۲ شهریور ۱۴۰۴فارسی

با تکنیک‌های بهینه‌سازی پویا، به اوج عملکرد فرانت‌اند برسید. این راهنما استراتژی‌های تنظیم عملکرد زمان اجرا، از اجرای جاوااسکریپت تا بهینه‌سازی رندر را پوشش می‌دهد.

بهینه‌سازی پویا در فرانت‌اند: تنظیم عملکرد زمان اجرا

در حوزه توسعه فرانت‌اند، ارائه یک تجربه کاربری سریع و پاسخگو از اهمیت بالایی برخوردار است. تکنیک‌های بهینه‌سازی ایستا، مانند کوچک‌سازی کد و فشرده‌سازی تصاویر، نقاط شروع ضروری هستند. با این حال، چالش واقعی در پرداختن به گلوگاه‌های عملکردی زمان اجرا است که با تعامل کاربران با برنامه شما پدیدار می‌شوند. این راهنما به دنیای بهینه‌سازی پویا می‌پردازد و شما را با دانش و ابزارهای لازم برای تنظیم دقیق فرانت‌اند خود برای عملکرد بهینه در زمان اجرا مجهز می‌کند.

درک عملکرد زمان اجرا

عملکرد زمان اجرا به میزان کارایی اجرای کد فرانت‌اند و رندر شدن آن در مرورگر کاربر اشاره دارد. این مفهوم جنبه‌های مختلفی را در بر می‌گیرد، از جمله:

اجرای جاوااسکریپت: سرعت پارس، کامپایل و اجرای کد جاوااسکریپت.
عملکرد رندرینگ: کارایی موتور رندر مرورگر در ترسیم رابط کاربری.
مدیریت حافظه: نحوه تخصیص و آزادسازی حافظه توسط مرورگر.
درخواست‌های شبکه: زمان لازم برای دریافت منابع از سرور.

عملکرد ضعیف در زمان اجرا می‌تواند منجر به موارد زیر شود:

زمان بارگذاری طولانی صفحات: که باعث ناامیدی کاربران شده و به طور بالقوه بر رتبه‌بندی موتورهای جستجو تأثیر می‌گذارد.
رابط کاربری غیرپاسخگو: که باعث ایجاد یک تجربه کاربری کند و ناخوشایند می‌شود.
افزایش نرخ پرش (Bounce Rate): کاربرانی که به دلیل عملکرد ضعیف وب‌سایت شما را ترک می‌کنند.
هزینه‌های بالاتر سرور: به دلیل کد ناکارآمد که به منابع بیشتری نیاز دارد.

پروفایل‌سازی و شناسایی گلوگاه‌ها

اولین قدم در بهینه‌سازی پویا، شناسایی گلوگاه‌های عملکردی است. ابزارهای توسعه‌دهنده مرورگر قابلیت‌های پروفایل‌سازی قدرتمندی را برای کمک به شما در مشخص کردن نقاطی که فرانت‌اند شما با مشکل مواجه است، فراهم می‌کنند. ابزارهای محبوب عبارتند از:

ابزارهای توسعه‌دهنده کروم (Chrome DevTools): مجموعه‌ای جامع از ابزارها برای دیباگ و پروفایل‌سازی برنامه‌های وب.
ابزارهای توسعه‌دهنده فایرفاکس (Firefox Developer Tools): مشابه ابزارهای کروم، با ارائه طیف وسیعی از ویژگی‌ها برای بررسی و بهینه‌سازی عملکرد.
بازرس وب سافاری (Safari Web Inspector): مجموعه ابزار توسعه‌دهنده داخلی مرورگر سافاری.

استفاده از Chrome DevTools برای پروفایل‌سازی

در اینجا یک گردش کار اولیه برای پروفایل‌سازی با Chrome DevTools آورده شده است:

باز کردن DevTools: روی صفحه کلیک راست کرده و "Inspect" را انتخاب کنید یا کلید F12 را فشار دهید.
رفتن به تب Performance: این تب ابزارهایی برای ضبط و تحلیل عملکرد زمان اجرا فراهم می‌کند.
شروع ضبط: روی دکمه ضبط (دایره) کلیک کنید تا پروفایل‌سازی شروع شود.
تعامل با برنامه: اقداماتی را که می‌خواهید تحلیل کنید، انجام دهید.
توقف ضبط: دوباره روی دکمه ضبط کلیک کنید تا پروفایل‌سازی متوقف شود.
تحلیل نتایج: DevTools یک جدول زمانی دقیق از عملکرد برنامه شما، شامل اجرای جاوااسکریپت، رندرینگ و فعالیت شبکه را نمایش می‌دهد.

نقاط کلیدی برای تمرکز در تب Performance:

استفاده از CPU: استفاده بالای CPU نشان می‌دهد که کد جاوااسکریپت شما مقدار قابل توجهی از توان پردازشی را مصرف می‌کند.
استفاده از حافظه: تخصیص حافظه و جمع‌آوری زباله (garbage collection) را برای شناسایی نشت‌های احتمالی حافظه ردیابی کنید.
زمان رندرینگ: زمان لازم برای ترسیم رابط کاربری توسط مرورگر را تحلیل کنید.
فعالیت شبکه: درخواست‌های شبکه‌ای کند یا ناکارآمد را شناسایی کنید.

با تحلیل دقیق داده‌های پروفایل‌سازی، می‌توانید توابع، کامپوننت‌ها یا عملیات رندرینگ خاصی را که باعث گلوگاه‌های عملکردی می‌شوند، شناسایی کنید.

تکنیک‌های بهینه‌سازی جاوااسکریپت

جاوااسکریپت اغلب یکی از عوامل اصلی مشکلات عملکردی در زمان اجرا است. در اینجا چند تکنیک کلیدی برای بهینه‌سازی کد جاوااسکریپت شما آورده شده است:

۱. Debouncing و Throttling

Debouncing و Throttling تکنیک‌هایی هستند که برای محدود کردن نرخ اجرای یک تابع استفاده می‌شوند. این تکنیک‌ها به ویژه برای مدیریت رویدادهایی که به طور مکرر فعال می‌شوند، مانند رویدادهای اسکرول، تغییر اندازه و ورودی، مفید هستند.

Debouncing: اجرای یک تابع را تا زمانی که مقدار مشخصی از زمان از آخرین فراخوانی آن گذشته باشد، به تأخیر می‌اندازد. این برای جلوگیری از اجرای بیش از حد مکرر توابع هنگامی که کاربر به سرعت تایپ یا اسکرول می‌کند، مفید است.
Throttling: یک تابع را حداکثر یک بار در یک دوره زمانی مشخص اجرا می‌کند. این برای محدود کردن نرخ اجرای یک تابع، حتی اگر رویداد همچنان به طور مکرر فعال شود، مفید است.

مثال (Debouncing):


function debounce(func, delay) {
  let timeout;
  return function(...args) {
    const context = this;
    clearTimeout(timeout);
    timeout = setTimeout(() => func.apply(context, args), delay);
  };
}

const expensiveFunction = () => {
  console.log("Executing expensive function");
};

const debouncedFunction = debounce(expensiveFunction, 250);

window.addEventListener('resize', debouncedFunction);

مثال (Throttling):


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

const expensiveFunction = () => {
  console.log("Executing expensive function");
};

const throttledFunction = throttle(expensiveFunction, 250);

window.addEventListener('scroll', throttledFunction);

۲. Memoization (به‌خاطرسپاری)

Memoization یک تکنیک بهینه‌سازی است که شامل کش کردن نتایج فراخوانی‌های پرهزینه توابع و بازگرداندن نتیجه کش شده در صورت تکرار ورودی‌های مشابه است. این می‌تواند عملکرد توابعی را که به طور مکرر با آرگومان‌های یکسان فراخوانی می‌شوند، به طور قابل توجهی بهبود بخشد.

مثال:


function memoize(func) {
  const cache = {};
  return function(...args) {
    const key = JSON.stringify(args);
    if (cache[key]) {
      return cache[key];
    } else {
      const result = func.apply(this, args);
      cache[key] = result;
      return result;
    }
  };
}

const expensiveCalculation = (n) => {
  console.log("Performing expensive calculation for", n);
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < n; i++) {
    result += i;
  }
  return result;
};

const memoizedCalculation = memoize(expensiveCalculation);

console.log(memoizedCalculation(1000)); // Performs the calculation
console.log(memoizedCalculation(1000)); // Returns cached result

۳. تقسیم کد (Code Splitting)

تقسیم کد فرآیند تقسیم کد جاوااسکریپت شما به قطعات کوچکتر است که می‌توانند بر حسب تقاضا بارگذاری شوند. این کار می‌تواند زمان بارگذاری اولیه برنامه شما را با بارگذاری تنها کدی که برای نمایش اولیه به کاربر لازم است، کاهش دهد. فریم‌ورک‌هایی مانند React، Angular و Vue.js پشتیبانی داخلی از تقسیم کد با استفاده از importهای پویا را ارائه می‌دهند.

مثال (React):


import React, { Suspense } from 'react';

const MyComponent = React.lazy(() => import('./MyComponent'));

function App() {
  return (
    Loading...

}>
      
    
  );
}

۴. دستکاری کارآمد DOM

دستکاری DOM اگر با دقت انجام نشود، می‌تواند یک گلوگاه عملکردی باشد. با استفاده از تکنیک‌هایی مانند موارد زیر، دستکاری مستقیم DOM را به حداقل برسانید:

استفاده از Virtual DOM: فریم‌ورک‌هایی مانند React و Vue.js از یک DOM مجازی برای به حداقل رساندن تعداد به‌روزرسانی‌های واقعی DOM استفاده می‌کنند.
دسته‌بندی به‌روزرسانی‌ها: چندین به‌روزرسانی DOM را در یک عملیات واحد گروه‌بندی کنید تا تعداد reflowها و repaintها کاهش یابد.
کش کردن عناصر DOM: ارجاع به عناصر DOM که به طور مکرر به آنها دسترسی پیدا می‌کنید را ذخیره کنید تا از جستجوهای مکرر جلوگیری شود.
استفاده از Document Fragments: عناصر DOM را با استفاده از document fragments در حافظه ایجاد کرده و سپس آنها را در یک عملیات واحد به DOM اضافه کنید.

۵. Web Workers

Web Workers به شما این امکان را می‌دهند که کد جاوااسکریپت را در یک رشته پس‌زمینه (background thread) اجرا کنید، بدون اینکه رشته اصلی را مسدود کنید. این می‌تواند برای انجام وظایف محاسباتی سنگین که در غیر این صورت رابط کاربری را کند می‌کنند، مفید باشد. موارد استفاده رایج شامل پردازش تصویر، تحلیل داده‌ها و محاسبات پیچیده است.

مثال:


// main.js
const worker = new Worker('worker.js');

worker.postMessage({ task: 'expensiveCalculation', data: 1000000 });

worker.onmessage = (event) => {
  console.log('Result from worker:', event.data);
};

// worker.js
self.onmessage = (event) => {
  const { task, data } = event.data;
  if (task === 'expensiveCalculation') {
    let result = 0;
    for (let i = 0; i < data; i++) {
      result += i;
    }
    self.postMessage(result);
  }
};

۶. بهینه‌سازی حلقه‌ها

حلقه‌ها در جاوااسکریپت رایج هستند و حلقه‌های ناکارآمد می‌توانند به طور قابل توجهی بر عملکرد تأثیر بگذارند. این بهترین شیوه‌ها را در نظر بگیرید:

عملیات داخل حلقه را به حداقل برسانید: در صورت امکان، محاسبات یا تعریف متغیرها را به خارج از حلقه منتقل کنید.
طول آرایه‌ها را کش کنید: از محاسبه مکرر طول یک آرایه در شرط حلقه خودداری کنید.
از کارآمدترین نوع حلقه استفاده کنید: برای تکرارهای ساده، حلقه‌های `for` به طور کلی سریع‌تر از `forEach` یا `map` هستند.

۷. انتخاب ساختارهای داده مناسب

انتخاب ساختار داده می‌تواند بر عملکرد تأثیر بگذارد. این عوامل را در نظر بگیرید:

آرایه‌ها در مقابل اشیاء: آرایه‌ها به طور کلی برای دسترسی متوالی سریع‌تر هستند، در حالی که اشیاء برای دسترسی به عناصر بر اساس کلید بهتر هستند.
Setها و Mapها: Setها و Mapها در مقایسه با اشیاء معمولی، جستجو و درج کارآمدتری را برای عملیات خاصی ارائه می‌دهند.

تکنیک‌های بهینه‌سازی رندرینگ

عملکرد رندرینگ یکی دیگر از جنبه‌های حیاتی بهینه‌سازی فرانت‌اند است. رندرینگ کند می‌تواند منجر به انیمیشن‌های پرش‌دار و تجربه کاربری کند شود. در اینجا چند تکنیک برای بهبود عملکرد رندرینگ آورده شده است:

۱. به حداقل رساندن Reflow و Repaint

Reflow (همچنین به عنوان layout شناخته می‌شود) زمانی رخ می‌دهد که مرورگر طرح‌بندی صفحه را دوباره محاسبه می‌کند. Repaint زمانی رخ می‌دهد که مرورگر بخش‌هایی از صفحه را دوباره ترسیم می‌کند. هر دو عملیات reflow و repaint می‌توانند عملیات پرهزینه‌ای باشند و به حداقل رساندن آنها برای دستیابی به عملکرد رندرینگ روان حیاتی است. عملیاتی که باعث reflow می‌شوند عبارتند از:

تغییر ساختار DOM
تغییر استایل‌هایی که بر طرح‌بندی تأثیر می‌گذارند (مانند عرض، ارتفاع، حاشیه، پدینگ)
محاسبه offsetWidth، offsetHeight، clientWidth، clientHeight، scrollWidth، scrollHeight

برای به حداقل رساندن reflow و repaint:

دسته‌بندی به‌روزرسانی‌های DOM: چندین تغییر DOM را در یک عملیات واحد گروه‌بندی کنید.
اجتناب از طرح‌بندی همزمان اجباری: بلافاصله پس از تغییر استایل‌هایی که بر طرح‌بندی تأثیر می‌گذارند، ویژگی‌های طرح‌بندی (مانند offsetWidth) را نخوانید.
استفاده از CSS transforms: برای انیمیشن‌ها و transitionها، از CSS transforms (مانند `transform: translate()`، `transform: scale()`) استفاده کنید که اغلب با شتاب‌دهنده سخت‌افزاری اجرا می‌شوند.

۲. بهینه‌سازی انتخابگرهای CSS

انتخابگرهای پیچیده CSS می‌توانند در ارزیابی کند باشند. از انتخابگرهای خاص و کارآمد استفاده کنید:

از انتخابگرهای بیش از حد خاص اجتناب کنید: تعداد سطوح تودرتو بودن در انتخابگرهای خود را کاهش دهید.
از نام کلاس‌ها استفاده کنید: نام کلاس‌ها به طور کلی سریع‌تر از نام تگ‌ها یا انتخابگرهای ویژگی هستند.
از انتخابگرهای عمومی اجتناب کنید: انتخابگر عمومی (`*`) باید به ندرت استفاده شود.

۳. استفاده از CSS Containment

ویژگی `contain` در CSS به شما این امکان را می‌دهد که بخش‌هایی از درخت DOM را جدا کنید و از تأثیر تغییرات در یک بخش از درخت بر بخش‌های دیگر جلوگیری کنید. این کار می‌تواند با کاهش دامنه reflow و repaint، عملکرد رندرینگ را بهبود بخشد.

مثال:


.container {
  contain: layout paint;
}

این به مرورگر می‌گوید که تغییرات درون عنصر `.container` نباید بر طرح‌بندی یا ترسیم عناصر خارج از آن تأثیر بگذارد.

۴. مجازی‌سازی (Windowing)

مجازی‌سازی، که به آن windowing نیز گفته می‌شود، تکنیکی برای رندر کردن تنها بخش قابل مشاهده از یک لیست یا گرید بزرگ است. این می‌تواند هنگام کار با مجموعه داده‌هایی که شامل هزاران یا میلیون‌ها آیتم هستند، عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. کتابخانه‌هایی مانند `react-window` و `react-virtualized` کامپوننت‌هایی را ارائه می‌دهند که فرآیند مجازی‌سازی را ساده می‌کنند.

مثال (React):


import { FixedSizeList } from 'react-window';

const Row = ({ index, style }) => (
  
    Row {index}
  
);

const ListComponent = () => (
  
    {Row}
  
);

۵. شتاب‌دهنده سخت‌افزاری

مرورگرها می‌توانند از GPU (واحد پردازش گرافیکی) برای تسریع برخی عملیات رندرینگ، مانند CSS transforms و انیمیشن‌ها، استفاده کنند. برای فعال کردن شتاب‌دهنده سخت‌افزاری، از ویژگی‌های CSS `transform: translateZ(0)` یا `backface-visibility: hidden` استفاده کنید. با این حال، از این ویژگی با احتیاط استفاده کنید، زیرا استفاده بیش از حد می‌تواند در برخی دستگاه‌ها منجر به مشکلات عملکردی شود.

بهینه‌سازی تصاویر

تصاویر اغلب به طور قابل توجهی در زمان بارگذاری صفحه نقش دارند. تصاویر را با روش‌های زیر بهینه کنید:

انتخاب فرمت مناسب: از WebP برای فشرده‌سازی و کیفیت برتر نسبت به JPEG و PNG استفاده کنید.
فشرده‌سازی تصاویر: از ابزارهایی مانند ImageOptim یا TinyPNG برای کاهش حجم فایل تصاویر بدون افت کیفیت قابل توجه استفاده کنید.
تغییر اندازه تصاویر: تصاویر را با اندازه مناسب برای نمایشگر ارائه دهید.
استفاده از تصاویر واکنش‌گرا: از ویژگی `srcset` برای ارائه اندازه‌های مختلف تصویر بر اساس اندازه و وضوح صفحه نمایش دستگاه استفاده کنید.
بارگذاری تنبل (Lazy loading) تصاویر: تصاویر را تنها زمانی بارگذاری کنید که قرار است در ویوپورت قابل مشاهده شوند.

بهینه‌سازی فونت‌ها

فونت‌های وب نیز می‌توانند بر عملکرد تأثیر بگذارند. فونت‌ها را با روش‌های زیر بهینه کنید:

استفاده از فرمت WOFF2: WOFF2 بهترین فشرده‌سازی را ارائه می‌دهد.
زیرمجموعه‌سازی فونت‌ها: تنها کاراکترهایی را که واقعاً در وب‌سایت شما استفاده می‌شوند، شامل کنید.
استفاده از `font-display`: نحوه رندر شدن فونت‌ها در حین بارگذاری را کنترل کنید. `font-display: swap` یک گزینه خوب برای جلوگیری از متن نامرئی در حین بارگذاری فونت است.

نظارت و بهبود مستمر

بهینه‌سازی پویا یک فرآیند مداوم است. به طور مستمر عملکرد فرانت‌اند خود را با استفاده از ابزارهایی مانند موارد زیر نظارت کنید:

Google PageSpeed Insights: توصیه‌هایی برای بهبود سرعت صفحه ارائه می‌دهد و گلوگاه‌های عملکردی را شناسایی می‌کند.
WebPageTest: ابزاری قدرتمند برای تحلیل عملکرد وب‌سایت و شناسایی زمینه‌های بهبود.
نظارت بر کاربر واقعی (RUM): داده‌های عملکردی را از کاربران واقعی جمع‌آوری می‌کند و بینش‌هایی در مورد نحوه عملکرد وب‌سایت شما در دنیای واقعی ارائه می‌دهد.

با نظارت منظم بر عملکرد فرانت‌اند خود و به کارگیری تکنیک‌های بهینه‌سازی شرح داده شده در این راهنما، می‌توانید اطمینان حاصل کنید که کاربران شما از یک تجربه سریع، پاسخگو و لذت‌بخش بهره‌مند می‌شوند.

ملاحظات بین‌المللی‌سازی

هنگام بهینه‌سازی برای مخاطبان جهانی، این جنبه‌های بین‌المللی‌سازی (i18n) را در نظر بگیرید:

شبکه‌های تحویل محتوا (CDN): از CDNها با سرورهای توزیع‌شده جغرافیایی برای کاهش تأخیر برای کاربران در سراسر جهان استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که CDN شما از ارائه محتوای محلی‌سازی شده پشتیبانی می‌کند.
کتابخانه‌های محلی‌سازی: از کتابخانه‌های i18n که برای عملکرد بهینه شده‌اند، استفاده کنید. برخی کتابخانه‌ها می‌توانند سربار قابل توجهی اضافه کنند. بر اساس نیازهای پروژه خود هوشمندانه انتخاب کنید.
رندر فونت: اطمینان حاصل کنید که فونت‌های انتخابی شما از مجموعه کاراکترهای مورد نیاز برای زبان‌هایی که سایت شما پشتیبانی می‌کند، پشتیبانی می‌کنند. فونت‌های بزرگ و جامع می‌توانند رندر را کند کنند.
بهینه‌سازی تصویر: تفاوت‌های فرهنگی در ترجیحات تصویر را در نظر بگیرید. به عنوان مثال، برخی فرهنگ‌ها تصاویر روشن‌تر یا اشباع‌تر را ترجیح می‌دهند. تنظیمات فشرده‌سازی و کیفیت تصویر را بر این اساس تطبیق دهید.
بارگذاری تنبل (Lazy Loading): بارگذاری تنبل را به صورت استراتژیک پیاده‌سازی کنید. کاربرانی که در مناطقی با سرعت اینترنت پایین‌تر هستند، از بارگذاری تنبل تهاجمی‌تر سود بیشتری خواهند برد.

ملاحظات دسترسی‌پذیری

به یاد داشته باشید که هنگام بهینه‌سازی برای عملکرد، دسترسی‌پذیری را حفظ کنید:

HTML معنایی: از عناصر HTML معنایی (مانند `
`، `
`، `
`) برای بهبود دسترسی‌پذیری و سئو استفاده کنید. HTML معنایی همچنین به مرورگرها کمک می‌کند تا صفحات را به طور کارآمدتری رندر کنند.
ویژگی‌های ARIA: از ویژگی‌های ARIA برای ارائه اطلاعات اضافی به فناوری‌های کمکی استفاده کنید. اطمینان حاصل کنید که ویژگی‌های ARIA به درستی استفاده شده و تأثیر منفی بر عملکرد ندارند.
مدیریت فوکوس: اطمینان حاصل کنید که فوکوس برای کاربران کیبورد به درستی مدیریت می‌شود. از استفاده از جاوااسکریپت برای دستکاری فوکوس به روش‌هایی که می‌تواند گیج‌کننده باشد، خودداری کنید.
جایگزین‌های متنی: برای تمام تصاویر و سایر محتوای غیرمتنی، جایگزین‌های متنی ارائه دهید. جایگزین‌های متنی برای دسترسی‌پذیری ضروری هستند و همچنین سئو را بهبود می‌بخشند.
کنتراست رنگ: اطمینان حاصل کنید که کنتراست رنگ کافی بین متن و رنگ پس‌زمینه وجود دارد. این برای کاربران با اختلالات بینایی ضروری است.

نتیجه‌گیری

بهینه‌سازی پویای فرانت‌اند یک رشته چندوجهی است که نیازمند درک عمیق از عملکرد داخلی مرورگر، اجرای جاوااسکریپت و تکنیک‌های رندرینگ است. با به کارگیری استراتژی‌های ذکر شده در این راهنما، می‌توانید عملکرد زمان اجرای برنامه‌های فرانت‌اند خود را به طور قابل توجهی بهبود بخشیده و تجربه کاربری برتری را برای مخاطبان جهانی ارائه دهید. به یاد داشته باشید که بهینه‌سازی یک فرآیند تکراری است. به طور مداوم عملکرد خود را نظارت کنید، گلوگاه‌ها را شناسایی کنید و کد خود را برای دستیابی به نتایج بهینه اصلاح کنید.