Изчерпателно ръководство за разбиране и оптимизиране на критичния път на рендиране за по-бързо зареждане на уебсайтове и подобрено потребителско изживяване. Научете практически техники за подобряване на производителността на front-end в световен мащаб.
Оптимизация на производителността на JavaScript: Овладяване на критичния път на рендиране
В днешната мрежа производителността е от първостепенно значение. Бавно зареждащият се уебсайт може да доведе до разочаровани потребители, по-високи нива на отпадане и в крайна сметка загуба на приходи. Оптимизирането на вашия JavaScript и разбирането на това как браузърите рендират уеб страници е от решаващо значение за предоставяне на бързо и ангажиращо потребителско изживяване. Един от най-важните концепции в тази област е Критичният път на рендиране (CRP).
Какво е критичен път на рендиране?
Критичният път на рендиране е последователността от стъпки, които браузърът предприема, за да преобразува HTML, CSS и JavaScript в рендирана уеб страница на екрана. Това е верига от зависимости; всяка стъпка разчита на резултата от предишната. Разбирането и оптимизирането на този път е от решаващо значение за намаляване на времето, необходимо на потребителя да види и взаимодейства с вашия уебсайт. Мислете за това като за внимателно организиран балет, където всяко движение (всяка стъпка на рендиране) трябва да бъде перфектно синхронизирано и изпълнено, за да бъде финалното изпълнение безупречно. Забавяне в една стъпка влияе върху всички следващи стъпки.
CRP се състои от следните ключови стъпки:
- DOM конструкция: Анализиране на HTML и изграждане на Document Object Model (DOM).
- CSSOM конструкция: Анализиране на CSS и изграждане на CSS Object Model (CSSOM).
- Конструкция на дървото на рендиране: Комбиниране на DOM и CSSOM за създаване на дървото на рендиране.
- Оформление: Изчисляване на позицията и размера на всеки елемент в дървото на рендиране.
- Рисуване: Преобразуване на дървото на рендиране в действителни пиксели на екрана.
Нека разгледаме всяка от тези стъпки по-подробно.
1. DOM конструкция
Когато браузърът получи HTML документ, той започва да анализира кода ред по ред. Докато анализира, той конструира дървовидна структура, наречена Document Object Model (DOM). DOM представлява структурата на HTML документа, като всеки HTML елемент става възел в дървото. Обмислете следния прост HTML:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Моят уебсайт</title>
<link rel="stylesheet" href="style.css">
</head>
<body>
<h1>Здравей, свят!</h1>
<p>Това е първият ми уебсайт.</p>
</body>
</html>
Браузърът ще анализира това в DOM дърво, където всеки таг (<html>, <head>, <body> и т.н.) става възел.
Критичен блокиращ ресурс: Когато анализаторът срещне <script> таг, той обикновено блокира DOM конструкцията, докато скриптът не бъде изтеглен, анализиран и изпълнен. Това е така, защото JavaScript може да промени DOM, така че браузърът трябва да гарантира, че скриптът е завършил изпълнението си, преди да продължи да изгражда DOM. По същия начин, <link> таговете, които зареждат CSS, се считат за блокиращи рендирането, както е описано по-долу.
2. CSSOM конструкция
Точно както браузърът анализира HTML, за да създаде DOM, той анализира CSS, за да създаде CSS Object Model (CSSOM). CSSOM представлява стиловете, приложени към HTML елементите. Подобно на DOM, CSSOM също е дървовидна структура. CSSOM е от решаващо значение, защото определя как се стилизират и показват DOM елементите. Обмислете следния CSS:
h1 {
color: blue;
font-size: 2em;
}
p {
color: gray;
}
Браузърът анализира този CSS и създава CSSOM, който картографира CSS правилата към съответните HTML елементи. CSSOM конструкцията пряко влияе върху рендирането на страницата; неправилен или неефективен CSS може да доведе до забавяне на рендирането и лошо потребителско изживяване. CSS селекторите, например, трябва да бъдат възможно най-специфични и ефективни, за да се минимизира работата на браузъра.
Критичен блокиращ ресурс: CSSOM е блокиращ рендирането ресурс. Браузърът не може да започне да рендира страницата, докато CSSOM не бъде конструиран. Това е така, защото стиловете, дефинирани в CSS, влияят върху това как се показват HTML елементите. Следователно браузърът трябва да изчака CSSOM да бъде завършен, преди да може да продължи с рендирането. Таблиците със стилове в <head> на документа (използвайки <link rel="stylesheet">) обикновено блокират рендирането.
3. Конструкция на дървото на рендиране
След като DOM и CSSOM бъдат конструирани, браузърът ги комбинира, за да създаде дървото на рендиране. Дървото на рендиране е визуално представяне на DOM, което включва само елементите, които действително ще бъдат показани на екрана. Елементите, които са скрити (например, използвайки display: none;), не са включени в дървото на рендиране. Дървото на рендиране представлява това, което потребителят действително ще види на екрана; това е подрязана версия на DOM, която включва само елементите, които са видими и стилизирани.
Дървото на рендиране представлява финалната визуална структура на страницата, комбинирайки съдържанието (DOM) и стилизирането (CSSOM). Тази стъпка е от решаващо значение, защото поставя началото на действителния процес на рендиране.
4. Оформление
Фазата на оформление включва изчисляване на точната позиция и размер на всеки елемент в дървото на рендиране. Този процес е известен също като "reflow". Браузърът определя къде трябва да бъде поставен всеки елемент на екрана и колко място трябва да заема. Фазата на оформление е силно повлияна от CSS стиловете, приложени към елементите. Фактори като полета, подложки, ширина, височина и позициониране играят роля в изчисленията на оформлението. Тази фаза е интензивна в изчислително отношение, особено за сложни оформления.
Оформлението е критична стъпка в CRP, защото определя пространственото подреждане на елементите на страницата. Ефективният процес на оформление е от съществено значение за гладко и отзивчиво потребителско изживяване. Промените в DOM или CSSOM могат да предизвикат преоформление, което може да бъде скъпо по отношение на производителността.
5. Рисуване
Последната стъпка е фазата на рисуване, където браузърът преобразува дървото на рендиране в действителни пиксели на екрана. Това включва растеризиране на елементите и прилагане на посочените стилове, цветове и текстури. Процесът на рисуване е това, което в крайна сметка прави уеб страницата видима за потребителя. Рисуването е друг интензивен в изчислително отношение процес, особено за сложни графики и анимации.
След фазата на рисуване потребителят вижда рендираната уеб страница. Всички последващи промени в DOM или CSSOM могат да предизвикат пребоядисване, което актуализира визуалното представяне на екрана. Минимизирането на ненужните пребоядисвания е от решаващо значение за поддържане на гладък и отзивчив потребителски интерфейс.
Оптимизиране на критичния път на рендиране
Сега, след като разбираме критичния път на рендиране, нека проучим някои техники за оптимизирането му.
1. Минимизиране на броя на критичните ресурси
Колкото по-малко критични ресурси (CSS и JavaScript файлове) браузърът трябва да изтегли и анализира, толкова по-бързо ще се рендира страницата. Ето как да минимизирате критичните ресурси:
- Отложете некритичния JavaScript: Използвайте атрибутите
deferилиasyncна<script>таговете, за да им попречите да блокират DOM конструкцията. - Вградете критичния CSS: Идентифицирайте CSS правилата, които са от съществено значение за рендиране на съдържанието над сгъвката, и ги вградете директно в
<head>на HTML документа. Това елиминира необходимостта браузърът да изтегля външен CSS файл за първоначалното рендиране. - Минимизирайте CSS и JavaScript: Намалете размера на вашите CSS и JavaScript файлове, като премахнете ненужните знаци (интервали, коментари и т.н.).
- Комбинирайте CSS и JavaScript файлове: Намалете броя на HTTP заявките, като комбинирате множество CSS и JavaScript файлове в един файл. Въпреки това, с HTTP/2, ползите от пакетирането са по-малко изразени поради подобрените възможности за мултиплексиране.
- Премахнете неизползвания CSS: Съществуват инструменти за анализиране на вашия CSS и идентифициране на правила, които никога не се използват. Премахването на тези правила намалява размера на CSSOM.
Пример (Отлагане на JavaScript):
<script src="script.js" defer></script>
Атрибутът defer казва на браузъра да изтегли скрипта, без да блокира DOM конструкцията. Скриптът ще бъде изпълнен, след като DOM бъде напълно анализиран.
Пример (Вграждане на критичен CSS):
<head>
<style>
/* Критичен CSS за съдържание над сгъвката */
body { font-family: sans-serif; }
h1 { color: black; }
</style>
<link rel="stylesheet" href="style.css">
</head>
В този пример CSS правилата за body и h1 елементите са вградени в <head>. Това гарантира, че браузърът може да рендира съдържанието над сгъвката бързо, дори преди да е изтеглен външният лист със стилове (style.css).
2. Оптимизиране на доставката на CSS
Начинът, по който доставяте вашия CSS, може значително да повлияе на CRP. Обмислете тези техники за оптимизация:
- Медийни заявки: Използвайте медийни заявки, за да приложите CSS само към конкретни устройства или размери на екрана. Това предотвратява изтеглянето на ненужен CSS от браузъра.
- Стилове за печат: Отделете стиловете си за печат в отделен лист със стилове и използвайте медийна заявка, за да ги приложите само при печат. Това предотвратява блокирането на рендирането на екрана от стиловете за печат.
- Условно зареждане: Зареждайте CSS файлове условно въз основа на браузърни функции или потребителски предпочитания. Това може да бъде постигнато с помощта на JavaScript или логика от страна на сървъра.
Пример (Медийни заявки):
<link rel="stylesheet" href="style.css" media="screen">
<link rel="stylesheet" href="print.css" media="print">
В този пример style.css се прилага само към екрани, докато print.css се прилага само при печат.
3. Оптимизиране на изпълнението на JavaScript
JavaScript може да има значително въздействие върху CRP, особено ако модифицира DOM или CSSOM. Ето как да оптимизирате изпълнението на JavaScript:
- Отлагане или асинхронно JavaScript: Както споменахме по-рано, използвайте атрибутите
deferилиasync, за да предотвратите блокирането на DOM конструкцията от JavaScript. - Оптимизиране на JavaScript код: Напишете ефективен JavaScript код, който минимизира DOM манипулациите и изчисленията.
- Lazy Load JavaScript: Зареждайте JavaScript само когато е необходимо. Например, можете да заредите JavaScript за елементи, които са под сгъвката.
- Web Workers: Преместете изчислително интензивни JavaScript задачи към Web Workers, за да им попречите да блокират основната нишка.
Пример (Асинхронен JavaScript):
<script src="analytics.js" async></script>
Атрибутът async казва на браузъра да изтегли скрипта асинхронно и да го изпълни веднага щом е наличен, без да блокира DOM конструкцията. За разлика от defer, скриптовете, заредени с async, могат да се изпълняват в различен ред от този, в който се появяват в HTML.
4. Оптимизиране на DOM
Голям и сложен DOM може да забави процеса на рендиране. Ето как да оптимизирате DOM:
- Намалете размера на DOM: Поддържайте DOM възможно най-малък, като премахвате ненужните елементи и атрибути.
- Избягвайте дълбоки DOM дървета: Избягвайте създаването на дълбоко вложени DOM структури, тъй като те могат да затруднят браузъра да обхожда DOM.
- Използвайте семантичен HTML: Използвайте семантични HTML елементи (например,
<article>,<nav>,<aside>), за да осигурите структура и смисъл на вашия HTML документ. Това може да помогне на браузъра да рендира страницата по-ефективно.
5. Намалете разтърсването на оформлението
Разтърсването на оформлението възниква, когато JavaScript многократно чете и пише в DOM, което кара браузъра да извършва множество оформления и рисувания. Това може значително да влоши производителността. За да избегнете разтърсването на оформлението:
- Партидни DOM промени: Групирайте DOM промените заедно и ги приложете в една партида. Това минимизира броя на оформленията и рисуванията.
- Избягвайте да четете свойствата на оформлението, преди да пишете: Избягвайте да четете свойствата на оформлението (например,
offsetWidth,offsetHeight), преди да пишете в DOM, тъй като това може да принуди браузъра да извърши оформление. - Използвайте CSS трансформации и анимации: Използвайте CSS трансформации и анимации вместо базирани на JavaScript анимации, тъй като те обикновено са по-производителни. Трансформациите и анимациите често използват GPU, който е оптимизиран за тези типове операции.
6. Възползвайте се от браузърното кеширане
Браузърното кеширане позволява на браузъра да съхранява ресурси (например, CSS, JavaScript, изображения) локално, така че те да не трябва да бъдат изтегляни отново при последващи посещения. Конфигурирайте вашия сървър да задава подходящи заглавки на кеша за вашите ресурси.
Пример (Заглавки на кеша):
Cache-Control: public, max-age=31536000
Тази заглавка на кеша казва на браузъра да кешира ресурса за една година (31536000 секунди). Използването на мрежа за доставка на съдържание (CDN) също може значително да подобри производителността на кеширане, тъй като разпространява вашето съдържание в множество сървъри по целия свят, позволявайки на потребителите да изтеглят ресурси от сървър, който е географски по-близо до тях.
Инструменти за анализиране на критичния път на рендиране
Няколко инструмента могат да ви помогнат да анализирате критичния път на рендиране и да идентифицирате тесните места в производителността:
- Chrome DevTools: Chrome DevTools предоставя богата информация за процеса на рендиране, включително времето на всяка стъпка в CRP. Използвайте панела Performance, за да запишете времева линия на зареждането на страницата и да идентифицирате области за оптимизация. Разделът Coverage помага за идентифициране на неизползван CSS и JavaScript.
- WebPageTest: WebPageTest е популярен онлайн инструмент, който предоставя подробни отчети за производителността, включително водопадна диаграма, която визуализира зареждането на ресурси.
- Lighthouse: Lighthouse е инструмент с отворен код, автоматизиран инструмент за подобряване на качеството на уеб страниците. Той има одити за производителност, достъпност, прогресивни уеб приложения, SEO и други. Можете да го стартирате в Chrome DevTools, от командния ред или като Node модул.
Пример (Използване на Chrome DevTools):
- Отворете Chrome DevTools (щракнете с десния бутон върху страницата и изберете "Inspect").
- Отидете в панела "Performance".
- Щракнете върху бутона за запис (иконата на кръг) и презаредете страницата.
- Спрете записа, след като страницата е завършила зареждането.
- Анализирайте времевата линия, за да идентифицирате тесните места в производителността. Обърнете специално внимание на секциите "Loading", "Scripting", "Rendering" и "Painting".
Реални примери и казуси
Нека разгледаме някои реални примери за това как оптимизирането на критичния път на рендиране може да подобри производителността на уебсайта:
- Пример 1: Уебсайт за електронна търговия: Уебсайт за електронна търговия оптимизира своя CRP чрез вграждане на критичен CSS, отлагане на некритичен JavaScript и оптимизиране на своите изображения. Това доведе до 40% намаление на времето за зареждане на страницата и 20% увеличение на процентите на конверсия.
- Пример 2: Уебсайт за новини: Уебсайт за новини подобри своя CRP чрез намаляване на размера на своя DOM, оптимизиране на своите CSS селектори и използване на браузърно кеширане. Това доведе до 30% намаление на степента на отпадане и 15% увеличение на приходите от реклами.
- Пример 3: Глобална платформа за пътувания: Глобална платформа за пътувания, обслужваща потребители по целия свят, отбеляза значителни подобрения чрез внедряване на CDN и оптимизиране на изображения за различни типове устройства и мрежови условия. Те също така използваха service workers, за да кешират често достъпни данни, позволявайки офлайн достъп и по-бързи последващи зареждания. Това доведе до по-последователно потребителско изживяване в различни региони и скорости на интернет.
Глобални съображения
Когато оптимизирате CRP, е важно да вземете предвид глобалния контекст. Потребителите в различни части на света могат да имат различни скорости на интернет, възможности на устройствата и мрежови условия. Ето някои глобални съображения:
- Мрежова латентност: Мрежовата латентност може значително да повлияе на времето за зареждане на страницата, особено за потребители в отдалечени райони или с бавни интернет връзки. Използвайте CDN, за да разпространявате вашето съдържание по-близо до вашите потребители и да намалите латентността.
- Възможности на устройствата: Оптимизирайте уебсайта си за различни възможности на устройствата, като мобилни устройства, таблети и настолни компютри. Използвайте техники за адаптивен дизайн, за да адаптирате уебсайта си към различни размери на екрана и разделителни способности.
- Мрежови условия: Обмислете различните мрежови условия, които потребителите могат да изпитат, като 2G, 3G и 4G. Използвайте техники като адаптивно зареждане на изображения и компресиране на данни, за да оптимизирате уебсайта си за бавни мрежови връзки.
- Интернационализация (i18n): Когато работите с многоезични уебсайтове, уверете се, че вашият CSS и JavaScript са правилно интернационализирани, за да обработват различни набори от знаци и текстови посоки.
- Достъпност (a11y): Оптимизирайте уебсайта си за достъпност, за да гарантирате, че той е използваем от хора с увреждания. Това включва предоставяне на алтернативен текст за изображения, използване на семантичен HTML и гарантиране, че уебсайтът ви е достъпен с клавиатура.
Заключение
Оптимизирането на критичния път на рендиране е от съществено значение за предоставяне на бързо и ангажиращо потребителско изживяване. Чрез минимизиране на критичните ресурси, оптимизиране на доставката на CSS, оптимизиране на изпълнението на JavaScript, оптимизиране на DOM, намаляване на разтърсването на оформлението и използване на браузърно кеширане, можете значително да подобрите производителността на вашия уебсайт. Не забравяйте да използвате наличните инструменти, за да анализирате своя CRP и да идентифицирате области за оптимизация. Като предприемете тези стъпки, можете да гарантирате, че вашият уебсайт се зарежда бързо и предоставя положително изживяване за потребителите по целия свят. Интернет става все по-глобален; бърз и достъпен уебсайт вече не е просто най-добра практика, а необходимост за достигане до разнообразна аудитория.