Prevencia regresie výkonu JavaScriptu: Automatizované testovanie výkonu

V dnešnom rýchlom digitálnom svete sú výkon webových stránok a aplikácií kľúčové pre spokojnosť používateľov, ich zapojenie a v konečnom dôsledku aj pre úspech podnikania. Pomalé načítavanie alebo nereagujúca aplikácia môže viesť k frustrovaným používateľom, opusteným transakciám a negatívnemu vplyvu na reputáciu vašej značky. JavaScript, ako základná súčasť moderného webového vývoja, zohráva významnú úlohu v celkovom výkone. Preto je prvoradé predchádzať regresii výkonu – neočakávanému zníženiu výkonu. A práve tu vstupuje do hry automatizované testovanie výkonu.

Čo je regresia výkonu JavaScriptu?

K regresii výkonu dochádza, keď nová zmena alebo aktualizácia kódu spôsobí zníženie výkonu JavaScriptovej aplikácie. To sa môže prejaviť rôznymi spôsobmi, ako napríklad:

• Predĺžený čas načítania stránky: Používatelia zažívajú dlhšie čakanie, kým je stránka plne interaktívna.
• Pomalšie vykresľovanie: Vizuálnym prvkom trvá dlhšie, kým sa objavia na obrazovke.
• Znížená snímková frekvencia: Animácie a prechody sa javia sekané a menej plynulé.
• Zvýšená spotreba pamäte: Aplikácia využíva viac pamäte, čo môže viesť k pádom alebo spomaleniu.
• Zvýšené využitie CPU: Aplikácia spotrebúva viac výpočtového výkonu, čo ovplyvňuje výdrž batérie na mobilných zariadeniach.

Tieto regresie môžu byť jemné a pri manuálnom testovaní ľahko prehliadnuteľné, najmä v zložitých aplikáciách s mnohými prepojenými komponentmi. Môžu sa stať zrejmými až po nasadení do produkcie, kde ovplyvnia veľký počet používateľov.

Význam automatizovaného testovania výkonu

Automatizované testovanie výkonu vám umožňuje proaktívne identifikovať a riešiť regresie výkonu skôr, ako ovplyvnia vašich používateľov. Zahŕňa vytváranie automatizovaných skriptov, ktoré merajú rôzne metriky výkonu a porovnávajú ich s vopred definovanými prahovými hodnotami alebo základnými líniami. Tento prístup ponúka niekoľko kľúčových výhod:

• Včasná detekcia: Identifikujte problémy s výkonom v ranej fáze vývojového cyklu, čím zabránite ich preniknutiu do produkcie.
• Konzistentnosť a spoľahlivosť: Automatizované testy poskytujú konzistentné a spoľahlivé výsledky, čím eliminujú ľudskú chybu a subjektivitu.
• Rýchlejšia spätná väzba: Získajte okamžitú spätnú väzbu o vplyve zmien kódu na výkon, čo umožňuje rýchlu iteráciu a optimalizáciu.
• Znížené náklady: Opravte problémy s výkonom v ranej fáze vývojového procesu, čím sa výrazne znížia náklady a úsilie potrebné na nápravu.
• Zlepšený užívateľský zážitok: Poskytujte konzistentne rýchly a responzívny užívateľský zážitok, čo vedie k zvýšenej spokojnosti a zapojeniu používateľov.
• Nepretržité monitorovanie: Integrujte testy výkonu do vášho CI/CD (Continuous Integration/Continuous Delivery) pipeline pre nepretržité monitorovanie výkonu.

Kľúčové metriky výkonu na sledovanie

Pri implementácii automatizovaného testovania výkonu je nevyhnutné zamerať sa na kľúčové metriky výkonu, ktoré priamo ovplyvňujú užívateľský zážitok. Niektoré z najdôležitejších metrík zahŕňajú:

• First Contentful Paint (FCP): Meria čas, za ktorý sa na obrazovke objaví prvý obsah (text, obrázok atď.).
• Largest Contentful Paint (LCP): Meria čas, za ktorý sa na obrazovke objaví najväčší obsahový prvok.
• First Input Delay (FID): Meria čas, za ktorý prehliadač zareaguje na prvú interakciu používateľa (napr. kliknutie na tlačidlo).
• Time to Interactive (TTI): Meria čas, za ktorý sa stránka stane plne interaktívnou a reagujúcou na vstup používateľa.
• Total Blocking Time (TBT): Meria celkový čas, počas ktorého je hlavné vlákno zablokované pri načítavaní stránky, čo bráni prehliadaču reagovať na vstup používateľa.
• Cumulative Layout Shift (CLS): Meria množstvo neočakávaných posunov rozloženia, ku ktorým dochádza počas načítavania stránky a spôsobujú vizuálnu nestabilitu.
• Čas vykonávania JavaScriptu: Čas strávený vykonávaním JavaScriptového kódu.
• Využitie pamäte: Množstvo pamäte spotrebovanej aplikáciou.
• Využitie CPU: Množstvo výpočtového výkonu spotrebovaného aplikáciou.
• Sieťové požiadavky: Počet a veľkosť sieťových požiadaviek uskutočnených aplikáciou.

Nástroje a technológie pre automatizované testovanie výkonu JavaScriptu

Na implementáciu automatizovaného testovania výkonu JavaScriptu je možné použiť niekoľko nástrojov a technológií. Tu je niekoľko populárnych možností:

• WebPageTest: Bezplatný a open-source nástroj na testovanie výkonu webových stránok z rôznych lokalít a zariadení. Poskytuje podrobné reporty o výkone, vrátane vodopádových grafov, filmových pásov a metrík Core Web Vitals. WebPageTest je možné automatizovať prostredníctvom jeho API.
• Lighthouse: Open-source nástroj vyvinutý spoločnosťou Google, ktorý audituje webové stránky z hľadiska výkonu, prístupnosti, osvedčených postupov a SEO. Poskytuje podrobné odporúčania na zlepšenie výkonu. Lighthouse je možné spustiť z príkazového riadka, v Chrome DevTools alebo ako Node modul.
• PageSpeed Insights: Nástroj od spoločnosti Google, ktorý analyzuje rýchlosť vašich webových stránok a poskytuje odporúčania na zlepšenie. Ako svoj analytický motor používa Lighthouse.
• Chrome DevTools: Vstavané vývojárske nástroje v prehliadači Chrome ponúkajú komplexnú sadu nástrojov na analýzu výkonu, vrátane panelov Performance, Memory a Network. Tieto nástroje možno použiť na profilovanie JavaScriptového kódu, identifikáciu úzkych miest vo výkone a monitorovanie využitia pamäte. Chrome DevTools je možné automatizovať pomocou Puppeteer alebo Playwright.
• Puppeteer a Playwright: Node knižnice, ktoré poskytujú API na vysokej úrovni na ovládanie headless prehliadačov Chrome alebo Firefox. Možno ich použiť na automatizáciu interakcií v prehliadači, meranie metrík výkonu a generovanie reportov o výkone. Playwright podporuje Chrome, Firefox a Safari.
• Sitespeed.io: Open-source nástroj, ktorý zhromažďuje dáta z viacerých nástrojov na meranie webového výkonu (ako WebPageTest, Lighthouse a Browsertime) a prezentuje ich v jednom dashboarde.
• Browsertime: Nástroj pre Node.js, ktorý meria metriky výkonu prehliadača pomocou Chrome alebo Firefox.
• Jest: Populárny JavaScriptový testovací framework, ktorý možno použiť na jednotkové a integračné testovanie. Jest možno tiež použiť na testovanie výkonu meraním času vykonávania úryvkov kódu.
• Mocha a Chai: Ďalší populárny JavaScriptový testovací framework a knižnica na asercie. Tieto nástroje možno kombinovať s knižnicami na testovanie výkonu, ako je benchmark.js.
• Nástroje na monitorovanie výkonu (napr. New Relic, Datadog, Sentry): Tieto nástroje poskytujú monitorovanie výkonu v reálnom čase a možnosti upozornení, čo vám umožňuje detekovať a diagnostikovať problémy s výkonom v produkcii.

Implementácia automatizovaného testovania výkonu: Sprievodca krok za krokom

Tu je sprievodca krok za krokom na implementáciu automatizovaného testovania výkonu vo vašich JavaScriptových projektoch:

1. Definujte výkonnostné rozpočty

Výkonnostný rozpočet je súbor limitov pre kľúčové metriky výkonu, ktoré musí vaša aplikácia dodržiavať. Tieto rozpočty slúžia ako usmernenia pre vývojárov a poskytujú jasný cieľ pre optimalizáciu výkonu. Príklady výkonnostných rozpočtov zahŕňajú:

• Čas načítania stránky: Zamerajte sa на čas načítania stránky pod 3 sekundy.
• First Contentful Paint (FCP): Usilujte sa o FCP pod 1 sekundu.
• Veľkosť JavaScript balíčka: Obmedzte veľkosť vašich JavaScriptových balíčkov na menej ako 500 KB.
• Počet HTTP požiadaviek: Znížte počet HTTP požiadaviek na menej ako 50.

Definujte realistické a dosiahnuteľné výkonnostné rozpočty na základe požiadaviek vašej aplikácie a cieľového publika. Zvážte faktory ako podmienky siete, schopnosti zariadení a očakávania používateľov.

2. Vyberte si správne nástroje

Vyberte nástroje a technológie, ktoré najlepšie vyhovujú vašim potrebám a rozpočtu. Zvážte faktory ako:

• Jednoduchosť použitia: Vyberte nástroje, ktoré sa ľahko učia a používajú, s jasnou dokumentáciou a podpornou komunitou.
• Integrácia s existujúcimi pracovnými postupmi: Vyberte nástroje, ktoré sa bezproblémovo integrujú s vašimi existujúcimi vývojovými a testovacími postupmi.
• Náklady: Zvážte náklady na nástroje, vrátane licenčných poplatkov a nákladov na infraštruktúru.
• Funkcie: Vyberte nástroje, ktoré ponúkajú funkcie, ktoré potrebujete, ako je profilovanie výkonu, reportovanie a upozornenia.

Začnite s malou sadou nástrojov a postupne rozširujte svoj arzenál podľa toho, ako sa vaše potreby vyvíjajú.

3. Vytvorte skripty na testovanie výkonu

Napíšte automatizované testovacie skripty, ktoré merajú výkon kritických používateľských tokov a komponentov vo vašej aplikácii. Tieto skripty by mali simulovať reálne interakcie používateľov a merať kľúčové metriky výkonu.

Príklad použitia Puppeteer na meranie času načítania stránky:

const puppeteer = require('puppeteer');

(async () => {
 const browser = await puppeteer.launch();
 const page = await browser.newPage();
 const url = 'https://www.example.com';

 const navigationPromise = page.waitForNavigation({waitUntil: 'networkidle0'});
 await page.goto(url);
 await navigationPromise;

 const metrics = await page.metrics();

 console.log(`Page load time for ${url}: ${metrics.timestamps.loadEventEnd - metrics.timestamps.navigationStart}ms`);

 await browser.close();
})();

Tento skript používa Puppeteer na spustenie headless prehliadača Chrome, navigáciu na zadanú URL adresu, čakanie na načítanie stránky a následné meranie času načítania stránky. Možnosť `networkidle0` v `waitForNavigation` zaručuje, že prehliadač počká, kým nebudú žiadne sieťové pripojenia po dobu aspoň 500 ms, predtým ako stránku považuje za načítanú.

Ďalší príklad, s použitím Browsertime a Sitespeed.io, sa zameriava na Core Web Vitals:

// Nainštalujte potrebné balíčky:
// npm install -g browsertime sitespeed.io

// Spustite test (príklad použitia v príkazovom riadku):
// sitespeed.io https://www.example.com --browsertime.iterations 3 --browsertime.xvfb

// Tento príkaz:
// 1. Spustí Browsertime 3-krát na zadanej URL adrese.
// 2. Použije virtuálny X server (xvfb) pre headless testovanie.
// 3. Sitespeed.io zhrnie výsledky a poskytne report vrátane Core Web Vitals.

// Report zobrazí LCP, FID, CLS a ďalšie metriky výkonu.

Tento príklad ukazuje, ako nastaviť Sitespeed.io s Browsertime na spustenie automatizovaných testov výkonu a získanie Core Web Vitals. Možnosti príkazového riadka sú špecifické pre spustenie testu browsertime pomocou sitespeed.io.

4. Integrujte testy výkonu do vášho CI/CD pipeline

Integrujte vaše testy výkonu do vášho CI/CD pipeline, aby sa automaticky spúšťali pri každom commite zmien kódu. Tým sa zabezpečí nepretržité monitorovanie výkonu a včasné odhalenie regresií.

Väčšina CI/CD platforiem, ako napríklad Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions a CircleCI, poskytuje mechanizmy na spúšťanie automatizovaných testov ako súčasť procesu zostavovania (build). Nakonfigurujte váš CI/CD pipeline tak, aby spúšťal vaše skripty na testovanie výkonu a zlyhal, ak sú prekročené niektoré z výkonnostných rozpočtov.

Príklad použitia GitHub Actions:

name: Performance Tests

on:
 push:
 branches: [ main ]
 pull_request:
 branches: [ main ]

jobs:
 performance:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - uses: actions/checkout@v2
 - name: Set up Node.js
 uses: actions/setup-node@v2
 with:
 node-version: '16'
 - name: Install dependencies
 run: npm install
 - name: Run performance tests
 run: npm run performance-test
 env:
 PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME: 3000 # milisekundy

Tento GitHub Actions workflow definuje úlohu nazvanú „performance“, ktorá beží na Ubuntu. Stiahne kód, nastaví Node.js, nainštaluje závislosti a potom spustí testy výkonu pomocou príkazu `npm run performance-test`. Premenná prostredia `PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME` definuje výkonnostný rozpočet pre čas načítania stránky. Skript `npm run performance-test` by obsahoval potrebné príkazy na spustenie vašich testov výkonu (napr. pomocou Puppeteer, Lighthouse alebo WebPageTest). Váš súbor `package.json` by mal obsahovať skript `performance-test`, ktorý vykoná testy a skontroluje výsledky oproti definovaným rozpočtom, pričom skončí s nenulovým kódom ukončenia, ak sú rozpočty porušené, čo spôsobí zlyhanie CI buildu.

5. Analyzujte a reportujte výsledky výkonu

Analyzujte výsledky vašich testov výkonu na identifikáciu oblastí na zlepšenie. Generujte reporty, ktoré sumarizujú metriky výkonu a zvýrazňujú akékoľvek regresie alebo porušenia výkonnostných rozpočtov.

Väčšina nástrojov na testovanie výkonu poskytuje vstavané možnosti reportovania. Použite tieto reporty na sledovanie trendov výkonu v čase a identifikáciu vzorcov, ktoré môžu naznačovať skryté problémy s výkonom.

Príklad reportu o výkone (zjednodušený):

Report o výkone:

URL: https://www.example.com

Metriky:
 First Contentful Paint (FCP): 0.8s (PREŠLO)
 Largest Contentful Paint (LCP): 2.2s (PREŠLO)
 Time to Interactive (TTI): 2.8s (PREŠLO)
 Total Blocking Time (TBT): 150ms (PREŠLO)
 Čas načítania stránky: 2.9s (PREŠLO) - Rozpočet: 3.0s

Veľkosť JavaScript balíčka: 480KB (PREŠLO) - Rozpočet: 500KB

Neboli zistené žiadne regresie výkonu.

Tento report sumarizuje metriky výkonu pre špecifickú URL a uvádza, či prešli alebo zlyhali na základe definovaných výkonnostných rozpočtov. Taktiež zaznamenáva, či boli zistené nejaké regresie výkonu. Takýto report môže byť generovaný v rámci vašich testovacích skriptov a pridaný do výstupu CI/CD.

6. Iterujte a optimalizujte

Na základe analýzy výsledkov výkonu identifikujte oblasti na optimalizáciu a iterujte na svojom kóde s cieľom zlepšiť výkon. Bežné optimalizačné techniky zahŕňajú:

• Rozdelenie kódu (Code Splitting): Rozdeľte veľké JavaScriptové balíčky na menšie, lepšie spravovateľné časti, ktoré sa môžu načítať na požiadanie.
• Lenivé načítavanie (Lazy Loading): Odložte načítavanie nekritických zdrojov, kým nie sú potrebné.
• Optimalizácia obrázkov: Optimalizujte obrázky ich kompresiou, zmenou veľkosti na príslušné rozmery a použitím moderných formátov obrázkov, ako je WebP.
• Ukladanie do vyrovnávacej pamäte (Caching): Využite vyrovnávaciu pamäť prehliadača na zníženie počtu sieťových požiadaviek.
• Minifikácia a „uglify“: Zmenšite veľkosť vašich JavaScriptových a CSS súborov odstránením nepotrebných znakov a medzier.
• Debouncing a Throttling: Obmedzte frekvenciu výpočtovo náročných operácií, ktoré sú spúšťané udalosťami používateľa.
• Používanie efektívnych algoritmov a dátových štruktúr: Vyberte najefektívnejšie algoritmy a dátové štruktúry pre vaše konkrétne prípady použitia.
• Predchádzanie únikom pamäte (Memory Leaks): Uistite sa, že váš kód správne uvoľňuje pamäť, keď už nie je potrebná.
• Optimalizácia knižníc tretích strán: Vyhodnoťte vplyv knižníc tretích strán na výkon a v prípade potreby si vyberte alternatívy. Zvážte lenivé načítavanie skriptov tretích strán.

Nepretržite monitorujte výkon vašej aplikácie a podľa potreby opakujte proces testovania a optimalizácie.

Osvedčené postupy pre testovanie výkonu JavaScriptu

Tu sú niektoré osvedčené postupy, ktoré treba dodržiavať pri implementácii automatizovaného testovania výkonu JavaScriptu:

• Testujte v realistickom prostredí: Spúšťajte svoje testy výkonu v prostredí, ktoré sa čo najviac podobá vášmu produkčnému prostrediu. To zahŕňa faktory ako podmienky siete, schopnosti zariadení a konfigurácia servera.
• Používajte konzistentnú metodiku testovania: Používajte konzistentnú metodiku testovania, aby ste zabezpečili, že vaše výsledky budú v priebehu času porovnateľné. To zahŕňa faktory ako počet iterácií, zahrievacie obdobie a interval merania.
• Monitorujte výkon v produkcii: Používajte nástroje na monitorovanie výkonu na nepretržité sledovanie výkonu vašej aplikácie v produkcii. To vám umožní odhaliť a diagnostikovať problémy s výkonom, ktoré sa nemusia zachytiť počas testovania.
• Automatizujte všetko: Automatizujte čo najviac z procesu testovania výkonu, vrátane spúšťania testov, analýzy výsledkov a generovania reportov.
• Udržiavajte testy aktuálne: Aktualizujte svoje testy výkonu pri každej zmene kódu. Tým sa zabezpečí, že vaše testy sú vždy relevantné a presne odrážajú výkon vašej aplikácie.
• Zapojte celý tím: Zapojte celý vývojársky tím do procesu testovania výkonu. To pomáha zvyšovať povedomie o problémoch s výkonom a podporovať kultúru optimalizácie výkonu.
• Nastavte upozornenia: Nakonfigurujte upozornenia, aby vás informovali o zistení regresií výkonu. To vám umožní rýchlo reagovať na problémy s výkonom a zabrániť im ovplyvniť vašich používateľov.
• Dokumentujte svoje testy a procesy: Dokumentujte svoje testy výkonu, výkonnostné rozpočty a testovacie procesy. To pomáha zabezpečiť, aby všetci v tíme rozumeli, ako sa výkon meria a monitoruje.

Riešenie bežných výziev

Hoci automatizované testovanie výkonu ponúka množstvo výhod, prináša aj niektoré výzvy. Tu je návod, ako riešiť niektoré bežné prekážky:

• Nestabilné testy (Flaky Tests): Testy výkonu môžu byť niekedy nestabilné, čo znamená, že môžu prerušovane prechádzať alebo zlyhávať v dôsledku faktorov mimo vašej kontroly, ako je preťaženie siete alebo zaťaženie servera. Na zmiernenie tohto problému spúšťajte testy viackrát a spriemerujte výsledky. Môžete tiež použiť štatistické techniky na identifikáciu a odfiltrovanie odľahlých hodnôt.
• Údržba testovacích skriptov: Ako sa vaša aplikácia vyvíja, vaše skripty na testovanie výkonu budú musieť byť aktualizované, aby odrážali zmeny. To môže byť časovo náročný a na chyby náchylný proces. Na riešenie tohto problému použite modulárnu a udržiavateľnú architektúru testov a zvážte použitie nástrojov na automatizáciu testovania, ktoré môžu automaticky generovať a aktualizovať testovacie skripty.
• Interpretácia výsledkov: Výsledky testov výkonu môžu byť zložité a ťažko interpretovateľné. Na riešenie tohto problému používajte jasné a stručné nástroje na reportovanie a vizualizáciu. Môže byť tiež prospešné stanoviť základnú úroveň výkonu a porovnávať nasledujúce výsledky testov s touto základnou líniou.
• Práca so službami tretích strán: Vaša aplikácia sa môže spoliehať na služby tretích strán, ktoré sú mimo vašej kontroly. Výkon týchto služieb môže ovplyvniť celkový výkon vašej aplikácie. Na riešenie tohto problému monitorujte výkon týchto služieb a zvážte použitie techník mockovania alebo stubbingu na izoláciu vašej aplikácie počas testovania výkonu.

Záver

Automatizované testovanie výkonu JavaScriptu je kľúčovou praxou na zabezpečenie konzistentne rýchleho a efektívneho užívateľského zážitku. Implementáciou automatizovaných testov môžete proaktívne identifikovať a riešiť regresie výkonu, znížiť náklady на vývoj a dodávať vysokokvalitný produkt. Vyberte si správne nástroje, definujte jasné výkonnostné rozpočty, integrujte testy do vášho CI/CD pipeline a nepretržite monitorujte a optimalizujte výkon vašej aplikácie. Prijatím týchto postupov môžete vytvárať JavaScriptové aplikácie, ktoré sú nielen funkčné, ale aj výkonné, tešia vašich používateľov a podporujú úspech vášho podnikania.

Pamätajte, že výkon je neustály proces, nie jednorazová oprava. Nepretržite monitorujte, testujte a optimalizujte svoj JavaScriptový kód, aby ste poskytli najlepší možný zážitok pre vašich používateľov, bez ohľadu na to, kde na svete sa nachádzajú.

Ďalšie zdroje

• Web Vitals
• Lighthouse
• WebPageTest
• Sitespeed.io
• Puppeteer
• Playwright