Porovnání výkonu JavaScriptových frameworků: Benchmarky reálných aplikací

V neustále se vyvíjejícím světě webového vývoje je výběr správného JavaScriptového frameworku klíčovým rozhodnutím. Výběr ovlivňuje nejen rychlost vývoje a udržovatelnost, ale také, a často kriticky, výkon vaší aplikace. Tento článek poskytuje komplexní porovnání výkonu nejpopulárnějších JavaScriptových frameworků, analyzuje jejich silné a slabé stránky a vhodnost pro různé typy projektů. Ponoříme se do benchmarků reálných aplikací, abychom poskytli perspektivu založenou na datech, která vám umožní činit informovaná rozhodnutí pro váš příští projekt.

Pochopení důležitosti výkonu JavaScriptových frameworků

Výkon ve webových aplikacích se přímo promítá do uživatelského zážitku. Rychlá a responzivní aplikace vede k vyššímu zapojení uživatelů, lepším pozicím v SEO a v konečném důsledku k většímu úspěchu. Pomalé načítání, trhané interakce a neefektivní vykreslování mohou uživatele odradit. Proto je vyhodnocení výkonnostních charakteristik různých JavaScriptových frameworků prvořadé.

K výkonu JavaScriptových frameworků přispívá několik faktorů:

• Velikost balíčku (Bundle Size): Velikost JavaScriptových souborů stahovaných prohlížečem. Menší balíčky vedou k rychlejšímu počátečnímu načtení.
• Rychlost vykreslování: Doba, kterou framework potřebuje k aktualizaci uživatelského rozhraní v reakci na změny dat nebo interakce uživatele.
• Využití paměti: Množství paměti, které framework spotřebovává, což ovlivňuje výkon, zejména na zařízeních s omezenými zdroji.
• Manipulace s DOM: Efektivita, s jakou framework interaguje s Document Object Model (DOM).
• Režie frameworku: Vlastní výpočetní náklady samotného frameworku.

Tato analýza se bude zabývat každou z těchto oblastí, aby poskytla ucelený obraz o výkonu.

Zvažované frameworky

V našem porovnání výkonu se zaměříme na následující populární JavaScriptové frameworky:

• React: Vyvíjený a udržovaný společností Facebook (Meta), React je komponentová knihovna pro tvorbu uživatelských rozhraní. Je známý svým virtuálním DOM, který umožňuje efektivní aktualizace.
• Angular: Vyvíjený a udržovaný společností Google, Angular je komplexní framework, který používá TypeScript a nabízí strukturovaný přístup k tvorbě složitých webových aplikací.
• Vue.js: Progresivní framework známý svou flexibilitou a snadným použitím. Získává na popularitě díky své mírné křivce učení a výkonu.
• Svelte: Kompilátor, který v době sestavení transformuje kód na vysoce optimalizovaný vanilkový JavaScript. Cílem je dosáhnout výjimečného výkonu odstraněním potřeby virtuálního DOM.

Metodika benchmarku a nástroje

Abychom zajistili spravedlivé a spolehlivé srovnání, použijeme následující metodiku benchmarku:

• Benchmarky reálných aplikací: Výkon frameworků budeme analyzovat pomocí benchmarků, které simulují scénáře reálných aplikací. To zahrnuje úkoly jako:
• Vykreslování velkého seznamu položek (např. zobrazení katalogů produktů).
• Zpracování interakcí uživatele (např. filtrování, řazení a vyhledávání dat).
• Aktualizace uživatelského rozhraní s častými změnami dat (např. datové kanály v reálném čase).
• Analýza počáteční doby načítání
• Nástroje: K měření výkonu využijeme standardní nástroje v oboru, včetně:
• WebPageTest: Bezplatný open-source nástroj pro měření a analýzu výkonu webových stránek, který poskytuje podrobné informace o dobách načítání, metrikách vykreslování a další.
• Lighthouse: Open-source, automatizovaný nástroj pro zlepšení výkonu, kvality a správnosti vašich webových aplikací. Provádí audity výkonu, přístupnosti, progresivních webových aplikací, SEO a další.
• Záložka Performance v Chrome DevTools: Umožňuje hloubkovou analýzu výkonu, včetně využití CPU, alokace paměti a statistik vykreslování.
• Vlastní benchmarkovací skripty: Vytvoříme vlastní benchmarkovací skripty pomocí knihoven jako benchmark.js k měření specifických aspektů výkonu v kontrolovaném prostředí.
• Kontrolované prostředí: Benchmarky budou prováděny na konzistentní hardwarové a softwarové konfiguraci, aby se minimalizovaly vnější proměnné. To zahrnuje použití identických prohlížečů, síťových podmínek (simulovaných) a operačních systémů. Zajistíme také, aby byl JavaScriptový engine optimalizován pro cílový prohlížeč.

Poznámka: Konkrétní výsledky se budou lišit v závislosti na faktorech, jako je složitost aplikace, použité optimalizační techniky a hardwarové a síťové připojení koncového uživatele. Proto by měly být výsledky interpretovány jako vodítka, nikoli absolutní hodnoty.

Porovnání výkonu: Klíčová zjištění

Porovnání výkonu bude prezentováno v následujících klíčových oblastech:

1. Velikost balíčku a počáteční doba načítání

Menší velikosti balíčků obecně souvisejí s rychlejšími počátečními dobami načítání. Podívejme se na minifikované a gzipped velikosti balíčků každého frameworku a jejich dopad na dobu počátečního vykreslení. Pro toto základní srovnání používáme jednoduchou aplikaci "Hello World".

• React: Obvykle má větší velikost balíčku ve srovnání s Vue.js nebo Svelte, zejména pokud vezmeme v úvahu potřebu React DOM a dalších souvisejících knihoven. Počáteční doba načítání může být pomalejší ve srovnání se Svelte, ale použití rozdělení kódu a líného načítání může tento problém zmírnit.
• Angular: Díky své komplexní povaze a TypeScriptu mívají aplikace v Angularu tendenci mít větší velikosti balíčků než React nebo Vue.js, ačkoli v posledních verzích došlo k významným vylepšením.
• Vue.js: Vue.js nabízí dobrou rovnováhu a často vede k menším velikostem balíčků než React nebo Angular, což vede k rychlejším počátečním dobám načítání.
• Svelte: Protože Svelte kompiluje kód v době sestavení, výsledná velikost balíčku je často nejmenší ze všech čtyř frameworků, což vede k velmi rychlým počátečním dobám načítání.

Příklad: Představte si e-commerce aplikaci. Menší počáteční velikost balíčku pro seznamy produktů je klíčová pro rychlé upoutání pozornosti uživatele. Pokud se uživatel v Japonsku setká s pomaleji se načítající stránkou, může to znamenat ztrátu potenciálního prodeje. Stejný koncept by platil pro uživatele v Brazílii nebo Kanadě. Každá sekunda se počítá, globálně!

2. Výkon vykreslování

Výkon vykreslování měří, jak rychle framework aktualizuje uživatelské rozhraní v reakci na změny dat nebo interakce uživatele. To zahrnuje jak počáteční vykreslení, tak opětovné vykreslení po aktualizacích. Klíčové metriky zahrnují čas do prvního vykreslení obsahu (TTFCP), čas do interaktivity (TTI) a snímky za sekundu (FPS).

• React: Virtuální DOM umožňuje efektivní opětovné vykreslování, nicméně výkon může záviset na složitosti stromu komponent a účinnosti optimalizačních technik komponent, jako jsou React.memo a useMemo.
• Angular: Mechanismus detekce změn v Angularu lze optimalizovat pomocí technik, jako je detekce změn OnPush, ale výkon může v velkých, složitých aplikacích trpět, pokud není pečlivě spravován.
• Vue.js: Reaktivní systém a virtuální DOM Vue.js jej činí obecně výkonným a často nabízí dobrou rovnováhu mezi rychlostí a snadností vývoje.
• Svelte: Svelte kompiluje kód do vysoce optimalizovaného vanilkového JavaScriptu. To vede k velmi rychlému vykreslování, protože se vyhýbá běhové režii srovnávání virtuálního DOM. To jej činí velmi konkurenceschopným ve výkonu vykreslování.

Příklad: Řídicí panel zobrazující ceny akcií v reálném čase. React i Vue lze optimalizovat tak, aby efektivně zvládaly časté aktualizace; nicméně architektura Svelte jej zde činí vynikajícím. Pro uživatele se sídlem v Londýně může pomalu se aktualizující panel znamenat zmeškané obchodní příležitosti. Vysoký výkon je proto klíčový.

3. Využití paměti

Využití paměti je dalším klíčovým aspektem výkonu. Vysoká spotřeba paměti může vést ke snížení výkonu, zejména na mobilních zařízeních nebo v aplikacích běžících v prostředích s omezenými zdroji. Měření paměťové stopy během počátečního vykreslení, interakcí uživatele a opětovného vykreslování je zásadní.

• React: React může někdy spotřebovávat více paměti ve srovnání s některými jinými frameworky, zejména v aplikacích, které zpracovávají velké množství dat.
• Angular: Angular, kvůli svým funkcím a složitosti, může mít někdy vyšší paměťovou stopu než Vue nebo Svelte.
• Vue.js: Vue.js má obecně nižší paměťovou stopu než React a Angular.
• Svelte: Svelte má často nejnižší paměťovou stopu díky svému přístupu v době kompilace a minimalizované běhové režii.

Příklad: Představte si mobilní aplikaci, která potřebuje zobrazit složitou mapu země, jako je Indie. Nízké využití paměti je klíčové pro dobrý uživatelský zážitek a zabraňuje pádu aplikace. Podobné problémy mohou ovlivnit uživatele po celém světě, například v hustě osídlených městských oblastech se slabšími zařízeními.

4. Manipulace s DOM

Efektivní manipulace s DOM je klíčová pro rychlé vykreslování a odezvu. Způsob, jakým framework interaguje s DOM, je hlavním determinantem výkonu. Musíme posoudit, jak frameworky zvládají vytváření, aktualizaci a mazání prvků DOM.

• React: React využívá virtuální DOM k dávkování aktualizací a minimalizaci přímých manipulací s DOM.
• Angular: Mechanismus detekce změn v Angularu a schopnost provádět aktualizace velkého DOM mohou ovlivnit výkon manipulace s DOM.
• Vue.js: Vue.js používá virtuální DOM a také poskytuje optimalizace pro zlepšení efektivity aktualizace DOM.
• Svelte: Svelte se zcela vyhýbá virtuálnímu DOM. Provádí přímou manipulaci s DOM v době kompilace, což vede k optimalizovaným aktualizacím.

Příklad: Interaktivní aplikace, které jsou silně závislé na manipulaci s DOM, jako jsou kreslicí aplikace, mohou výrazně těžit z efektivního zpracování DOM. Pro umělce se sídlem v Nigérii nebo Austrálii může trhaná aplikace ovlivnit kvalitu jeho pracovního postupu.

5. Režie frameworku

Režie samotného frameworku, tedy prostředky, které vyžaduje ke svému fungování (CPU, paměť), ovlivňuje celkový výkon. To často souvisí s vnitřní složitostí frameworku a jeho architekturou. Měření využití CPU a paměti frameworku během provozu aplikace je nezbytné.

• React: Režie frameworku je mírná. Virtuální DOM Reactu vyžaduje určitou úroveň zdrojů pro srovnání aktualizací.
• Angular: Angular má vyšší režii frameworku kvůli svým funkcím a designu.
• Vue.js: Vue.js má relativně nízkou režii frameworku.
• Svelte: Svelte, protože se kompiluje do vanilkového JavaScriptu, má minimální režii frameworku.

Příklad: Vysoká režie je negativním faktorem při nasazování aplikací na zařízeních s nízkým výkonem, která se častěji používají v rozvojových ekonomikách, jako jsou ty v jihovýchodní Asii nebo Jižní Americe. Aplikace může běžet pomalu.

Srovnávací tabulka

Následující tabulka shrnuje výkonnostní charakteristiky každého frameworku. Hodnoty jsou založeny na typických výsledcích; skutečný výkon se může lišit v závislosti na specifikách aplikace.

Vlastnost	React	Angular	Vue.js	Svelte
Velikost balíčku (menší je lepší)	Střední-Velká	Velká	Střední-Malá	Nejmenší
Počáteční doba načítání (rychlejší je lepší)	Střední	Nejpomalejší	Rychlá	Nejrychlejší
Rychlost vykreslování (rychlejší je lepší)	Dobrý	Dobrý	Velmi dobrý	Vynikající
Využití paměti (nižší je lepší)	Střední-Vysoké	Vysoké	Střední	Nejnižší
Manipulace s DOM (rychlejší je lepší)	Efektivní (Virtual DOM)	Efektivní (s optimalizacemi)	Efektivní (Virtual DOM)	Vysoce efektivní (Přímý DOM)
Režie frameworku (nižší je lepší)	Mírná	Vysoká	Nízká	Velmi nízká

Příklady a benchmarky reálných aplikací

Pro ilustraci rozdílů ve výkonu v reálném světě zvažte následující příklady aplikací s hypotetickými výsledky benchmarků:

Příklad 1: Stránka se seznamem produktů v e-commerce

Scénář: Zobrazení velkého katalogu produktů s filtrováním, řazením a stránkováním. Uživatelé se nacházejí po celém světě s proměnlivým internetovým připojením.

• Benchmark: Doba načtení pro 1000 produktů.
• Výsledky (hypotetické):
• React: Doba načtení: 1.8 sekundy
• Angular: Doba načtení: 2.5 sekundy
• Vue.js: Doba načtení: 1.5 sekundy
• Svelte: Doba načtení: 1.2 sekundy
• Pohled: Rychlejší počáteční doba načtení a rychlost vykreslování Svelte by se promítly do lepšího uživatelského zážitku, zejména v regionech s pomalejším internetovým připojením. Uživatel ve venkovské části Indie nebo Argentiny by mohl těžit z výkonu Svelte.

Příklad 2: Řídicí panel s daty v reálném čase

Scénář: Finanční řídicí panel zobrazující ceny akcií v reálném čase, které jsou často aktualizovány. Uživatelé se nacházejí v různých globálních finančních centrech.

• Benchmark: Výkon při aktualizaci 1000 datových bodů za sekundu.
• Výsledky (hypotetické):
• React: FPS: 55
• Angular: FPS: 48
• Vue.js: FPS: 60
• Svelte: FPS: 65
• Pohled: Vyšší snímková frekvence Svelte nabízí nejlepší výkon a zajišťuje plynulé aktualizace. Obchodník v Tokiu nebo New Yorku by ocenil responzivitu aplikace při sledování volatilních trhů.

Příklad 3: Interaktivní mapová aplikace

Scénář: Interaktivní mapová aplikace pro zobrazování geografických informací s funkcemi jako přibližování, posouvání a vlastní překryvy. Uživatelé se nacházejí po celém světě.

• Benchmark: Výkon při posouvání přes velkou mapovou oblast a přibližování a oddalování.
• Výsledky (hypotetické):
• React: Využití paměti: 200MB
• Angular: Využití paměti: 250MB
• Vue.js: Využití paměti: 180MB
• Svelte: Využití paměti: 150MB
• Pohled: Nižší spotřeba paměti Svelte z něj činí dobrou volbu pro mobilní zařízení a uživatele s omezenými zdroji.

Faktory ovlivňující výkon frameworku

Při zvažování výkonu frameworku mějte na paměti tyto faktory:

• Optimalizační techniky: Všechny frameworky lze optimalizovat pomocí pečlivých programovacích postupů, jako je rozdělení kódu, líné načítání a memoizace komponent.
• Složitost projektu: Volba frameworku by měla odpovídat složitosti projektu. Pro velké a složité aplikace může být strukturovaný přístup Angularu výhodný, i s ohledem na výkon.
• Odbornost týmu: Zvažte znalost jednotlivých frameworků vývojovým týmem. Výkonnostní zisky jsou sníženy nezkušenými vývojáři.
• Knihovny třetích stran: Použití knihoven třetích stran může mít významný dopad na výkon. Vybírejte optimalizované a dobře udržované knihovny.
• Kompatibilita s prohlížeči: Zvažte požadavky na kompatibilitu s prohlížeči. Starší prohlížeče mohou představovat výkonnostní výzvy, které je třeba řešit.

Praktické tipy pro vývojáře

Zde je několik praktických tipů pro vývojáře, kteří se snaží optimalizovat výkon JavaScriptových frameworků:

• Rozdělení kódu (Code Splitting): Implementujte rozdělení kódu, abyste načítali pouze nezbytný kód pro každou část vaší aplikace, čímž zlepšíte počáteční dobu načítání. To je zvláště důležité pro aplikace v Angularu.
• Líné načítání (Lazy Loading): Používejte líné načítání pro obrázky, komponenty a další zdroje, abyste odložili jejich načtení, dokud nebudou potřeba.
• Optimalizace komponent: Používejte techniky jako memoizace (React, Vue), detekce změn OnPush (Angular) a optimalizace komponent ke snížení zbytečného opětovného vykreslování.
• Profilovací nástroje: Pravidelně používejte vývojářské nástroje prohlížeče (Chrome DevTools, Firefox Developer Tools) k identifikaci výkonnostních úzkých hrdel.
• Minimalizujte manipulace s DOM: Omezte přímé manipulace s DOM a využívejte efektivní techniky datových vazeb poskytované frameworkem.
• Optimalizace balíčku: Využívejte nástroje pro sestavení a techniky jako tree-shaking a minifikaci ke zmenšení velikosti JavaScriptových balíčků.
• Vybírejte optimalizované knihovny: Vybírejte knihovny třetích stran, které jsou optimalizovány pro výkon. Pokud je to možné, vyhněte se velkým, neoptimalizovaným knihovnám.
• Pravidelně testujte: Provádějte výkonnostní testy v průběhu celého vývojového procesu, nejen na konci.

Závěr

Volba JavaScriptového frameworku významně ovlivňuje výkon aplikace. Ačkoli každý framework má své silné stránky, Svelte často vyniká velikostí balíčku a rychlostí vykreslování. React a Vue.js nabízejí dobrý výkon s flexibilitou, zatímco Angular poskytuje strukturovaný přístup, i když často s větší stopou. Optimální volba závisí на specifických požadavcích projektu, odbornosti týmu a výkonnostních cílech. Porozuměním těmto výkonnostním charakteristikám a použitím vhodných optimalizačních technik mohou vývojáři vytvářet vysoce výkonné a uživatelsky přívětivé webové aplikace pro globální publikum.

Nakonec je nejlepší ten framework, který splňuje potřeby vašeho projektu a zároveň poskytuje bezproblémový a výkonný uživatelský zážitek po celém světě. Zvažte testování všech prezentovaných možností, abyste zjistili, co vám nejlépe vyhovuje.