Дізнайтеся, як виконання JavaScript впливає на кожен етап конвеєра рендерингу браузера, та вивчіть стратегії оптимізації коду для кращої веб-продуктивності та досвіду користувача.
Конвеєр рендерингу браузера: як JavaScript впливає на продуктивність вебу
Конвеєр рендерингу браузера — це послідовність кроків, які веб-браузер виконує для перетворення коду HTML, CSS та JavaScript у візуальне представлення на екрані користувача. Розуміння цього конвеєра є вирішальним для будь-якого веб-розробника, який прагне створювати високопродуктивні веб-додатки. JavaScript, будучи потужною та динамічною мовою, значно впливає на кожен етап цього процесу. У цій статті ми заглибимося в конвеєр рендерингу браузера та дослідимо, як виконання JavaScript впливає на продуктивність, надаючи практичні стратегії для оптимізації.
Розуміння конвеєра рендерингу браузера
Конвеєр рендерингу можна умовно розділити на наступні етапи:- Парсинг HTML: Браузер аналізує HTML-розмітку та створює Document Object Model (DOM), деревоподібну структуру, що представляє HTML-елементи та їхні зв'язки.
- Парсинг CSS: Браузер аналізує таблиці стилів CSS (як зовнішні, так і вбудовані) та створює CSS Object Model (CSSOM), ще одну деревоподібну структуру, що представляє правила CSS та їхні властивості.
- Прикріплення: Браузер поєднує DOM та CSSOM для створення Render Tree (дерева рендерингу). Render Tree містить лише ті вузли, які необхідні для відображення вмісту, оминаючи такі елементи, як <head> та елементи з `display: none`. До кожного видимого вузла DOM прикріплюються відповідні правила CSSOM.
- Розмітка (Reflow): Браузер обчислює позицію та розмір кожного елемента в Render Tree. Цей процес також відомий як "reflow".
- Відмальовування (Repaint): Браузер відмальовує кожен елемент з Render Tree на екрані, використовуючи розраховану інформацію про розмітку та застосовані стилі. Цей процес також відомий як "repaint".
- Композиція: Браузер об'єднує різні шари в остаточне зображення для відображення на екрані. Сучасні браузери часто використовують апаратне прискорення для композиції, що підвищує продуктивність.
Вплив JavaScript на конвеєр рендерингу
JavaScript може суттєво впливати на конвеєр рендерингу на різних етапах. Погано написаний або неефективний код JavaScript може створювати вузькі місця в продуктивності, що призводить до повільного завантаження сторінки, ривків в анімаціях та поганого користувацького досвіду.1. Блокування парсера
Коли браузер зустрічає тег <script> в HTML, він зазвичай призупиняє парсинг HTML-документа, щоб завантажити та виконати код JavaScript. Це відбувається тому, що JavaScript може змінювати DOM, і браузеру потрібно переконатися, що DOM є актуальним, перш ніж продовжувати. Така блокуюча поведінка може значно затримати початковий рендеринг сторінки.
Приклад:
Розглянемо сценарій, де у вас є великий файл JavaScript у <head> вашого HTML-документа:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>My Website</title>
<script src="large-script.js"></script>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p>Some content here.</p>
</body>
</html>
У цьому випадку браузер припинить парсинг HTML і чекатиме, поки `large-script.js` завантажиться та виконається, перш ніж відрендерити елементи <h1> та <p>. Це може призвести до помітної затримки початкового завантаження сторінки.
Рішення для мінімізації блокування парсера:
- Використовуйте атрибути `async` або `defer`: Атрибут `async` дозволяє скрипту завантажуватися, не блокуючи парсер, і скрипт виконається, як тільки завантажиться. Атрибут `defer` також дозволяє скрипту завантажуватися без блокування парсера, але скрипт виконається після завершення парсингу HTML, у тому порядку, в якому вони з'являються в HTML.
- Розміщуйте скрипти в кінці тегу <body>: Розміщуючи скрипти в кінці тегу <body>, браузер може розібрати HTML і побудувати DOM до того, як зустріне скрипти. Це дозволяє браузеру швидше відрендерити початковий вміст сторінки.
Приклад з використанням `async`:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>My Website</title>
<script src="large-script.js" async></script>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p>Some content here.</p>
</body>
</html>
У цьому випадку браузер завантажить `large-script.js` асинхронно, не блокуючи парсинг HTML. Скрипт виконається, як тільки завантажиться, потенційно до того, як весь HTML-документ буде розібрано.
Приклад з використанням `defer`:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>My Website</title>
<script src="large-script.js" defer></script>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p>Some content here.</p>
</body>
</html>
У цьому випадку браузер завантажить `large-script.js` асинхронно, не блокуючи парсинг HTML. Скрипт виконається після того, як весь HTML-документ буде розібрано, в тому порядку, в якому він з'являється в HTML.
2. Маніпуляції з DOM
JavaScript часто використовується для маніпуляцій з DOM: додавання, видалення або зміна елементів та їхніх атрибутів. Часті або складні маніпуляції з DOM можуть викликати reflow та repaint, які є ресурсомісткими операціями, що можуть значно вплинути на продуктивність.
Приклад:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>DOM Manipulation Example</title>
</head>
<body>
<ul id="myList">
<li>Item 1</li>
<li>Item 2</li>
</ul>
<script>
const myList = document.getElementById('myList');
for (let i = 3; i <= 10; i++) {
const listItem = document.createElement('li');
listItem.textContent = `Item ${i}`;
myList.appendChild(listItem);
}
</script>
</body>
</html>
У цьому прикладі скрипт додає вісім нових елементів до невпорядкованого списку. Кожна операція `appendChild` викликає reflow і repaint, оскільки браузеру потрібно перерахувати розмітку та перемалювати список.
Рішення для оптимізації маніпуляцій з DOM:
- Мінімізуйте маніпуляції з DOM: Зменшуйте кількість маніпуляцій з DOM наскільки це можливо. Замість того, щоб змінювати DOM кілька разів, намагайтеся групувати зміни.
- Використовуйте DocumentFragment: Створіть DocumentFragment, виконайте всі маніпуляції з DOM на фрагменті, а потім додайте фрагмент до реального DOM за один раз. Це зменшує кількість reflow та repaint.
- Кешуйте елементи DOM: Уникайте повторних запитів до DOM для одних і тих же елементів. Зберігайте елементи у змінних і використовуйте їх повторно.
- Використовуйте ефективні селектори: Використовуйте специфічні та ефективні селектори (наприклад, ID) для вибору елементів. Уникайте використання складних або неефективних селекторів (наприклад, непотрібного обходу дерева DOM).
- Уникайте непотрібних reflow та repaint: Певні властивості CSS, такі як `width`, `height`, `margin` та `padding`, можуть викликати reflow та repaint при їх зміні. Намагайтеся не змінювати ці властивості часто.
Приклад з використанням DocumentFragment:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>DOM Manipulation Example</title>
</head>
<body>
<ul id="myList">
<li>Item 1</li>
<li>Item 2</li>
</ul>
<script>
const myList = document.getElementById('myList');
const fragment = document.createDocumentFragment();
for (let i = 3; i <= 10; i++) {
const listItem = document.createElement('li');
listItem.textContent = `Item ${i}`;
fragment.appendChild(listItem);
}
myList.appendChild(fragment);
</script>
</body>
</html>
У цьому прикладі всі нові елементи списку спочатку додаються до DocumentFragment, а потім фрагмент додається до невпорядкованого списку. Це зменшує кількість reflow та repaint до одного разу.
3. Ресурсомісткі операції
Деякі операції JavaScript є за своєю суттю ресурсомісткими і можуть впливати на продуктивність. До них належать:
- Складні обчислення: Виконання складних математичних обчислень або обробки даних у JavaScript може споживати значні ресурси процесора.
- Великі структури даних: Робота з великими масивами або об'єктами може призвести до збільшення використання пам'яті та сповільнення обробки.
- Регулярні вирази: Складні регулярні вирази можуть виконуватися повільно, особливо на великих рядках.
Приклад:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Expensive Operation Example</title>
</head>
<body>
<div id="result"></div>
<script>
const resultDiv = document.getElementById('result');
let largeArray = [];
for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
largeArray.push(Math.random());
}
const startTime = performance.now();
largeArray.sort(); // Expensive operation
const endTime = performance.now();
const executionTime = endTime - startTime;
resultDiv.textContent = `Execution time: ${executionTime} ms`;
</script>
</body>
</html>
У цьому прикладі скрипт створює великий масив випадкових чисел, а потім сортує його. Сортування великого масиву є ресурсомісткою операцією, яка може зайняти значний час.
Рішення для оптимізації ресурсомістких операцій:
- Оптимізуйте алгоритми: Використовуйте ефективні алгоритми та структури даних, щоб мінімізувати обсяг необхідної обробки.
- Використовуйте Web Workers: Переносьте ресурсомісткі операції у Web Workers, які працюють у фоновому режимі і не блокують основний потік.
- Кешуйте результати: Кешуйте результати ресурсомістких операцій, щоб їх не потрібно було перераховувати щоразу.
- Debouncing та Throttling: Впроваджуйте техніки debouncing або throttling, щоб обмежити частоту викликів функцій. Це корисно для обробників подій, які спрацьовують часто, наприклад, події прокрутки або зміни розміру вікна.
Приклад з використанням Web Worker:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Expensive Operation Example</title>
</head>
<body>
<div id="result"></div>
<script>
const resultDiv = document.getElementById('result');
if (window.Worker) {
const myWorker = new Worker('worker.js');
myWorker.onmessage = function(event) {
const executionTime = event.data;
resultDiv.textContent = `Execution time: ${executionTime} ms`;
};
myWorker.postMessage(''); // Start the worker
} else {
resultDiv.textContent = 'Web Workers are not supported in this browser.';
}
</script>
</body>
</html>
worker.js:
self.onmessage = function(event) {
let largeArray = [];
for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
largeArray.push(Math.random());
}
const startTime = performance.now();
largeArray.sort(); // Expensive operation
const endTime = performance.now();
const executionTime = endTime - startTime;
self.postMessage(executionTime);
}
У цьому прикладі операція сортування виконується у Web Worker, який працює у фоновому режимі і не блокує основний потік. Це дозволяє інтерфейсу користувача залишатися відгукливим під час виконання сортування.
4. Сторонні скрипти
Багато веб-додатків покладаються на сторонні скрипти для аналітики, реклами, інтеграції з соціальними мережами та інших функцій. Ці скрипти часто можуть бути значним джерелом навантаження на продуктивність, оскільки вони можуть бути погано оптимізовані, завантажувати великі обсяги даних або виконувати ресурсомісткі операції.
Приклад:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Third-Party Script Example</title>
<script src="https://example.com/analytics.js"></script>
</head>
<body>
<h1>Welcome to My Website</h1>
<p>Some content here.</p>
</body>
</html>
У цьому прикладі скрипт завантажує скрипт аналітики зі стороннього домену. Якщо цей скрипт завантажується або виконується повільно, це може негативно вплинути на продуктивність сторінки.
Рішення для оптимізації сторонніх скриптів:
- Завантажуйте скрипти асинхронно: Використовуйте атрибути `async` або `defer` для асинхронного завантаження сторонніх скриптів без блокування парсера.
- Завантажуйте скрипти лише за потреби: Завантажуйте сторонні скрипти тільки тоді, коли вони дійсно потрібні. Наприклад, завантажуйте віджети соціальних мереж тільки тоді, коли користувач взаємодіє з ними.
- Використовуйте мережу доставки контенту (CDN): Використовуйте CDN для роздачі сторонніх скриптів з місця, географічно близького до користувача.
- Моніторте продуктивність сторонніх скриптів: Використовуйте інструменти моніторингу продуктивності для відстеження продуктивності сторонніх скриптів та виявлення вузьких місць.
- Розгляньте альтернативи: Досліджуйте альтернативні рішення, які можуть бути більш продуктивними або мати менший розмір.
5. Прослуховувачі подій
Прослуховувачі подій дозволяють коду JavaScript реагувати на взаємодії користувача та інші події. Однак додавання занадто великої кількості прослуховувачів подій або використання неефективних обробників може вплинути на продуктивність.
Приклад:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Event Listener Example</title>
</head>
<body>
<ul id="myList">
<li>Item 1</li>
<li>Item 2</li>
<li>Item 3</li>
</ul>
<script>
const listItems = document.querySelectorAll('#myList li');
for (let i = 0; i < listItems.length; i++) {
listItems[i].addEventListener('click', function() {
alert(`You clicked on item ${i + 1}`);
});
}
</script>
</body>
</html>
У цьому прикладі скрипт додає прослуховувач події кліку до кожного елемента списку. Хоча це працює, це не найефективніший підхід, особливо якщо список містить велику кількість елементів.
Рішення для оптимізації прослуховувачів подій:
- Використовуйте делегування подій: Замість додавання прослуховувачів до окремих елементів, додайте один прослуховувач до батьківського елемента та використовуйте делегування подій для обробки подій на його дочірніх елементах.
- Видаляйте непотрібні прослуховувачі подій: Видаляйте прослуховувачі подій, коли вони більше не потрібні.
- Використовуйте ефективні обробники подій: Оптимізуйте код всередині ваших обробників подій, щоб мінімізувати обсяг необхідної обробки.
- Застосовуйте throttling або debouncing до обробників подій: Використовуйте техніки throttling або debouncing для обмеження частоти викликів обробників подій, особливо для подій, які спрацьовують часто, наприклад, події прокрутки або зміни розміру вікна.
Приклад з використанням делегування подій:
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<title>Event Listener Example</title>
</head>
<body>
<ul id="myList">
<li>Item 1</li>
<li>Item 2</li>
<li>Item 3</li>
</ul>
<script>
const myList = document.getElementById('myList');
myList.addEventListener('click', function(event) {
if (event.target.tagName === 'LI') {
const index = Array.prototype.indexOf.call(myList.children, event.target);
alert(`You clicked on item ${index + 1}`);
}
});
</script>
</body>
</html>
У цьому прикладі до невпорядкованого списку додається один прослуховувач події кліку. Коли елемент списку натиснутий, прослуховувач перевіряє, чи є ціллю події елемент списку. Якщо так, прослуховувач обробляє подію. Цей підхід є більш ефективним, ніж додавання прослуховувача події кліку до кожного елемента списку окремо.
Інструменти для вимірювання та покращення продуктивності JavaScript
Існує кілька інструментів, які допоможуть вам виміряти та покращити продуктивність JavaScript:- Інструменти розробника в браузері: Сучасні браузери мають вбудовані інструменти розробника, які дозволяють профілювати код JavaScript, виявляти вузькі місця в продуктивності та аналізувати конвеєр рендерингу.
- Lighthouse: Lighthouse — це автоматизований інструмент з відкритим кодом для покращення якості веб-сторінок. Він проводить аудити продуктивності, доступності, прогресивних веб-додатків, SEO та іншого.
- WebPageTest: WebPageTest — це безкоштовний інструмент, який дозволяє тестувати продуктивність вашого веб-сайту з різних місць та браузерів.
- PageSpeed Insights: PageSpeed Insights аналізує вміст веб-сторінки, а потім генерує пропозиції, як зробити цю сторінку швидшою.
- Інструменти моніторингу продуктивності: Існує кілька комерційних інструментів моніторингу продуктивності, які можуть допомогти вам відстежувати продуктивність вашого веб-додатку в реальному часі.
Висновок
JavaScript відіграє критичну роль у конвеєрі рендерингу браузера. Розуміння того, як виконання JavaScript впливає на продуктивність, є важливим для створення високопродуктивних веб-додатків. Дотримуючись стратегій оптимізації, викладених у цій статті, ви можете мінімізувати вплив JavaScript на конвеєр рендерингу та забезпечити плавний і чуйний користувацький досвід. Не забувайте завжди вимірювати та моніторити продуктивність вашого веб-сайту, щоб виявляти та усувати будь-які вузькі місця.
Цей посібник надає міцну основу для розуміння впливу JavaScript на конвеєр рендерингу браузера. Продовжуйте досліджувати та експериментувати з цими техніками, щоб вдосконалювати свої навички веб-розробки та створювати винятковий користувацький досвід для глобальної аудиторії.