Naršyklės atvaizdavimo optimizavimas: išsami „JavaScript“ atvaizdavimo našumo analizė

Šiuolaikiniame greitame skaitmeniniame pasaulyje vartotojai tikisi, kad svetainės ir žiniatinklio programos bus greitai reaguojančios ir našios. Lėta ar trūkinėjanti vartotojo sąsaja (UI) gali sukelti nusivylimą ir galiausiai vartotojų pasitraukimą. Esminis žiniatinklio našumo aspektas yra naršyklės atvaizdavimo konvejeris, o supratimas, kaip „JavaScript“ veikia jo piešimo etapą, yra nepaprastai svarbus kuriant optimizuotas žiniatinklio patirtis. Šiame vadove pateikiama išsami „JavaScript“ atvaizdavimo našumo apžvalga, siūlomos praktinės strategijos ir metodai, kaip pagerinti jūsų žiniatinklio programos reakciją vartotojams visame pasaulyje.

Naršyklės atvaizdavimo konvejerio supratimas

Naršyklės atvaizdavimo konvejeris yra veiksmų seka, kurią naršyklė atlieka, kad HTML, CSS ir „JavaScript“ kodą paverstų vaizdiniu atvaizdu vartotojo ekrane. Šio konvejerio optimizavimas yra raktas į sklandžią ir našią patirtį. Pagrindiniai etapai yra:

1. DOM konstravimas: Naršyklė analizuoja HTML ir sukonstruoja dokumento objektų modelį (DOM) – medžio pavidalo HTML struktūros atvaizdą.
2. CSSOM konstravimas: Naršyklė analizuoja CSS ir sukonstruoja CSS objektų modelį (CSSOM) – medžio pavidalo CSS taisyklių atvaizdą.
3. Atvaizdavimo medžio (Render Tree) konstravimas: Naršyklė sujungia DOM ir CSSOM, kad sukurtų atvaizdavimo medį, kuriame yra tik matomi mazgai ir jų stiliai.
4. Išdėstymas (Layout): Naršyklė apskaičiuoja kiekvieno elemento dydį ir padėtį atvaizdavimo medyje, nustatydama, kur jie bus rodomi ekrane. Šis procesas taip pat žinomas kaip Reflow.
5. Piešimas (Paint): Naršyklė atvaizdavimo medį paverčia tikrais pikseliais ekrane. Šis procesas žinomas kaip rastravimas (Rasterization).
6. Komponavimas (Composite): Naršyklė sujungia skirtingus puslapio sluoksnius į galutinį vaizdą, kuris rodomas vartotojui.

„JavaScript“ vaidmuo atvaizdavimo našume

„JavaScript“ gali reikšmingai paveikti atvaizdavimo konvejerio piešimo etapą keliais būdais:

• Tiesioginis stilių manipuliavimas: „JavaScript“ gali tiesiogiai keisti elementų CSS stilius, sukeldamas perpiešimus (repaints) ir išdėstymo perskaičiavimus (reflows). Dažni arba prastai optimizuoti stilių pakeitimai gali sukelti našumo trikdžius. Pavyzdžiui, nuolatinis elemento `left` ir `top` savybių keitimas cikle greičiausiai sukels kelis išdėstymo perskaičiavimus ir perpiešimus.
• DOM manipuliavimas: Elementų pridėjimas, šalinimas ar keitimas DOM gali sukelti išdėstymo perskaičiavimus ir perpiešimus, nes naršyklei reikia perskaičiuoti išdėstymą ir perpiešti paveiktas sritis. Didelio elementų skaičiaus pridėjimas programiškai be tinkamo optimizavimo gali ženkliai sumažinti našumą.
• Animacijos: „JavaScript“ pagrįstos animacijos gali sukelti perpiešimus kiekviename kadre, ypač jei jos nėra optimizuotos. Naudojant savybes, tokias kaip `left`, `top`, `width` ar `height` tiesiogiai animacijose, dažnai priverčiama naršyklė perskaičiuoti išdėstymą, o tai lemia prastą našumą.
• Sudėtingi skaičiavimai: „JavaScript“ kodas, atliekantis sudėtingus skaičiavimus ar duomenų apdorojimą, gali blokuoti pagrindinę giją, atidėdamas piešimo etapą ir sukeldamas vartotojo sąsajos nereagavimą. Įsivaizduokite didelio duomenų rinkinio apdorojimą, siekiant sugeneruoti sudėtingas vizualizacijas; jei šis apdorojimas vyksta pagrindinėje gijoje, jis gali blokuoti atvaizdavimą.

Atvaizdavimo našumo trikdžių nustatymas

Prieš optimizuojant, svarbu nustatyti konkrečius atvaizdavimo našumo trikdžius jūsų programoje. Štai kaip galite naudoti „Chrome DevTools“ (ar panašius įrankius kitose naršyklėse) našumo problemoms diagnozuoti:

1. Atidarykite „Chrome DevTools“: Paspauskite F12 (arba Cmd+Opt+I „macOS“) norėdami atidaryti „Chrome DevTools“.
2. Eikite į skirtuką „Performance“: Pasirinkite „Performance“ skirtuką.
3. Įrašykite našumo profilį: Spustelėkite įrašymo mygtuką (apvalų mygtuką) ir sąveikaukite su savo žiniatinklio programa, kad sukeltumėte našumo problemą.
4. Sustabdykite įrašymą: Dar kartą spustelėkite įrašymo mygtuką, kad sustabdytumėte įrašymą.
5. Analizuokite laiko juostą: Išnagrinėkite laiko juostą, kad nustatytumėte ilgas piešimo trukmes, pernelyg didelius išdėstymo perskaičiavimus (layout calculations) ir „JavaScript“ vykdymą, kuris blokuoja pagrindinę giją. Atkreipkite dėmesį į skiltį „Rendering“; čia bus paryškinti piešimo įvykiai. Ieškokite raudonų sričių, kurios rodo našumo problemas. Apačioje esantis skirtukas „Summary“ gali pateikti apžvalgą, kur naršyklė praleidžia daugiausiai laiko.
6. Įjunkite piešimo mirksėjimą (Paint Flashing): Skirtuke „Rendering“ (pasiekiamas per tris taškus „DevTools“), įjunkite „Paint flashing“. Tai paryškins ekrano sritis, kurios yra perpiešiamos. Dažnas mirksėjimas rodo galimas našumo problemas.

„JavaScript“ atvaizdavimo našumo optimizavimo strategijos

Nustatę trikdžius, galite taikyti šias strategijas, kad optimizuotumėte „JavaScript“ atvaizdavimo našumą:

1. Sumažinkite išdėstymo perskaičiavimų (Reflows) ir perpiešimų (Repaints)

Išdėstymo perskaičiavimai ir perpiešimai yra brangios operacijos. Sumažinti jų pasikartojimo skaičių yra labai svarbu našumui. Štai keletas metodų:

• Venkite tiesioginio stilių manipuliavimo: Užuot tiesiogiai keitę stilius atskiriems elementams, stenkitės keisti klasių pavadinimus arba modifikuoti CSS kintamuosius. Tai leidžia naršyklei sugrupuoti atnaujinimus ir optimizuoti atvaizdavimo procesą. Pavyzdžiui, vietoj `element.style.width = '100px'`, apsvarstykite galimybę pridėti klasę, kuri apibrėžia plotį.
• Grupuokite DOM atnaujinimus: Atlikdami kelis DOM pakeitimus, sugrupuokite juos, kad sumažintumėte išdėstymo perskaičiavimų skaičių. Galite naudoti tokius metodus kaip dokumento fragmentai ar laikini kintamieji, kad surinktumėte pakeitimus prieš juos pritaikydami DOM. Pavyzdžiui, vietoj to, kad pridėtumėte elementus į DOM po vieną cikle, pridėkite juos prie dokumento fragmento, o tada pridėkite fragmentą prie DOM vienu kartu.
• Atsargiai nuskaitykite išdėstymo savybes: Išdėstymo savybių (pvz., `offsetWidth`, `offsetHeight`, `scrollTop`) nuskaitymas priverčia naršyklę perskaičiuoti išdėstymą. Venkite nereikalingo šių savybių nuskaitymo, ypač cikluose. Jei reikia jas naudoti, išsaugokite reikšmes atmintyje (cache) ir naudokite jas pakartotinai.
• Animacijoms naudokite `requestAnimationFrame`: `requestAnimationFrame` yra naršyklės API, kuri planuoja animacijų vykdymą prieš kitą perpiešimą. Tai užtikrina, kad animacijos būtų sinchronizuotos su naršyklės atnaujinimo dažniu, todėl atvaizdavimas tampa sklandesnis ir efektyvesnis. Vietoj `setInterval` ar `setTimeout` animacijoms naudokite `requestAnimationFrame`.
• Virtualus DOM ir suderinimas (karkasams, tokiems kaip React, Vue.js, Angular): Karkasai, naudojantys virtualų DOM, sumažina tiesioginį DOM manipuliavimą. Pakeitimai pirmiausia taikomi virtualiam DOM, o tada karkasas efektyviai atnaujina faktinį DOM, remdamasis skirtumais (suderinimas). Svarbu suprasti, kaip jūsų karkasas tvarko DOM atnaujinimus.

2. Animacijoms naudokite CSS transformacijas ir nepermatomumą

Animuodami elementus, pirmenybę teikite CSS transformacijoms (pvz., `translate`, `scale`, `rotate`) ir nepermatomumui (opacity). Šias savybes galima animuoti nesukeliant išdėstymo perskaičiavimų, nes jas paprastai apdoroja GPU. Animuoti tokias savybes kaip `left`, `top`, `width` ar `height` yra daug brangiau, nes jos dažnai priverčia perskaičiuoti išdėstymą.

Pavyzdžiui, vietoj to, kad animuotumėte `left` savybę, norėdami perkelti elementą horizontaliai, naudokite `transform: translateX(value)`. Panašiai, naudokite `opacity` vietoj tiesioginio `display` savybės manipuliavimo.

3. Optimizuokite „JavaScript“ kodą

Efektyvus „JavaScript“ kodas yra būtinas norint išvengti trikdžių, galinčių atidėti piešimo etapą. Štai keletas aspektų, į kuriuos reikia atsižvelgti:

• Sumažinkite „JavaScript“ vykdymo laiką: Nustatykite ir optimizuokite lėtai veikiantį „JavaScript“ kodą. Naudokite „Performance“ skirtuką „Chrome DevTools“, kad profiliuotumėte savo kodą ir nustatytumėte daugiausiai laiko reikalaujančias funkcijas.
• „Web Workers“ foninėms užduotims: Ilgai trunkančias ar skaičiavimams imlias užduotis perkelkite į „Web Workers“. „Web Workers“ veikia atskirose gijose, todėl jie neblokuoja pagrindinės gijos ir netrukdo atvaizdavimui. Pavyzdžiui, vaizdų apdorojimas, duomenų analizė ar tinklo užklausos gali būti tvarkomos „Web Workers“.
• Debouncing ir Throttling: Tvarkydami įvykius, tokius kaip slinkimas ar dydžio keitimas, naudokite „debouncing“ arba „throttling“, kad apribotumėte funkcijos vykdymo kartų skaičių. Tai gali padėti išvengti pernelyg didelių perpiešimų ir išdėstymo perskaičiavimų. „Debouncing“ užtikrina, kad funkcija bus iškviesta tik po tam tikro neveiklumo laikotarpio. „Throttling“ užtikrina, kad funkcija bus iškviesta ne dažniau kaip kartą per nurodytą laiko intervalą.
• Kodo skaidymas (Code Splitting): Suskaidykite savo „JavaScript“ kodą į mažesnes dalis ir įkelkite jas pagal poreikį. Tai gali sumažinti pradinį jūsų programos įkėlimo laiką ir pagerinti jos reakciją. Įrankiai, tokie kaip „Webpack“ ir „Parcel“, gali padėti skaidyti kodą.
• Efektyvios duomenų struktūros ir algoritmai: Naudokite tinkamas duomenų struktūras ir algoritmus, kad optimizuotumėte duomenų apdorojimą. Apsvarstykite galimybę naudoti „Maps“ ir „Sets“ vietoj objektų ir masyvų, kai našumas yra kritiškai svarbus.

4. Naudokite aparatinį spartinimą

Naršyklės gali pasinaudoti GPU (grafikos apdorojimo bloku), kad paspartintų tam tikras atvaizdavimo operacijas, tokias kaip komponavimas ir transformacijos. Skatinkite aparatinį spartinimą naudodami CSS savybes, kurios sukuria naujus komponavimo sluoksnius. Dažnai naudojama CSS savybė `will-change`, tačiau naudokite ją apgalvotai, nes perteklinis naudojimas gali neigiamai paveikti našumą.

Pavyzdys:

            .element {
  will-change: transform, opacity;
}
            

              
                Copy
              
            
          

Tai nurodo naršyklei, kad elemento `transform` ir `opacity` savybės greičiausiai keisis, leidžiant jai atitinkamai optimizuoti atvaizdavimą.

5. Optimizuokite paveikslėlius ir kitus išteklius

Dideli paveikslėliai ir kiti ištekliai gali ženkliai paveikti puslapio įkėlimo laiką ir atvaizdavimo našumą. Optimizuokite savo išteklius, kad sumažintumėte jų dydį ir pagerintumėte įkėlimo greitį.

• Paveikslėlių optimizavimas: Naudokite įrankius, tokius kaip „ImageOptim“ ar „TinyPNG“, kad suspaustumėte paveikslėlius neprarandant kokybės. Pasirinkite tinkamą paveikslėlio formatą (pvz., WebP, JPEG, PNG), atsižvelgdami į paveikslėlio turinį. Naudokite adaptyvius paveikslėlius su `srcset` atributu, kad pateiktumėte skirtingų dydžių paveikslėlius, atsižvelgiant į vartotojo įrenginį.
• Atidėtas įkėlimas (Lazy Loading): Įkelkite paveikslėlius ir kitus išteklius tik tada, kai jie matomi peržiūros srityje. Tai gali ženkliai pagerinti pradinį įkėlimo laiką ir sumažinti išteklių, kuriuos naršyklė turi atvaizduoti, kiekį. Bibliotekos, tokios kaip „lazysizes“, gali padėti įgyvendinti atidėtą įkėlimą.
• Podėliavimas (Caching): Pasinaudokite naršyklės podėliavimu, kad saugotumėte statinius išteklius vietoje, sumažinant poreikį juos siųstis pakartotinai. Konfigūruokite savo serverį, kad nustatytumėte tinkamas podėlio antraštes. Apsvarstykite galimybę naudoti turinio pristatymo tinklą (CDN), kad paskirstytumėte savo išteklius visame pasaulyje ir pagerintumėte įkėlimo laiką vartotojams visame pasaulyje.

6. Stebėkite ir nuolat tobulinkite

Žiniatinklio našumo optimizavimas yra nuolatinis procesas. Nuolat stebėkite savo programos našumą ir nustatykite tobulinimo sritis. Naudokite našumo stebėjimo įrankius, tokius kaip „Google PageSpeed Insights“, „WebPageTest“ ir „Lighthouse“, kad gautumėte įžvalgų apie savo programos našumą ir nustatytumėte galimas problemas. Reguliariai profiliuokite savo kodą ir analizuokite atvaizdavimo konvejerį, kad nustatytumėte ir pašalintumėte trikdžius.

Pasauliniai žiniatinklio našumo aspektai

Optimizuojant žiniatinklio našumą, svarbu atsižvelgti į pasaulinį kontekstą. Vartotojai iš skirtingų pasaulio šalių gali turėti skirtingą tinklo greitį, įrenginių galimybes ir interneto prieigos išlaidas.

• Tinklo delsa (Latency): Tinklo delsa gali ženkliai paveikti puslapio įkėlimo laiką, ypač vartotojams regionuose su prasta interneto infrastruktūra. Sumažinkite HTTP užklausų skaičių ir optimizuokite savo išteklių dydį, kad sumažintumėte delsos poveikį. Apsvarstykite galimybę naudoti tokias technologijas kaip HTTP/2, kuri leidžia siųsti kelias užklausas per vieną ryšį.
• Įrenginių galimybės: Vartotojai besivystančiose šalyse gali naudoti senesnius ar mažiau galingus įrenginius. Optimizuokite savo programą, kad ji gerai veiktų šiuose įrenginiuose. Apsvarstykite galimybę naudoti adaptyvaus įkėlimo metodus, kad pateiktumėte skirtingą turinį, atsižvelgiant į vartotojo įrenginį.
• Duomenų išlaidos: Kai kuriuose regionuose interneto prieiga yra brangi. Optimizuokite savo programą, kad sumažintumėte duomenų naudojimą. Naudokite tokius metodus kaip paveikslėlių suspaudimas, kodo skaidymas ir atidėtas įkėlimas, kad sumažintumėte duomenų, kuriuos vartotojai turi atsisiųsti, kiekį.
• Lokalizacija: Užtikrinkite, kad jūsų programa būtų tinkamai lokalizuota skirtingoms kalboms ir regionams. Naudokite tinkamas simbolių koduotes ir formatavimo taisykles. Apsvarstykite galimybę naudoti CDN, kuris paskirsto jūsų išteklius visame pasaulyje, kad pagerintumėte įkėlimo laiką vartotojams visame pasaulyje.

Pavyzdys: „JavaScript“ animacijos optimizavimas

Tarkime, turite „JavaScript“ pagrįstą animaciją, kuri perkelia elementą horizontaliai per ekraną. Originalus kodas gali atrodyti taip:

            const element = document.getElementById('my-element');
let position = 0;

function animate() {
  position += 2;
  element.style.left = position + 'px';
  requestAnimationFrame(animate);
}

animate();
            

              
                Copy
              
            
          

Šis kodas tiesiogiai manipuliuoja `left` savybe, kuri sukelia išdėstymo perskaičiavimus ir perpiešimus kiekviename kadre. Norėdami optimizuoti šią animaciją, galite naudoti CSS transformacijas:

            const element = document.getElementById('my-element');
let position = 0;

function animate() {
  position += 2;
  element.style.transform = `translateX(${position}px)`;
  requestAnimationFrame(animate);
}

animate();
            

              
                Copy
              
            
          

Naudodami `transform: translateX()`, galite perkelti elementą nesukeldami išdėstymo perskaičiavimų, o tai lemia sklandesnę ir našesnę animaciją.

Išvada

„JavaScript“ atvaizdavimo našumo optimizavimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti greitą, reaguojančią ir malonią vartotojo patirtį vartotojams visame pasaulyje. Suprasdami naršyklės atvaizdavimo konvejerį, nustatydami našumo trikdžius ir taikydami šiame vadove aprašytas strategijas, galite ženkliai pagerinti savo žiniatinklio programų našumą. Nepamirškite nuolat stebėti savo programos našumą ir prireikus pritaikyti optimizavimo metodus. Atsižvelkite į pasaulinį kontekstą ir optimizuokite savo programą taip, kad ji gerai veiktų vartotojams su skirtingu tinklo greičiu, įrenginių galimybėmis ir interneto prieigos išlaidomis. Šių praktikų laikymasis prisidės prie žiniatinklio patirčių kūrimo, kurios yra prieinamos ir našios visiems, nepriklausomai nuo jų buvimo vietos ar įrenginio.