执行顺序,相当于放到页面底部,如 TMS head 中一时无法挪动位置的类库等。

参考资料