Preprečevanje regresije zmogljivosti JavaScript: Avtomatizirano testiranje zmogljivosti

V današnjem hitrem digitalnem svetu so zmogljivost spletnih strani in aplikacij ključnega pomena za zadovoljstvo uporabnikov, njihovo angažiranost in končno za uspeh podjetja. Počasno nalaganje ali neodzivna aplikacija lahko povzroči frustrirane uporabnike, opuščene transakcije in negativen vpliv na ugled vaše blagovne znamke. JavaScript, kot osrednja komponenta sodobnega spletnega razvoja, igra pomembno vlogo pri celotni zmogljivosti. Zato je preprečevanje regresij zmogljivosti – nepričakovanih zmanjšanj zmogljivosti – najpomembnejše. Tu nastopi avtomatizirano testiranje zmogljivosti.

Kaj je regresija zmogljivosti JavaScript?

Do regresije zmogljivosti pride, ko nova sprememba ali posodobitev kode povzroči zmanjšanje zmogljivosti aplikacije JavaScript. To se lahko kaže na različne načine, kot so:

• Povečan čas nalaganja strani: Uporabniki doživljajo daljše čakalne dobe, preden je stran popolnoma interaktivna.
• Počasnejše upodabljanje: Vizualni elementi se dlje časa prikazujejo na zaslonu.
• Zmanjšana hitrost sličic (frame rate): Animacije in prehodi so videti sunkoviti in manj gladki.
• Povečana poraba pomnilnika: Aplikacija porabi več pomnilnika, kar lahko vodi do zrušitev ali upočasnitev.
• Povečana poraba procesorja (CPU): Aplikacija porabi več procesorske moči, kar vpliva na življenjsko dobo baterije na mobilnih napravah.

Te regresije so lahko subtilne in jih med ročnim testiranjem zlahka spregledamo, zlasti v zapletenih aplikacijah z mnogimi medsebojno povezanimi komponentami. Morda postanejo očitne šele po uvedbi v produkcijo, ko prizadenejo veliko število uporabnikov.

Pomen avtomatiziranega testiranja zmogljivosti

Avtomatizirano testiranje zmogljivosti vam omogoča proaktivno prepoznavanje in odpravljanje regresij zmogljivosti, preden vplivajo na vaše uporabnike. Vključuje ustvarjanje avtomatiziranih skript, ki merijo različne metrike zmogljivosti in jih primerjajo s predhodno določenimi pragovi ali osnovnimi vrednostmi. Ta pristop ponuja več ključnih prednosti:

• Zgodnje odkrivanje: Prepoznajte težave z zmogljivostjo zgodaj v razvojnem ciklu in preprečite, da bi prišle v produkcijo.
• Doslednost in zanesljivost: Avtomatizirani testi zagotavljajo dosledne in zanesljive rezultate, s čimer se odpravijo človeške napake in subjektivnost.
• Hitrejša povratna informacija: Pridobite takojšnjo povratno informacijo o vplivu sprememb kode na zmogljivost, kar omogoča hitro ponavljanje in optimizacijo.
• Zmanjšani stroški: Odpravite težave z zmogljivostjo zgodaj v razvojnem procesu, kar znatno zmanjša stroške in trud, potrebna za sanacijo.
• Izboljšana uporabniška izkušnja: Zagotovite dosledno hitro in odzivno uporabniško izkušnjo, kar vodi k večjemu zadovoljstvu in angažiranosti uporabnikov.
• Neprekinjeno spremljanje: Vključite teste zmogljivosti v svoj cevovod za neprekinjeno integracijo/neprekinjeno dostavo (CI/CD) za stalno spremljanje zmogljivosti.

Ključne metrike zmogljivosti za spremljanje

Pri uvajanju avtomatiziranega testiranja zmogljivosti je bistveno, da se osredotočite na ključne metrike zmogljivosti, ki neposredno vplivajo na uporabniško izkušnjo. Nekatere najpomembnejše metrike vključujejo:

• Prvi prikaz vsebine (FCP): Meri čas, ki je potreben, da se na zaslonu prikaže prva vsebina (besedilo, slika itd.).
• Prikaz največje vsebine (LCP): Meri čas, ki je potreben, da se na zaslonu prikaže največji element vsebine.
• Zakasnitev prvega vnosa (FID): Meri čas, ki je potreben, da se brskalnik odzove na prvo interakcijo uporabnika (npr. klik na gumb).
• Čas do interaktivnosti (TTI): Meri čas, ki je potreben, da stran postane popolnoma interaktivna in odzivna na uporabniški vnos.
• Skupni čas blokiranja (TBT): Meri skupni čas, ko je glavna nit med nalaganjem strani blokirana, kar brskalniku preprečuje odziv na uporabniški vnos.
• Kumulativni premik postavitve (CLS): Meri količino nepričakovanih premikov postavitve, ki se zgodijo med nalaganjem strani in povzročajo vizualno nestabilnost.
• Čas izvajanja JavaScript kode: Čas, porabljen za izvajanje JavaScript kode.
• Poraba pomnilnika: Količina pomnilnika, ki jo porabi aplikacija.
• Poraba procesorja (CPU): Količina procesorske moči, ki jo porabi aplikacija.
• Mrežne zahteve: Število in velikost mrežnih zahtev, ki jih ustvari aplikacija.

Orodja in tehnologije za avtomatizirano testiranje zmogljivosti JavaScript

Za izvajanje avtomatiziranega testiranja zmogljivosti JavaScript se lahko uporablja več orodij in tehnologij. Tukaj je nekaj priljubljenih možnosti:

• WebPageTest: Brezplačno in odprtokodno orodje za testiranje zmogljivosti spletnih strani z različnih lokacij in naprav. Zagotavlja podrobna poročila o zmogljivosti, vključno z "waterfall" diagrami, filmskimi trakovi in metrikami Core Web Vitals. WebPageTest je mogoče avtomatizirati prek njegovega API-ja.
• Lighthouse: Odprtokodno orodje, ki ga je razvil Google in ki preverja spletne strani glede zmogljivosti, dostopnosti, najboljših praks in SEO. Zagotavlja podrobna priporočila za izboljšanje zmogljivosti. Lighthouse je mogoče zagnati iz ukazne vrstice, v Chrome DevTools ali kot Node modul.
• PageSpeed Insights: Orodje, ki ga ponuja Google in analizira hitrost vaših spletnih strani ter podaja priporočila za izboljšave. Kot svoj analitični motor uporablja Lighthouse.
• Chrome DevTools: Vgrajena razvijalska orodja v brskalniku Chrome ponujajo obsežen nabor orodij za analizo zmogljivosti, vključno s ploščami Performance, Memory in Network. Ta orodja se lahko uporabljajo za profiliranje JavaScript kode, prepoznavanje ozkih grl v zmogljivosti in spremljanje porabe pomnilnika. Chrome DevTools je mogoče avtomatizirati z uporabo Puppeteerja ali Playwrighta.
• Puppeteer in Playwright: Knjižnici za Node, ki zagotavljata visokonivojski API za nadzor brezglavih brskalnikov Chrome ali Firefox. Uporabljata se lahko za avtomatizacijo interakcij brskalnika, merjenje metrik zmogljivosti in generiranje poročil o zmogljivosti. Playwright podpira Chrome, Firefox in Safari.
• Sitespeed.io: Odprtokodno orodje, ki zbira podatke iz več orodij za spletno zmogljivost (kot so WebPageTest, Lighthouse in Browsertime) in jih predstavlja na eni nadzorni plošči.
• Browsertime: Orodje za Node.js, ki meri metrike zmogljivosti brskalnika z uporabo brskalnikov Chrome ali Firefox.
• Jest: Priljubljen JavaScript testni okvir, ki se lahko uporablja za enotno in integracijsko testiranje. Jest se lahko uporablja tudi za testiranje zmogljivosti z merjenjem časa izvajanja delčkov kode.
• Mocha in Chai: Še en priljubljen JavaScript testni okvir in knjižnica za preverjanje trditev (assertion library). Ta orodja se lahko kombinirajo s knjižnicami za testiranje zmogljivosti, kot je benchmark.js.
• Orodja za spremljanje zmogljivosti (npr. New Relic, Datadog, Sentry): Ta orodja zagotavljajo sprotno spremljanje zmogljivosti in zmožnosti obveščanja, kar vam omogoča odkrivanje in diagnosticiranje težav z zmogljivostjo v produkciji.

Implementacija avtomatiziranega testiranja zmogljivosti: Vodnik po korakih

Tukaj je vodnik po korakih za implementacijo avtomatiziranega testiranja zmogljivosti v vaših JavaScript projektih:

1. Določite proračune zmogljivosti

Proračun zmogljivosti je niz omejitev za ključne metrike zmogljivosti, ki se jih mora vaša aplikacija držati. Ti proračuni služijo kot smernice za razvijalce in zagotavljajo jasen cilj za optimizacijo zmogljivosti. Primeri proračunov zmogljivosti vključujejo:

• Čas nalaganja strani: Ciljajte na čas nalaganja strani pod 3 sekunde.
• Prvi prikaz vsebine (FCP): Prizadevajte si za FCP pod 1 sekundo.
• Velikost JavaScript paketa: Omejite velikost vaših JavaScript paketov na manj kot 500 KB.
• Število HTTP zahtev: Zmanjšajte število HTTP zahtev na manj kot 50.

Določite realistične in dosegljive proračune zmogljivosti glede na zahteve vaše aplikacije in ciljno občinstvo. Upoštevajte dejavnike, kot so omrežne razmere, zmožnosti naprav in pričakovanja uporabnikov.

2. Izberite prava orodja

Izberite orodja in tehnologije, ki najbolje ustrezajo vašim potrebam in proračunu. Upoštevajte dejavnike, kot so:

• Enostavnost uporabe: Izberite orodja, ki so enostavna za učenje in uporabo, z jasno dokumentacijo in podporno skupnostjo.
• Integracija z obstoječimi delovnimi tokovi: Izberite orodja, ki se brezhibno integrirajo z vašimi obstoječimi razvojnimi in testnimi delovnimi tokovi.
• Stroški: Upoštevajte stroške orodij, vključno z licenčninami in stroški infrastrukture.
• Funkcije: Izberite orodja, ki ponujajo funkcije, ki jih potrebujete, kot so profiliranje zmogljivosti, poročanje in obveščanje.

Začnite z manjšim naborom orodij in postopoma širite svoj nabor orodij, ko se vaše potrebe razvijajo.

3. Ustvarite skripte za testiranje zmogljivosti

Napišite avtomatizirane testne skripte, ki merijo zmogljivost ključnih uporabniških tokov in komponent v vaši aplikaciji. Te skripte bi morale simulirati resnične interakcije uporabnikov in meriti ključne metrike zmogljivosti.

Primer uporabe Puppeteerja za merjenje časa nalaganja strani:

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(`Čas nalaganja strani za ${url}: ${metrics.timestamps.loadEventEnd - metrics.timestamps.navigationStart}ms`);

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

Ta skript uporablja Puppeteer za zagon brezglavega brskalnika Chrome, navigacijo na določen URL, čakanje, da se stran naloži, in nato izmeri čas nalaganja strani. Možnost `networkidle0` v `waitForNavigation` zagotavlja, da brskalnik počaka, dokler ni več mrežnih povezav vsaj 500 ms, preden šteje stran za naloženo.

Drug primer, ki uporablja Browsertime in Sitespeed.io, se osredotoča na Core Web Vitals:

// Namestite potrebne pakete:
// npm install -g browsertime sitespeed.io

// Zaženite test (primer uporabe v ukazni vrstici):
// sitespeed.io https://www.example.com --browsertime.iterations 3 --browsertime.xvfb

// Ta ukaz bo:
// 1. Trikrat pognal Browsertime za določen URL.
// 2. Uporabil navidezni strežnik X (xvfb) za brezglavo testiranje.
// 3. Sitespeed.io bo združil rezultate in pripravil poročilo, vključno s Core Web Vitals.

// Poročilo bo prikazalo LCP, FID, CLS in druge metrike zmogljivosti.

Ta primer prikazuje, kako nastaviti Sitespeed.io z Browsertime za izvajanje avtomatiziranih testov zmogljivosti in pridobivanje metrik Core Web Vitals. Možnosti ukazne vrstice so specifične za izvajanje testa z Browsertime prek Sitespeed.io.

4. Vključite teste zmogljivosti v svoj CI/CD cevovod

Vključite svoje teste zmogljivosti v svoj CI/CD cevovod, da se samodejno izvajajo ob vsaki oddaji sprememb kode. To zagotavlja neprekinjeno spremljanje zmogljivosti in zgodnje odkrivanje regresij.

Večina CI/CD platform, kot so Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions in CircleCI, zagotavlja mehanizme za izvajanje avtomatiziranih testov kot del procesa gradnje. Konfigurirajte svoj CI/CD cevovod tako, da bo izvajal vaše skripte za testiranje zmogljivosti in prekinil gradnjo, če je kateri od proračunov zmogljivosti presežen.

Primer z uporabo 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 # milisekunde

Ta delovni tok GitHub Actions definira nalogo z imenom "performance", ki se izvaja na Ubuntuju. Prevzame kodo, nastavi Node.js, namesti odvisnosti in nato zažene teste zmogljivosti z ukazom `npm run performance-test`. Okoljska spremenljivka `PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME` določa proračun zmogljivosti za čas nalaganja strani. Skript `npm run performance-test` bi vseboval potrebne ukaze za izvedbo vaših testov zmogljivosti (npr. z uporabo Puppeteerja, Lighthousea ali WebPageTesta). Vaša datoteka `package.json` mora vsebovati skript `performance-test`, ki izvaja teste in preverja rezultate glede na določene proračune ter se konča z izhodno kodo, različno od nič, če so proračuni preseženi, kar povzroči neuspeh gradnje CI.

5. Analizirajte in poročajte o rezultatih zmogljivosti

Analizirajte rezultate svojih testov zmogljivosti, da prepoznate področja za izboljšave. Ustvarite poročila, ki povzemajo metrike zmogljivosti in poudarjajo morebitne regresije ali kršitve proračunov zmogljivosti.

Večina orodij za testiranje zmogljivosti ponuja vgrajene zmožnosti poročanja. Uporabite ta poročila za sledenje trendom zmogljivosti skozi čas in prepoznavanje vzorcev, ki lahko kažejo na osnovne težave z zmogljivostjo.

Primer poročila o zmogljivosti (poenostavljeno):

Poročilo o zmogljivosti:

URL: https://www.example.com

Metrike:
 Prvi prikaz vsebine (FCP): 0.8s (USPEŠNO)
 Prikaz največje vsebine (LCP): 2.2s (USPEŠNO)
 Čas do interaktivnosti (TTI): 2.8s (USPEŠNO)
 Skupni čas blokiranja (TBT): 150ms (USPEŠNO)
 Čas nalaganja strani: 2.9s (USPEŠNO) - Proračun: 3.0s

Velikost JavaScript paketa: 480KB (USPEŠNO) - Proračun: 500KB

Regresije zmogljivosti niso bile odkrite.

To poročilo povzema metrike zmogljivosti za določen URL in navaja, ali so uspešne ali neuspešne glede na določene proračune zmogljivosti. Prav tako navaja, ali so bile odkrite kakršne koli regresije zmogljivosti. Takšno poročilo je mogoče ustvariti znotraj vaših testnih skript in ga dodati v izpis CI/CD.

6. Ponavljajte in optimizirajte

Na podlagi analize rezultatov zmogljivosti prepoznajte področja za optimizacijo in izboljšajte svojo kodo za boljšo zmogljivost. Pogoste tehnike optimizacije vključujejo:

• Razdeljevanje kode (Code Splitting): Razdelite velike JavaScript pakete na manjše, bolj obvladljive kose, ki jih je mogoče naložiti po potrebi.
• Leno nalaganje (Lazy Loading): Odložite nalaganje nekritičnih virov, dokler niso potrebni.
• Optimizacija slik: Optimizirajte slike s stiskanjem, prilagajanjem velikosti na ustrezne dimenzije in uporabo sodobnih formatov slik, kot je WebP.
• Predpomnjenje (Caching): Izkoristite predpomnjenje brskalnika za zmanjšanje števila mrežnih zahtev.
• Minifikacija in uglifikacija: Zmanjšajte velikost vaših JavaScript in CSS datotek z odstranjevanjem nepotrebnih znakov in presledkov.
• Debouncing in Throttling: Omejite pogostost računsko dragih operacij, ki jih sprožijo uporabniški dogodki.
• Uporaba učinkovitih algoritmov in podatkovnih struktur: Izberite najučinkovitejše algoritme in podatkovne strukture za vaše specifične primere uporabe.
• Izogibanje uhajanju pomnilnika (Memory Leaks): Zagotovite, da vaša koda pravilno sprošča pomnilnik, ko ga ne potrebuje več.
• Optimizacija knjižnic tretjih oseb: Ocenite vpliv knjižnic tretjih oseb na zmogljivost in po potrebi izberite alternative. Razmislite o lenem nalaganju skript tretjih oseb.

Nenehno spremljajte zmogljivost vaše aplikacije in po potrebi ponavljajte postopek testiranja in optimizacije.

Najboljše prakse za testiranje zmogljivosti JavaScript

Tukaj je nekaj najboljših praks, ki jih je treba upoštevati pri izvajanju avtomatiziranega testiranja zmogljivosti JavaScript:

• Testirajte v realističnem okolju: Izvajajte teste zmogljivosti v okolju, ki je čim bolj podobno vašemu produkcijskemu okolju. To vključuje dejavnike, kot so omrežne razmere, zmožnosti naprav in konfiguracija strežnika.
• Uporabljajte dosledno metodologijo testiranja: Uporabljajte dosledno metodologijo testiranja, da zagotovite primerljivost rezultatov skozi čas. To vključuje dejavnike, kot so število ponovitev, obdobje ogrevanja in interval merjenja.
• Spremljajte zmogljivost v produkciji: Uporabljajte orodja za spremljanje zmogljivosti za neprekinjeno spremljanje zmogljivosti vaše aplikacije v produkciji. To vam omogoča odkrivanje in diagnosticiranje težav z zmogljivostjo, ki morda niso bile odkrite med testiranjem.
• Avtomatizirajte vse: Avtomatizirajte čim večji del procesa testiranja zmogljivosti, vključno z izvajanjem testov, analizo rezultatov in generiranjem poročil.
• Ohranjajte teste posodobljene: Posodabljajte svoje teste zmogljivosti ob vsaki spremembi kode. To zagotavlja, da so vaši testi vedno relevantni in da natančno odražajo zmogljivost vaše aplikacije.
• Vključite celotno ekipo: Vključite celotno razvojno ekipo v proces testiranja zmogljivosti. To pomaga ozaveščati o težavah z zmogljivostjo in spodbujati kulturo optimizacije zmogljivosti.
• Nastavite opozorila: Konfigurirajte opozorila, ki vas obvestijo, ko so odkrite regresije zmogljivosti. To vam omogoča hiter odziv na težave z zmogljivostjo in preprečevanje, da bi vplivale na vaše uporabnike.
• Dokumentirajte svoje teste in procese: Dokumentirajte svoje teste zmogljivosti, proračune zmogljivosti in postopke testiranja. To pomaga zagotoviti, da vsi v ekipi razumejo, kako se meri in spremlja zmogljivost.

Odpravljanje pogostih izzivov

Čeprav avtomatizirano testiranje zmogljivosti ponuja številne prednosti, prinaša tudi nekatere izzive. Tukaj je, kako se spopasti z nekaterimi pogostimi ovirami:

• Nezanesljivi testi (Flaky Tests): Testi zmogljivosti so lahko včasih nezanesljivi, kar pomeni, da lahko občasno uspejo ali ne uspejo zaradi dejavnikov izven vašega nadzora, kot so preobremenjenost omrežja ali strežnika. Da bi to ublažili, zaženite teste večkrat in izračunajte povprečje rezultatov. Uporabite lahko tudi statistične tehnike za prepoznavanje in filtriranje osamelcev.
• Vzdrževanje testnih skript: Ko se vaša aplikacija razvija, bo treba vaše testne skripte posodobiti, da bodo odražale spremembe. To je lahko dolgotrajen in za napake dovzeten proces. Da bi to rešili, uporabite modularno in vzdržljivo arhitekturo testov ter razmislite o uporabi orodij za avtomatizacijo testov, ki lahko samodejno generirajo in posodabljajo testne skripte.
• Interpretacija rezultatov: Rezultati testov zmogljivosti so lahko zapleteni in težko razumljivi. Da bi to rešili, uporabite jasna in jedrnata orodja za poročanje in vizualizacijo. Koristno je lahko tudi vzpostaviti osnovno raven zmogljivosti in primerjati poznejše rezultate testov s to osnovo.
• Obravnavanje storitev tretjih oseb: Vaša aplikacija se lahko zanaša na storitve tretjih oseb, ki so izven vašega nadzora. Zmogljivost teh storitev lahko vpliva na celotno zmogljivost vaše aplikacije. Da bi to rešili, spremljajte zmogljivost teh storitev in razmislite o uporabi tehnik posnemanja (mocking) ali nadomeščanja (stubbing) za izolacijo vaše aplikacije med testiranjem zmogljivosti.

Zaključek

Avtomatizirano testiranje zmogljivosti JavaScript je ključna praksa za zagotavljanje dosledno hitre in učinkovite uporabniške izkušnje. Z implementacijo avtomatiziranih testov lahko proaktivno prepoznate in odpravite regresije zmogljivosti, zmanjšate razvojne stroške in zagotovite visokokakovosten izdelek. Izberite prava orodja, določite jasne proračune zmogljivosti, vključite teste v svoj CI/CD cevovod ter nenehno spremljajte in optimizirajte zmogljivost vaše aplikacije. Z upoštevanjem teh praks lahko ustvarite JavaScript aplikacije, ki niso le funkcionalne, ampak tudi zmogljive, kar bo navdušilo vaše uporabnike in spodbudilo poslovni uspeh.

Ne pozabite, da je zmogljivost stalen proces, ne enkratna rešitev. Nenehno spremljajte, testirajte in optimizirajte svojo JavaScript kodo, da boste svojim uporabnikom zagotovili najboljšo možno izkušnjo, ne glede na to, kje na svetu so.

Dodatni viri

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