منع تراجع أداء JavaScript: اختبار الأداء الآلي

في عالم اليوم الرقمي سريع الخطى، يعد أداء المواقع والتطبيقات أمرًا بالغ الأهمية لرضا المستخدمين وتفاعلهم، وفي النهاية، لنجاح الأعمال. يمكن أن يؤدي التطبيق البطيء في التحميل أو غير المستجيب إلى إحباط المستخدمين، والتخلي عن المعاملات، والتأثير السلبي على سمعة علامتك التجارية. تلعب JavaScript، كونها مكونًا أساسيًا في تطوير الويب الحديث، دورًا مهمًا في الأداء العام. لذلك، فإن منع تراجعات الأداء - الانخفاضات غير المتوقعة في الأداء - أمر بالغ الأهمية. وهنا يأتي دور اختبار الأداء الآلي.

ما هو تراجع أداء JavaScript؟

يحدث تراجع الأداء عندما يؤدي تغيير أو تحديث جديد في الكود إلى انخفاض في أداء تطبيق JavaScript. يمكن أن يظهر هذا بطرق مختلفة، مثل:

• زيادة وقت تحميل الصفحة: يواجه المستخدمون أوقات انتظار أطول قبل أن تصبح الصفحة تفاعلية بالكامل.
• بطء في العرض: تستغرق العناصر المرئية وقتًا أطول للظهور على الشاشة.
• انخفاض معدل الإطارات: تبدو الرسوم المتحركة والانتقالات متقطعة وأقل سلاسة.
• زيادة استهلاك الذاكرة: يستخدم التطبيق المزيد من الذاكرة، مما قد يؤدي إلى تعطله أو تباطؤه.
• زيادة استخدام وحدة المعالجة المركزية: يستهلك التطبيق المزيد من طاقة المعالجة، مما يؤثر على عمر البطارية في الأجهزة المحمولة.

يمكن أن تكون هذه التراجعات دقيقة ويتم التغاضي عنها بسهولة أثناء الاختبار اليدوي، خاصة في التطبيقات المعقدة ذات المكونات المترابطة العديدة. قد لا تظهر إلا بعد النشر في بيئة الإنتاج، مما يؤثر على عدد كبير من المستخدمين.

أهمية اختبار الأداء الآلي

يتيح لك اختبار الأداء الآلي تحديد ومعالجة تراجعات الأداء بشكل استباقي قبل أن تؤثر على المستخدمين. وهو يتضمن إنشاء نصوص برمجية آلية تقيس مقاييس الأداء المختلفة وتقارنها بالحدود أو خطوط الأساس المحددة مسبقًا. يقدم هذا النهج العديد من الفوائد الرئيسية:

• الكشف المبكر: تحديد مشكلات الأداء في وقت مبكر من دورة التطوير، مما يمنعها من الوصول إلى بيئة الإنتاج.
• الاتساق والموثوقية: توفر الاختبارات الآلية نتائج متسقة وموثوقة، مما يزيل الخطأ البشري والذاتية.
• ملاحظات أسرع: احصل على ملاحظات فورية حول تأثير تغييرات الكود على الأداء، مما يتيح التكرار والتحسين السريع.
• خفض التكاليف: إصلاح مشكلات الأداء في وقت مبكر من عملية التطوير، مما يقلل بشكل كبير من التكلفة والجهد اللازمين للمعالجة.
• تحسين تجربة المستخدم: تقديم تجربة مستخدم سريعة وسريعة الاستجابة باستمرار، مما يؤدي إلى زيادة رضا المستخدمين وتفاعلهم.
• المراقبة المستمرة: دمج اختبارات الأداء في مسار التكامل المستمر/التسليم المستمر (CI/CD) لمراقبة الأداء المستمرة.

مقاييس الأداء الرئيسية التي يجب مراقبتها

عند تنفيذ اختبار الأداء الآلي، من الضروري التركيز على مقاييس الأداء الرئيسية التي تؤثر بشكل مباشر على تجربة المستخدم. تشمل بعض أهم المقاييس ما يلي:

• عرض أول محتوى (FCP): يقيس الوقت الذي يستغرقه ظهور أول محتوى (نص، صورة، إلخ) على الشاشة.
• عرض أكبر محتوى (LCP): يقيس الوقت الذي يستغرقه ظهور أكبر عنصر محتوى على الشاشة.
• تأخير الإدخال الأول (FID): يقيس الوقت الذي يستغرقه المتصفح للاستجابة لأول تفاعل للمستخدم (على سبيل المثال، النقر فوق زر).
• الوقت حتى التفاعل (TTI): يقيس الوقت الذي تستغرقه الصفحة لتصبح تفاعلية بالكامل ومستجيبة لإدخال المستخدم.
• إجمالي وقت الحظر (TBT): يقيس إجمالي الوقت الذي يتم فيه حظر الخيط الرئيسي أثناء تحميل الصفحة، مما يمنع المتصفح من الاستجابة لإدخال المستخدم.
• متغيّر التصميم التراكمي (CLS): يقيس مقدار تغيرات التصميم غير المتوقعة التي تحدث أثناء تحميل الصفحة، مما يسبب عدم استقرار بصري.
• وقت تنفيذ JavaScript: الوقت المستغرق في تنفيذ كود JavaScript.
• استخدام الذاكرة: مقدار الذاكرة التي يستهلكها التطبيق.
• استخدام وحدة المعالجة المركزية: مقدار طاقة المعالجة التي يستهلكها التطبيق.
• طلبات الشبكة: عدد وحجم طلبات الشبكة التي يقوم بها التطبيق.

الأدوات والتقنيات لاختبار أداء JavaScript الآلي

يمكن استخدام العديد من الأدوات والتقنيات لتنفيذ اختبار أداء JavaScript الآلي. إليك بعض الخيارات الشائعة:

• WebPageTest: أداة مجانية ومفتوحة المصدر لاختبار أداء مواقع الويب من مواقع وأجهزة مختلفة. توفر تقارير أداء مفصلة، بما في ذلك المخططات الانحدارية (waterfall charts)، وشرائط الأفلام (filmstrips)، ومؤشرات أداء الويب الأساسية (core web vitals). يمكن أتمتة WebPageTest عبر واجهة برمجة التطبيقات الخاصة بها.
• Lighthouse: أداة مفتوحة المصدر طورتها Google تقوم بمراجعة صفحات الويب من حيث الأداء، وإمكانية الوصول، وأفضل الممارسات، وتحسين محركات البحث (SEO). توفر توصيات مفصلة لتحسين الأداء. يمكن تشغيل Lighthouse من سطر الأوامر، أو في Chrome DevTools، أو كوحدة Node.
• PageSpeed Insights: أداة تقدمها Google تحلل سرعة صفحات الويب الخاصة بك وتقدم توصيات للتحسين. تستخدم Lighthouse كمحرك تحليل لها.
• Chrome DevTools: توفر أدوات المطور المدمجة في متصفح Chrome مجموعة شاملة من أدوات تحليل الأداء، بما في ذلك لوحة الأداء (Performance panel)، ولوحة الذاكرة (Memory panel)، ولوحة الشبكة (Network panel). يمكن استخدام هذه الأدوات لتوصيف كود JavaScript، وتحديد اختناقات الأداء، ومراقبة استخدام الذاكرة. يمكن أتمتة Chrome DevTools باستخدام Puppeteer أو Playwright.
• Puppeteer and Playwright: مكتبات Node توفر واجهة برمجة تطبيقات عالية المستوى للتحكم في متصفحات Chrome أو Firefox بدون واجهة رسومية. يمكن استخدامها لأتمتة تفاعلات المتصفح، وقياس مقاييس الأداء، وإنشاء تقارير الأداء. يدعم Playwright متصفحات Chrome و Firefox و Safari.
• Sitespeed.io: أداة مفتوحة المصدر تجمع البيانات من أدوات أداء الويب المتعددة (مثل WebPageTest و Lighthouse و Browsertime) وتقدمها في لوحة معلومات واحدة.
• Browsertime: أداة Node.js تقيس مقاييس أداء المتصفح باستخدام Chrome أو Firefox.
• Jest: إطار عمل اختبار JavaScript شائع يمكن استخدامه لاختبار الوحدات (unit testing) واختبار التكامل (integration testing). يمكن أيضًا استخدام Jest لاختبار الأداء عن طريق قياس وقت تنفيذ أجزاء الكود.
• Mocha and Chai: إطار عمل اختبار JavaScript ومكتبة تأكيد شائعة أخرى. يمكن دمج هذه الأدوات مع مكتبات اختبار الأداء مثل benchmark.js.
• أدوات مراقبة الأداء (مثل New Relic, Datadog, Sentry): توفر هذه الأدوات إمكانيات مراقبة الأداء والتنبيه في الوقت الفعلي، مما يتيح لك اكتشاف وتشخيص مشكلات الأداء في بيئة الإنتاج.

تنفيذ اختبار الأداء الآلي: دليل خطوة بخطوة

فيما يلي دليل خطوة بخطوة لتنفيذ اختبار الأداء الآلي في مشاريع JavaScript الخاصة بك:

1. تحديد ميزانيات الأداء

ميزانية الأداء هي مجموعة من الحدود على مقاييس الأداء الرئيسية التي يجب أن يلتزم بها تطبيقك. تعمل هذه الميزانيات كإرشادات للمطورين وتوفر هدفًا واضحًا لتحسين الأداء. تشمل أمثلة ميزانيات الأداء ما يلي:

• وقت تحميل الصفحة: استهداف وقت تحميل صفحة أقل من 3 ثوانٍ.
• عرض أول محتوى (FCP): استهداف FCP أقل من ثانية واحدة.
• حجم حزمة JavaScript: تحديد حجم حزم JavaScript الخاصة بك بأقل من 500 كيلوبايت.
• عدد طلبات HTTP: تقليل عدد طلبات HTTP إلى أقل من 50.

حدد ميزانيات أداء واقعية وقابلة للتحقيق بناءً على متطلبات تطبيقك والجمهور المستهدف. ضع في اعتبارك عوامل مثل ظروف الشبكة وإمكانيات الجهاز وتوقعات المستخدم.

2. اختيار الأدوات المناسبة

حدد الأدوات والتقنيات التي تناسب احتياجاتك وميزانيتك. ضع في اعتبارك عوامل مثل:

• سهولة الاستخدام: اختر أدوات سهلة التعلم والاستخدام، مع وثائق واضحة ومجتمع داعم.
• التكامل مع مسارات العمل الحالية: حدد الأدوات التي تتكامل بسلاسة مع مسارات عمل التطوير والاختبار الحالية.
• التكلفة: ضع في اعتبارك تكلفة الأدوات، بما في ذلك رسوم الترخيص وتكاليف البنية التحتية.
• الميزات: اختر الأدوات التي توفر الميزات التي تحتاجها، مثل توصيف الأداء وإعداد التقارير والتنبيه.

ابدأ بمجموعة صغيرة من الأدوات وقم بتوسيع مجموعة أدواتك تدريجيًا مع تطور احتياجاتك.

3. إنشاء نصوص اختبار الأداء

اكتب نصوص اختبار آلية تقيس أداء تدفقات المستخدم والمكونات الهامة في تطبيقك. يجب أن تحاكي هذه النصوص تفاعلات المستخدم الحقيقية وتقيس مقاييس الأداء الرئيسية.

مثال باستخدام Puppeteer لقياس وقت تحميل الصفحة:

const puppeteer = require('puppeteer');

(async () => {
 const browser = await puppeteer.launch();
 const page = await browser.newPage();
 const url = 'https://www.example.com';

 const navigationPromise = page.waitForNavigation({waitUntil: 'networkidle0'});
 await page.goto(url);
 await navigationPromise;

 const metrics = await page.metrics();

 console.log(`Page load time for ${url}: ${metrics.timestamps.loadEventEnd - metrics.timestamps.navigationStart}ms`);

 await browser.close();
})();

يستخدم هذا النص Puppeteer لتشغيل متصفح Chrome بدون واجهة رسومية، والانتقال إلى عنوان URL محدد، والانتظار حتى يتم تحميل الصفحة، ثم قياس وقت تحميل الصفحة. يضمن خيار `networkidle0` في `waitForNavigation` أن ينتظر المتصفح حتى لا يكون هناك المزيد من اتصالات الشبكة لمدة 500 مللي ثانية على الأقل قبل اعتبار الصفحة محملة.

مثال آخر، باستخدام Browsertime و Sitespeed.io، يركز على مؤشرات أداء الويب الأساسية:

// تثبيت الحزم اللازمة:
// npm install -g browsertime sitespeed.io

// تشغيل الاختبار (مثال على الاستخدام من سطر الأوامر):
// sitespeed.io https://www.example.com --browsertime.iterations 3 --browsertime.xvfb

// هذا الأمر سيقوم بما يلي:
// 1. تشغيل Browsertime 3 مرات على عنوان URL المحدد.
// 2. استخدام خادم X افتراضي (xvfb) للاختبار بدون واجهة رسومية.
// 3. سيقوم Sitespeed.io بتجميع النتائج وتقديم تقرير، بما في ذلك مؤشرات أداء الويب الأساسية.

// سيعرض التقرير LCP و FID و CLS ومقاييس الأداء الأخرى.

يوضح هذا المثال كيفية إعداد Sitespeed.io مع Browsertime لتشغيل اختبارات الأداء الآلية واسترداد مؤشرات أداء الويب الأساسية. خيارات سطر الأوامر خاصة بتشغيل اختبار browsertime مع sitespeed.io.

4. دمج اختبارات الأداء في مسار CI/CD الخاص بك

ادمج اختبارات الأداء الخاصة بك في مسار CI/CD لتشغيلها تلقائيًا كلما تم إرسال تغييرات في الكود. هذا يضمن مراقبة الأداء بشكل مستمر واكتشاف التراجعات في وقت مبكر.

توفر معظم منصات CI/CD، مثل Jenkins و GitLab CI و GitHub Actions و CircleCI، آليات لتشغيل الاختبارات الآلية كجزء من عملية البناء. قم بتكوين مسار CI/CD الخاص بك لتشغيل نصوص اختبار الأداء وإفشال البناء إذا تم تجاوز أي من ميزانيات الأداء.

مثال باستخدام GitHub Actions:

name: Performance Tests

on:
 push:
 branches: [ main ]
 pull_request:
 branches: [ main ]

jobs:
 performance:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - uses: actions/checkout@v2
 - name: Set up Node.js
 uses: actions/setup-node@v2
 with:
 node-version: '16'
 - name: Install dependencies
 run: npm install
 - name: Run performance tests
 run: npm run performance-test
 env:
 PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME: 3000 # milliseconds

يُعرّف مسار عمل GitHub Actions هذا مهمة تسمى "performance" تعمل على Ubuntu. يقوم بسحب الكود، وإعداد Node.js، وتثبيت التبعيات، ثم تشغيل اختبارات الأداء باستخدام الأمر `npm run performance-test`. يُعرّف متغير البيئة `PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME` ميزانية الأداء لوقت تحميل الصفحة. يجب أن يحتوي النص البرمجي `npm run performance-test` على الأوامر اللازمة لتنفيذ اختبارات الأداء الخاصة بك (على سبيل المثال، باستخدام Puppeteer أو Lighthouse أو WebPageTest). يجب أن يحتوي ملف `package.json` الخاص بك على النص البرمجي `performance-test` الذي ينفذ الاختبارات ويتحقق من النتائج مقابل الميزانيات المحددة، ويخرج برمز خروج غير صفري إذا تم انتهاك الميزانيات، مما يؤدي إلى فشل بناء CI.

5. تحليل نتائج الأداء وتقديم التقارير

حلل نتائج اختبارات الأداء لتحديد مجالات التحسين. قم بإنشاء تقارير تلخص مقاييس الأداء وتسلط الضوء على أي تراجعات أو انتهاكات لميزانيات الأداء.

توفر معظم أدوات اختبار الأداء إمكانيات إعداد تقارير مدمجة. استخدم هذه التقارير لتتبع اتجاهات الأداء بمرور الوقت وتحديد الأنماط التي قد تشير إلى مشكلات أداء أساسية.

مثال على تقرير أداء (مبسط):

تقرير الأداء:

URL: https://www.example.com

المقاييس:
 عرض أول محتوى (FCP): 0.8 ثانية (نجاح)
 عرض أكبر محتوى (LCP): 2.2 ثانية (نجاح)
 الوقت حتى التفاعل (TTI): 2.8 ثانية (نجاح)
 إجمالي وقت الحظر (TBT): 150 مللي ثانية (نجاح)
 وقت تحميل الصفحة: 2.9 ثانية (نجاح) - الميزانية: 3.0 ثانية

حجم حزمة JavaScript: 480 كيلوبايت (نجاح) - الميزانية: 500 كيلوبايت

لم يتم الكشف عن أي تراجعات في الأداء.

يلخص هذا التقرير مقاييس الأداء لعنوان URL محدد ويشير إلى ما إذا كانت ناجحة أم فاشلة بناءً على ميزانيات الأداء المحددة. كما يلاحظ ما إذا تم الكشف عن أي تراجعات في الأداء. يمكن إنشاء مثل هذا التقرير داخل نصوص الاختبار الخاصة بك وإضافته إلى مخرجات CI/CD.

6. التكرار والتحسين

بناءً على تحليل نتائج الأداء الخاصة بك، حدد مجالات التحسين وكرر على الكود الخاص بك لتحسين الأداء. تشمل تقنيات التحسين الشائعة ما يلي:

• تقسيم الكود: تقسيم حزم JavaScript الكبيرة إلى أجزاء أصغر وأكثر قابلية للإدارة يمكن تحميلها عند الطلب.
• التحميل الكسول: تأجيل تحميل الموارد غير الهامة حتى تكون هناك حاجة إليها.
• تحسين الصور: تحسين الصور عن طريق ضغطها، وتغيير حجمها إلى الأبعاد المناسبة، واستخدام تنسيقات صور حديثة مثل WebP.
• التخزين المؤقت: الاستفادة من التخزين المؤقت للمتصفح لتقليل عدد طلبات الشبكة.
• التصغير والتشويش: تقليل حجم ملفات JavaScript و CSS عن طريق إزالة الأحرف غير الضرورية والمسافات البيضاء.
• Debouncing and Throttling: الحد من تكرار العمليات المكلفة حسابيًا التي يتم تشغيلها بواسطة أحداث المستخدم.
• استخدام خوارزميات وهياكل بيانات فعالة: حدد الخوارزميات وهياكل البيانات الأكثر كفاءة لحالات الاستخدام الخاصة بك.
• تجنب تسرب الذاكرة: تأكد من أن الكود الخاص بك يحرر الذاكرة بشكل صحيح عندما لا تكون هناك حاجة إليها.
• تحسين مكتبات الطرف الثالث: قم بتقييم تأثير الأداء لمكتبات الطرف الثالث واختر بدائل إذا لزم الأمر. ضع في اعتبارك التحميل الكسول لنصوص الطرف الثالث.

راقب أداء تطبيقك باستمرار وكرر عملية الاختبار والتحسين حسب الحاجة.

أفضل الممارسات لاختبار أداء JavaScript

فيما يلي بعض أفضل الممارسات التي يجب اتباعها عند تنفيذ اختبار أداء JavaScript الآلي:

• الاختبار في بيئة واقعية: قم بإجراء اختبارات الأداء في بيئة تشبه إلى حد كبير بيئة الإنتاج الخاصة بك. وهذا يشمل عوامل مثل ظروف الشبكة وإمكانيات الجهاز وتكوين الخادم.
• استخدام منهجية اختبار متسقة: استخدم منهجية اختبار متسقة لضمان أن تكون نتائجك قابلة للمقارنة بمرور الوقت. وهذا يشمل عوامل مثل عدد التكرارات وفترة الإحماء والفاصل الزمني للقياس.
• مراقبة الأداء في بيئة الإنتاج: استخدم أدوات مراقبة الأداء لمراقبة أداء تطبيقك باستمرار في بيئة الإنتاج. يتيح لك هذا اكتشاف وتشخيص مشكلات الأداء التي قد لا يتم اكتشافها أثناء الاختبار.
• أتمتة كل شيء: أتمتة أكبر قدر ممكن من عملية اختبار الأداء، بما في ذلك تنفيذ الاختبار وتحليل النتائج وإنشاء التقارير.
• الحفاظ على تحديث الاختبارات: قم بتحديث اختبارات الأداء الخاصة بك كلما تم إجراء تغييرات في الكود. هذا يضمن أن تكون اختباراتك دائمًا ذات صلة وأنها تعكس أداء تطبيقك بدقة.
• إشراك الفريق بأكمله: إشراك فريق التطوير بأكمله في عملية اختبار الأداء. يساعد هذا على زيادة الوعي بقضايا الأداء وتعزيز ثقافة تحسين الأداء.
• إعداد التنبيهات: قم بتكوين تنبيهات لإعلامك عند اكتشاف تراجعات في الأداء. يتيح لك هذا الاستجابة السريعة لمشكلات الأداء ومنعها من التأثير على المستخدمين.
• توثيق اختباراتك وعملياتك: قم بتوثيق اختبارات الأداء وميزانيات الأداء وعمليات الاختبار. يساعد هذا على ضمان أن يفهم الجميع في الفريق كيفية قياس الأداء ومراقبته.

مواجهة التحديات الشائعة

في حين أن اختبار الأداء الآلي يقدم العديد من الفوائد، فإنه يمثل أيضًا بعض التحديات. إليك كيفية مواجهة بعض العقبات الشائعة:

• الاختبارات المتقلبة: يمكن أن تكون اختبارات الأداء متقلبة في بعض الأحيان، مما يعني أنها قد تنجح أو تفشل بشكل متقطع بسبب عوامل خارجة عن سيطرتك، مثل ازدحام الشبكة أو حِمل الخادم. للتخفيف من هذا، قم بإجراء الاختبارات عدة مرات واحسب متوسط النتائج. يمكنك أيضًا استخدام التقنيات الإحصائية لتحديد وتصفية القيم المتطرفة.
• صيانة نصوص الاختبار: مع تطور تطبيقك، ستحتاج نصوص اختبار الأداء إلى التحديث لتعكس التغييرات. يمكن أن تكون هذه عملية تستغرق وقتًا طويلاً وعرضة للخطأ. لمعالجة هذا، استخدم بنية اختبار معيارية وقابلة للصيانة وفكر في استخدام أدوات أتمتة الاختبار التي يمكنها إنشاء وتحديث نصوص الاختبار تلقائيًا.
• تفسير النتائج: يمكن أن تكون نتائج اختبار الأداء معقدة وصعبة التفسير. لمعالجة هذا، استخدم أدوات إعداد تقارير وتصور واضحة وموجزة. قد يكون من المفيد أيضًا إنشاء مستوى أداء أساسي ومقارنة نتائج الاختبار اللاحقة بهذا الأساس.
• التعامل مع خدمات الطرف الثالث: قد يعتمد تطبيقك على خدمات طرف ثالث خارجة عن سيطرتك. يمكن أن يؤثر أداء هذه الخدمات على الأداء العام لتطبيقك. لمعالجة هذا، راقب أداء هذه الخدمات وفكر في استخدام تقنيات المحاكاة (mocking or stubbing) لعزل تطبيقك أثناء اختبار الأداء.

الخاتمة

يعد اختبار أداء JavaScript الآلي ممارسة حاسمة لضمان تجربة مستخدم سريعة وفعالة باستمرار. من خلال تنفيذ الاختبارات الآلية، يمكنك تحديد ومعالجة تراجعات الأداء بشكل استباقي، وتقليل تكاليف التطوير، وتقديم منتج عالي الجودة. اختر الأدوات المناسبة، وحدد ميزانيات أداء واضحة، وادمج الاختبارات في مسار CI/CD الخاص بك، وراقب وحسن أداء تطبيقك باستمرار. من خلال تبني هذه الممارسات، يمكنك إنشاء تطبيقات JavaScript ليست وظيفية فحسب، بل عالية الأداء أيضًا، مما يسعد المستخدمين ويدفع نجاح الأعمال.

تذكر أن الأداء عملية مستمرة، وليس إصلاحًا لمرة واحدة. راقب واختبر وحسن كود JavaScript الخاص بك باستمرار لتقديم أفضل تجربة ممكنة للمستخدمين، بغض النظر عن مكان وجودهم في العالم.

مصادر إضافية

• Web Vitals
• Lighthouse
• WebPageTest
• Sitespeed.io
• Puppeteer
• Playwright