Pārlūkprogrammas renderēšanas optimizācija: padziļināts ieskats JavaScript zīmēšanas veiktspējā

Mūsdienu straujajā digitālajā pasaulē lietotāji sagaida, ka tīmekļa vietnes un lietojumprogrammas būs atsaucīgas un veiktspējīgas. Lēna vai nestabila lietotāja saskarne (UI) var radīt neapmierinātību un galu galā lietotāju atteikšanos. Viens no svarīgākajiem tīmekļa veiktspējas aspektiem ir pārlūkprogrammas renderēšanas konveijers, un izpratne par to, kā JavaScript ietekmē tā zīmēšanas fāzi, ir būtiska optimizētu tīmekļa pieredžu veidošanai. Šī rokasgrāmata sniegs visaptverošu ieskatu JavaScript zīmēšanas veiktspējā, piedāvājot praktiskas stratēģijas un paņēmienus, lai uzlabotu jūsu tīmekļa lietojumprogrammas atsaucību lietotājiem visā pasaulē.

Pārlūkprogrammas renderēšanas konveijera izpratne

Pārlūkprogrammas renderēšanas konveijers ir virkne darbību, ko tīmekļa pārlūkprogramma veic, lai pārvērstu HTML, CSS un JavaScript kodu vizuālā attēlojumā lietotāja ekrānā. Šī konveijera optimizēšana ir galvenais elements, lai nodrošinātu plūstošu un veiktspējīgu pieredzi. Galvenās stadijas ir:

1. DOM izveide: Pārlūkprogramma analizē HTML un izveido Dokumentu Objekta Modeli (DOM), kas ir koka struktūra HTML struktūras attēlošanai.
2. CSSOM izveide: Pārlūkprogramma analizē CSS un izveido CSS Objekta Modeli (CSSOM), kas ir koka struktūra CSS noteikumu attēlošanai.
3. Renderēšanas koka izveide: Pārlūkprogramma apvieno DOM un CSSOM, lai izveidotu renderēšanas koku, kurā iekļauti tikai redzamie mezgli un to stili.
4. Izkārtojums: Pārlūkprogramma aprēķina katra elementa izmēru un pozīciju renderēšanas kokā, nosakot, kur tie tiks parādīti ekrānā. Tas ir pazīstams arī kā Pārvietošana.
5. Zīmēšana: Pārlūkprogramma pārvērš renderēšanas koku faktiskos pikseļos uz ekrāna. Šis process ir pazīstams kā Rasterizācija.
6. Kompozīcija: Pārlūkprogramma apvieno dažādos lapas slāņus galīgajā attēlā, kas pēc tam tiek parādīts lietotājam.

JavaScript loma zīmēšanas veiktspējā

JavaScript var ievērojami ietekmēt renderēšanas konveijera zīmēšanas fāzi vairākos veidos:

• Tieša stilu manipulācija: JavaScript var tieši modificēt elementu CSS stilus, izraisot pārzīmēšanu un pārvietošanu. Biežas vai slikti optimizētas stilu izmaiņas var radīt veiktspējas vājās vietas. Piemēram, atkārtota elementa `left` and `top` rekvizītu maiņa ciklā, visticamāk, izraisīs vairākas pārvietošanas un pārzīmēšanas.
• DOM manipulācija: Elementu pievienošana, noņemšana vai modificēšana DOM var izraisīt pārvietošanu un pārzīmēšanu, jo pārlūkprogrammai ir jāpārrēķina izkārtojums un no jauna jāuzzīmē ietekmētās zonas. Liela skaita elementu pievienošana programmatiski bez pienācīgas optimizācijas var ievērojami pasliktināt veiktspēju.
• Animācijas: Uz JavaScript balstītas animācijas var izraisīt pārzīmēšanu katrā kadrā, īpaši, ja tās nav optimizētas. Rekvizītu, piemēram, `left`, `top`, `width` vai `height`, tieša izmantošana animācijās bieži vien liek pārlūkprogrammai pārrēķināt izkārtojumu, kas noved pie sliktas veiktspējas.
• Sarežģīti aprēķini: JavaScript kods, kas veic sarežģītus aprēķinus vai datu apstrādi, var bloķēt galveno pavedienu, aizkavējot zīmēšanas fāzi un izraisot UI nereaģēšanu. Iedomājieties lielu datu kopas apstrādi, lai ģenerētu sarežģītas vizualizācijas; ja šī apstrāde notiek galvenajā pavedienā, tā var bloķēt renderēšanu.

Zīmēšanas veiktspējas vājo vietu identificēšana

Pirms optimizēšanas ir ļoti svarīgi identificēt konkrētās zīmēšanas veiktspējas vājās vietas jūsu lietojumprogrammā. Lūk, kā varat izmantot Chrome DevTools (vai līdzīgus rīkus citās pārlūkprogrammās), lai diagnosticētu veiktspējas problēmas:

1. Atvērt Chrome DevTools: Nospiediet F12 (vai Cmd+Opt+I operētājsistēmā macOS), lai atvērtu Chrome DevTools.
2. Dodieties uz cilni Veiktspēja: Atlasiet cilni "Veiktspēja".
3. Ierakstiet veiktspējas profilu: Noklikšķiniet uz ierakstīšanas pogas (apļveida poga) un mijiedarbojieties ar savu tīmekļa lietojumprogrammu, lai izraisītu veiktspējas problēmu.
4. Apturēt ierakstīšanu: Vēlreiz noklikšķiniet uz ierakstīšanas pogas, lai apturētu ierakstīšanu.
5. Analizēt laika joslu: Pārbaudiet laika joslu, lai identificētu ilgus zīmēšanas ilgumus, pārmērīgas pārvietošanas (izkārtojuma aprēķinus) un JavaScript izpildi, kas bloķē galveno pavedienu. Pievērsiet uzmanību sadaļai "Renderēšana"; tā izcels zīmēšanas notikumus. Meklējiet sarkanas zonas, kas norāda uz veiktspējas problēmām. Apakšējā cilne "Kopsavilkums" var sniegt pārskatu par to, kur pārlūkprogramma pavada savu laiku.
6. Iespējot zīmēšanas mirgošanu: Renderēšanas cilnē (pieejama, izmantojot trīs punktus DevTools) iespējojiet "Zīmēšanas mirgošanu". Tas izceļ ekrāna apgabalus, kas tiek pārzīmēti. Bieža mirgošana norāda uz potenciālām veiktspējas problēmām.

JavaScript zīmēšanas veiktspējas optimizācijas stratēģijas

Kad esat identificējis vājās vietas, varat izmantot šādas stratēģijas, lai optimizētu JavaScript zīmēšanas veiktspēju:

1. Samazināt pārvietošanu un pārzīmēšanu

Pārvietošana un pārzīmēšana ir dārgas darbības. To biežuma samazināšana ir būtiska veiktspējai. Lūk, dažas metodes:

• Izvairieties no tiešas stilu manipulācijas: Tā vietā, lai tieši modificētu individuālo elementu stilus, mēģiniet mainīt klašu nosaukumus vai CSS mainīgos. Tas ļauj pārlūkprogrammai grupēt atjauninājumus un optimizēt renderēšanas procesu. Piemēram, tā vietā, lai izmantotu `element.style.width = '100px'`, apsveriet klases pievienošanu, kas definē platumu.
• Grupēti DOM atjauninājumi: Veicot vairākas izmaiņas DOM, grupējiet tās kopā, lai samazinātu pārvietošanu skaitu. Varat izmantot tādas metodes kā dokumentu fragmenti vai pagaidu mainīgie, lai apkopotu izmaiņas pirms to piemērošanas DOM. Piemēram, tā vietā, lai pievienotu elementus DOM pa vienam ciklā, pievienojiet tos dokumenta fragmentam un pēc tam vienreiz pievienojiet fragmentu DOM.
• Uzmanīgi nolasiet izkārtojuma rekvizītus: Izkārtojuma rekvizītu (piemēram, `offsetWidth`, `offsetHeight`, `scrollTop`) nolasīšana liek pārlūkprogrammai pārrēķināt izkārtojumu. Izvairieties no šo rekvizītu nevajadzīgas nolasīšanas, īpaši ciklos. Ja jums tie ir jāizmanto, kešojiet vērtības un izmantojiet tās atkārtoti.
• Izmantojiet `requestAnimationFrame` animācijām: `requestAnimationFrame` ir pārlūkprogrammas API, kas ieplāno animāciju izpildi pirms nākamās pārzīmēšanas. Tas nodrošina, ka animācijas tiek sinhronizētas ar pārlūkprogrammas atsvaidzināšanas ātrumu, kā rezultātā renderēšana ir plūdenāka un efektīvāka. Animācijām izmantojiet `requestAnimationFrame`, nevis `setInterval` vai `setTimeout`.
• Virtuālais DOM un saskaņošana (frameworkiem kā React, Vue.js, Angular): Frameworki, kas izmanto virtuālo DOM, samazina tiešu DOM manipulāciju. Izmaiņas vispirms tiek piemērotas virtuālajam DOM, un pēc tam framework efektīvi atjaunina faktisko DOM, pamatojoties uz atšķirībām (saskaņošanu). Ir ļoti svarīgi saprast, kā jūsu framework apstrādā DOM atjauninājumus.

2. Izmantojiet CSS transformācijas un caurspīdīgumu animācijām

Animējot elementus, dodiet priekšroku CSS transformācijām (piemēram, `translate`, `scale`, `rotate`) un caurspīdīgumam. Šīs īpašības var animēt, neizraisot pārvietošanu, jo tās parasti apstrādā GPU. Īpašību, piemēram, `left`, `top`, `width` vai `height` animēšana ir daudz dārgāka, jo tās bieži vien liek pārrēķināt izkārtojumu.

Piemēram, tā vietā, lai animētu `left` rekvizītu, lai pārvietotu elementu horizontāli, izmantojiet `transform: translateX(vērtība)`. Līdzīgi izmantojiet `opacity`, nevis tieši manipulējot ar `display` rekvizītu.

3. Optimizēt JavaScript kodu

Efektīvs JavaScript kods ir būtisks, lai novērstu vājās vietas, kas var aizkavēt zīmēšanas fāzi. Lūk, daži apsvērumi:

• Samazināt JavaScript izpildes laiku: Identificējiet un optimizējiet lēni strādājošo JavaScript kodu. Izmantojiet Chrome DevTools cilni "Veiktspēja", lai profilētu savu kodu un identificētu visvairāk laika patērējošās funkcijas.
• Tīmekļa darbinieki fona uzdevumiem: Pārvietojiet ilgstošus vai skaitļošanas ziņā intensīvus uzdevumus uz tīmekļa darbiniekiem (Web Workers). Tīmekļa darbinieki darbojas atsevišķos pavedienos, neļaujot tiem bloķēt galveno pavedienu un traucēt renderēšanu. Piemēram, attēlu apstrādi, datu analīzi vai tīkla pieprasījumus var apstrādāt tīmekļa darbiniekos.
• Atcelšana (Debouncing) un ierobežošana (Throttling): Apstrādājot tādus notikumus kā ritināšana vai izmēra maiņa, izmantojiet atcelšanu vai ierobežošanu, lai ierobežotu funkcijas izpildes reižu skaitu. Tas var novērst pārmērīgu pārzīmēšanu un pārvietošanu. Atcelšana nodrošina, ka funkcija tiek izsaukta tikai pēc noteikta neaktivitātes perioda. Ierobežošana nodrošina, ka funkcija tiek izsaukta ne vairāk kā vienu reizi noteiktā laika intervālā.
• Koda sadalīšana: Sadaliet savu JavaScript kodu mazākās daļās un ielādējiet tās pēc pieprasījuma. Tas var samazināt jūsu lietojumprogrammas sākotnējo ielādes laiku un uzlabot tās atsaucību. Rīki, piemēram, Webpack un Parcel, var palīdzēt ar koda sadalīšanu.
• Efektīvas datu struktūras un algoritmi: Izmantojiet atbilstošas datu struktūras un algoritmus, lai optimizētu datu apstrādi. Apsveriet Maps un Sets izmantošanu, nevis Objects un Arrays, ja veiktspēja ir kritiska.

4. Izmantojiet aparatūras paātrinājumu

Pārlūkprogrammas var izmantot GPU (grafikas apstrādes vienību), lai paātrinātu noteiktas renderēšanas darbības, piemēram, kompozīciju un transformācijas. Veiciniet aparatūras paātrinājumu, izmantojot CSS rekvizītus, kas izraisa jaunu kompozīcijas slāņu izveidi. Bieži tiek izmantots CSS rekvizīts `will-change`, taču izmantojiet to apdomīgi, jo pārmērīga lietošana var negatīvi ietekmēt veiktspēju.

Piemērs:

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

              
                Copy
              
            
          

Tas pārlūkprogrammai norāda, ka elementa `transform` un `opacity` rekvizīti, visticamāk, mainīsies, ļaujot tai attiecīgi optimizēt renderēšanu.

5. Optimizēt attēlus un citus resursus

Lieli attēli un citi resursi var ievērojami ietekmēt lapas ielādes laiku un renderēšanas veiktspēju. Optimizējiet savus resursus, lai samazinātu to izmēru un uzlabotu ielādes ātrumu.

• Attēlu optimizācija: Izmantojiet tādus rīkus kā ImageOptim vai TinyPNG, lai saspiestu attēlus, nezaudējot kvalitāti. Izvēlieties atbilstošu attēla formātu (piemēram, WebP, JPEG, PNG) atkarībā no attēla satura. Izmantojiet adaptīvos attēlus ar `srcset` atribūtu, lai attēlotu dažādus attēlu izmērus atkarībā no lietotāja ierīces.
• Slinks ielāde (Lazy Loading): Ielādējiet attēlus un citus resursus tikai tad, kad tie ir redzami skata laukā. Tas var ievērojami uzlabot sākotnējo ielādes laiku un samazināt pārlūkprogrammai nepieciešamo resursu daudzumu renderēšanai. Tādas bibliotēkas kā lazysizes var palīdzēt ar slinku ielādi.
• Kešatmiņa: Izmantojiet pārlūkprogrammas kešatmiņu, lai lokāli saglabātu statiskus resursus, samazinot nepieciešamību tos atkārtoti lejupielādēt. Konfigurējiet savu serveri, lai iestatītu atbilstošas kešatmiņas galvenes. Apsveriet satura piegādes tīkla (CDN) izmantošanu, lai izplatītu savus resursus globāli un uzlabotu ielādes laikus lietotājiem visā pasaulē.

6. Uzraugiet un nepārtraukti pilnveidojiet

Tīmekļa veiktspējas optimizācija ir nepārtraukts process. Nepārtraukti uzraugiet savas lietojumprogrammas veiktspēju un identificējiet jomas, kuras jāuzlabo. Izmantojiet veiktspējas uzraudzības rīkus, piemēram, Google PageSpeed Insights, WebPageTest un Lighthouse, lai iegūtu ieskatu par jūsu lietojumprogrammas veiktspēju un identificētu iespējamās problēmas. Regulāri profilējiet savu kodu un analizējiet renderēšanas konveijeru, lai identificētu un novērstu vājās vietas.

Globāli apsvērumi tīmekļa veiktspējā

Optimizējot tīmekļa veiktspēju, ir svarīgi ņemt vērā globālo kontekstu. Lietotājiem no dažādām pasaules daļām var būt atšķirīgs tīkla ātrums, ierīču iespējas un interneta piekļuves izmaksas.

• Tīkla latentums: Tīkla latentums var ievērojami ietekmēt lapas ielādes laiku, īpaši lietotājiem reģionos ar sliktu interneta infrastruktūru. Samaziniet HTTP pieprasījumu skaitu un optimizējiet resursu lielumu, lai samazinātu latentuma ietekmi. Apsveriet tādu tehniku kā HTTP/2 izmantošanu, kas ļauj nosūtīt vairākus pieprasījumus, izmantojot vienu savienojumu.
• Ierīces iespējas: Lietotāji jaunattīstības valstīs var izmantot vecākas vai mazāk jaudīgas ierīces. Optimizējiet savu lietojumprogrammu, lai nodrošinātu tās labu veiktspēju šajās ierīcēs. Apsveriet adaptīvas ielādes tehnikas, lai apkalpotu atšķirīgu saturu atkarībā no lietotāja ierīces.
• Datu izmaksas: Dažos reģionos interneta piekļuve ir dārga. Optimizējiet savu lietojumprogrammu, lai samazinātu datu lietojumu. Izmantojiet tādas tehnikas kā attēlu saspiešana, koda sadalīšana un slinka ielāde, lai samazinātu lietotājiem lejupielādējamo datu apjomu.
• Lokalizācija: Nodrošiniet, lai jūsu lietojumprogramma būtu pareizi lokalizēta dažādām valodām un reģioniem. Izmantojiet atbilstošus rakstzīmju kodējumus un formatēšanas konvencijas. Apsveriet CDN izmantošanu, kas izplata jūsu resursus globāli, lai uzlabotu ielādes laikus lietotājiem visā pasaulē.

Piemērs: Uz JavaScript balstītas animācijas optimizēšana

Pieņemsim, ka jums ir uz JavaScript balstīta animācija, kas pārvieto elementu horizontāli pa ekrānu. Sākotnējais kods varētu izskatīties šādi:

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

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

animate();
            

              
                Copy
              
            
          

Šis kods tieši manipulē ar `left` rekvizītu, kas katrā kadrā izraisa pārvietošanu un pārzīmēšanu. Lai optimizētu šo animāciju, varat izmantot CSS transformācijas:

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

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

animate();
            

              
                Copy
              
            
          

Izmantojot `transform: translateX()`, varat pārvietot elementu, neizraisot pārvietošanu, tādējādi panākot plūdenāku un veiktspējīgāku animāciju.

Secinājums

JavaScript zīmēšanas veiktspējas optimizēšana ir būtiska, lai nodrošinātu ātru, atsaucīgu un patīkamu lietotāja pieredzi visā pasaulē. Izprotot pārlūkprogrammas renderēšanas konveijeru, identificējot veiktspējas vājās vietas un piemērojot šajā rokasgrāmatā aprakstītās stratēģijas, varat ievērojami uzlabot savu tīmekļa lietojumprogrammu veiktspēju. Atcerieties nepārtraukti uzraudzīt savas lietojumprogrammas veiktspēju un vajadzības gadījumā pielāgot optimizācijas metodes. Ņemiet vērā globālo kontekstu un optimizējiet savu lietojumprogrammu, lai nodrošinātu tās labu veiktspēju lietotājiem ar atšķirīgu tīkla ātrumu, ierīču iespējām un interneta piekļuves izmaksām. Šo praksi ieviešana palīdzēs radīt tīmekļa pieredzes, kas ir pieejamas un veiktspējīgas ikvienam, neatkarīgi no viņu atrašanās vietas vai ierīces.