Запобігання регресії продуктивності JavaScript: автоматизоване тестування продуктивності

У сучасному швидкоплинному цифровому світі продуктивність вебсайтів та додатків є критично важливою для задоволеності користувачів, їх залучення та, зрештою, успіху бізнесу. Повільний або нечутливий додаток може призвести до розчарування користувачів, незавершених транзакцій та негативного впливу на репутацію вашого бренду. JavaScript, будучи основним компонентом сучасної веб-розробки, відіграє значну роль у загальній продуктивності. Тому запобігання регресіям продуктивності – неочікуваним зниженням продуктивності – є першочерговим завданням. Саме тут на допомогу приходить автоматизоване тестування продуктивності.

Що таке регресія продуктивності JavaScript?

Регресія продуктивності виникає, коли нова зміна коду або оновлення призводить до зниження продуктивності JavaScript-додатку. Це може проявлятися різними способами, наприклад:

• Збільшення часу завантаження сторінки: Користувачі довше чекають, перш ніж сторінка стане повністю інтерактивною.
• Повільніший рендеринг: Візуальні елементи з'являються на екрані довше.
• Знижена частота кадрів: Анімації та переходи виглядають уривчастими та менш плавними.
• Збільшене споживання пам'яті: Додаток використовує більше пам'яті, що потенційно може призвести до збоїв або уповільнень.
• Збільшене використання ЦП: Додаток споживає більше обчислювальної потужності, що впливає на час роботи батареї на мобільних пристроях.

Ці регресії можуть бути непомітними та легко пропущеними під час ручного тестування, особливо у складних додатках із численними взаємопов'язаними компонентами. Вони можуть стати очевидними лише після розгортання в робочому середовищі, впливаючи на велику кількість користувачів.

Важливість автоматизованого тестування продуктивності

Автоматизоване тестування продуктивності дозволяє вам проактивно виявляти та усувати регресії продуктивності ще до того, як вони вплинуть на ваших користувачів. Воно включає створення автоматизованих скриптів, які вимірюють різні метрики продуктивності та порівнюють їх із попередньо визначеними пороговими значеннями або базовими показниками. Цей підхід пропонує декілька ключових переваг:

• Раннє виявлення: Виявляйте проблеми з продуктивністю на ранніх етапах циклу розробки, запобігаючи їх потраплянню в робоче середовище.
• Послідовність та надійність: Автоматизовані тести забезпечують послідовні та надійні результати, усуваючи людську помилку та суб'єктивність.
• Швидший зворотний зв'язок: Отримуйте негайний зворотний зв'язок про вплив змін коду на продуктивність, що дозволяє швидко вносити ітерації та оптимізувати.
• Зниження витрат: Виправляйте проблеми з продуктивністю на ранніх етапах процесу розробки, значно зменшуючи вартість та зусилля, необхідні для їх усунення.
• Покращений досвід користувача: Забезпечуйте стабільно швидкий та чутливий досвід користувача, що веде до підвищення задоволеності та залучення користувачів.
• Безперервний моніторинг: Інтегруйте тести продуктивності у ваш конвеєр безперервної інтеграції/доставки (CI/CD) для постійного моніторингу продуктивності.

Ключові метрики продуктивності для моніторингу

При впровадженні автоматизованого тестування продуктивності важливо зосередитися на ключових метриках, які безпосередньо впливають на досвід користувача. Деякі з найважливіших метрик включають:

• First Contentful Paint (FCP): Вимірює час, необхідний для появи першого контенту (тексту, зображення тощо) на екрані.
• Largest Contentful Paint (LCP): Вимірює час, необхідний для появи найбільшого елемента контенту на екрані.
• First Input Delay (FID): Вимірює час, необхідний браузеру для відповіді на першу взаємодію користувача (наприклад, натискання кнопки).
• Time to Interactive (TTI): Вимірює час, необхідний для того, щоб сторінка стала повністю інтерактивною та чутливою до вводу користувача.
• Total Blocking Time (TBT): Вимірює загальний час, протягом якого основний потік заблокований під час завантаження сторінки, що заважає браузеру відповідати на ввід користувача.
• Cumulative Layout Shift (CLS): Вимірює кількість неочікуваних зсувів макета, які відбуваються під час завантаження сторінки, викликаючи візуальну нестабільність.
• Час виконання JavaScript: Час, витрачений на виконання коду JavaScript.
• Використання пам'яті: Кількість пам'яті, яку споживає додаток.
• Використання ЦП: Кількість обчислювальної потужності, яку споживає додаток.
• Мережеві запити: Кількість та розмір мережевих запитів, зроблених додатком.

Інструменти та технології для автоматизованого тестування продуктивності JavaScript

Для впровадження автоматизованого тестування продуктивності JavaScript можна використовувати декілька інструментів та технологій. Ось кілька популярних варіантів:

• WebPageTest: Безкоштовний інструмент з відкритим кодом для тестування продуктивності вебсайтів з різних локацій та пристроїв. Він надає детальні звіти про продуктивність, включаючи діаграми-водоспади, плівки та метрики Core Web Vitals. WebPageTest можна автоматизувати через його API.
• Lighthouse: Інструмент з відкритим кодом, розроблений Google, який проводить аудит веб-сторінок на предмет продуктивності, доступності, найкращих практик та SEO. Він надає детальні рекомендації для покращення продуктивності. Lighthouse можна запускати з командного рядка, в Chrome DevTools або як модуль Node.
• PageSpeed Insights: Інструмент від Google, який аналізує швидкість ваших веб-сторінок та надає рекомендації щодо покращення. Він використовує Lighthouse як свій аналітичний двигун.
• Chrome DevTools: Вбудовані інструменти розробника в браузері Chrome пропонують повний набір інструментів для аналізу продуктивності, включаючи панелі Performance, Memory та Network. Ці інструменти можна використовувати для профілювання коду JavaScript, виявлення вузьких місць у продуктивності та моніторингу використання пам'яті. Chrome DevTools можна автоматизувати за допомогою Puppeteer або Playwright.
• Puppeteer та Playwright: Бібліотеки Node, які надають високорівневий API для керування браузерами Chrome або Firefox у безголовому режимі. Їх можна використовувати для автоматизації взаємодій з браузером, вимірювання метрик продуктивності та створення звітів. Playwright підтримує Chrome, Firefox та Safari.
• Sitespeed.io: Інструмент з відкритим кодом, який збирає дані з кількох інструментів для веб-продуктивності (таких як WebPageTest, Lighthouse та Browsertime) та представляє їх на єдиній інформаційній панелі.
• Browsertime: Інструмент Node.js, який вимірює метрики продуктивності браузера за допомогою Chrome або Firefox.
• Jest: Популярний фреймворк для тестування JavaScript, який можна використовувати для юніт-тестування та інтеграційного тестування. Jest також можна використовувати для тестування продуктивності, вимірюючи час виконання фрагментів коду.
• Mocha та Chai: Ще один популярний фреймворк для тестування JavaScript та бібліотека тверджень. Ці інструменти можна поєднувати з бібліотеками для тестування продуктивності, такими як benchmark.js.
• Інструменти моніторингу продуктивності (напр., New Relic, Datadog, Sentry): Ці інструменти надають можливості моніторингу продуктивності в реальному часі та сповіщень, дозволяючи виявляти та діагностувати проблеми з продуктивністю в робочому середовищі.

Впровадження автоматизованого тестування продуктивності: покроковий посібник

Ось покроковий посібник із впровадження автоматизованого тестування продуктивності у ваших JavaScript-проєктах:

1. Визначте бюджети продуктивності

Бюджет продуктивності — це набір обмежень на ключові метрики продуктивності, яких ваш додаток повинен дотримуватися. Ці бюджети слугують орієнтирами для розробників та надають чітку ціль для оптимізації продуктивності. Приклади бюджетів продуктивності включають:

• Час завантаження сторінки: Цільовий час завантаження сторінки — менше 3 секунд.
• First Contentful Paint (FCP): Прагніть до FCP менше 1 секунди.
• Розмір JavaScript-бандла: Обмежте розмір ваших JavaScript-бандлів до 500 КБ.
• Кількість HTTP-запитів: Зменште кількість HTTP-запитів до менш ніж 50.

Визначте реалістичні та досяжні бюджети продуктивності на основі вимог вашого додатку та цільової аудиторії. Враховуйте такі фактори, як умови мережі, можливості пристроїв та очікування користувачів.

2. Оберіть правильні інструменти

Виберіть інструменти та технології, які найкраще відповідають вашим потребам та бюджету. Враховуйте такі фактори, як:

• Простота використання: Обирайте інструменти, які легко вивчити та використовувати, з чіткою документацією та спільнотою, що надає підтримку.
• Інтеграція з існуючими робочими процесами: Вибирайте інструменти, які безшовно інтегруються з вашими існуючими процесами розробки та тестування.
• Вартість: Враховуйте вартість інструментів, включаючи ліцензійні збори та витрати на інфраструктуру.
• Функціональність: Обирайте інструменти, які пропонують необхідні вам функції, такі як профілювання продуктивності, звітність та сповіщення.

Почніть з невеликого набору інструментів і поступово розширюйте його в міру розвитку ваших потреб.

3. Створіть скрипти для тестування продуктивності

Напишіть автоматизовані тестові скрипти, які вимірюють продуктивність критичних сценаріїв користувача та компонентів у вашому додатку. Ці скрипти повинні симулювати реальні взаємодії користувачів та вимірювати ключові метрики продуктивності.

Приклад використання Puppeteer для вимірювання часу завантаження сторінки:

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();
})();

Цей скрипт використовує Puppeteer для запуску безголового браузера Chrome, переходу за вказаною URL-адресою, очікування завантаження сторінки, а потім вимірювання часу завантаження сторінки. Опція `networkidle0` в `waitForNavigation` гарантує, що браузер буде чекати, доки не залишиться мережевих з'єднань протягом щонайменше 500 мс, перш ніж вважати сторінку завантаженою.

Інший приклад, що використовує Browsertime та Sitespeed.io, фокусується на Core Web Vitals:

// Встановіть необхідні пакети:
// npm install -g browsertime sitespeed.io

// Запустіть тест (приклад використання в командному рядку):
// sitespeed.io https://www.example.com --browsertime.iterations 3 --browsertime.xvfb

// Ця команда:
// 1. Запустить Browsertime 3 рази для вказаної URL-адреси.
// 2. Використає віртуальний X-сервер (xvfb) для безголового тестування.
// 3. Sitespeed.io агрегує результати та надасть звіт, включаючи Core Web Vitals.

// Звіт покаже LCP, FID, CLS та інші метрики продуктивності.

Цей приклад показує, як налаштувати Sitespeed.io з Browsertime для запуску автоматизованих тестів продуктивності та отримання Core Web Vitals. Опції командного рядка специфічні для запуску тесту browsertime за допомогою sitespeed.io.

4. Інтегруйте тести продуктивності у ваш CI/CD конвеєр

Інтегруйте ваші тести продуктивності у ваш CI/CD конвеєр, щоб автоматично запускати їх при кожному коміті змін коду. Це гарантує постійний моніторинг продуктивності та раннє виявлення регресій.

Більшість CI/CD платформ, таких як Jenkins, GitLab CI, GitHub Actions та CircleCI, надають механізми для запуску автоматизованих тестів як частини процесу збірки. Налаштуйте ваш CI/CD конвеєр для запуску скриптів тестування продуктивності та провалу збірки, якщо будь-який з бюджетів продуктивності перевищено.

Приклад використання GitHub Actions:

name: Тести продуктивності

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

jobs:
 performance:
 runs-on: ubuntu-latest
 steps:
 - uses: actions/checkout@v2
 - name: Налаштування Node.js
 uses: actions/setup-node@v2
 with:
 node-version: '16'
 - name: Встановлення залежностей
 run: npm install
 - name: Запуск тестів продуктивності
 run: npm run performance-test
 env:
 PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME: 3000 # мілісекунди

Цей робочий процес GitHub Actions визначає завдання під назвою "performance", яке виконується на Ubuntu. Воно завантажує код, налаштовує Node.js, встановлює залежності, а потім запускає тести продуктивності за допомогою команди `npm run performance-test`. Змінна середовища `PERFORMANCE_BUDGET_PAGE_LOAD_TIME` визначає бюджет продуктивності для часу завантаження сторінки. Скрипт `npm run performance-test` повинен містити необхідні команди для виконання ваших тестів продуктивності (наприклад, з використанням Puppeteer, Lighthouse, або WebPageTest). Ваш файл `package.json` повинен містити скрипт `performance-test`, який виконує тести та перевіряє результати на відповідність визначеним бюджетам, завершуючись з ненульовим кодом виходу, якщо бюджети порушені, що призведе до провалу збірки в CI.

5. Аналізуйте та звітуйте про результати продуктивності

Аналізуйте результати ваших тестів продуктивності, щоб визначити сфери для покращення. Створюйте звіти, які узагальнюють метрики продуктивності та висвітлюють будь-які регресії або порушення бюджетів продуктивності.

Більшість інструментів для тестування продуктивності надають вбудовані можливості для звітності. Використовуйте ці звіти для відстеження тенденцій продуктивності з часом та виявлення закономірностей, які можуть вказувати на глибинні проблеми з продуктивністю.

Приклад звіту про продуктивність (спрощений):

Звіт про продуктивність:

URL: https://www.example.com

Метрики:
 First Contentful Paint (FCP): 0.8s (ПРОЙДЕНО)
 Largest Contentful Paint (LCP): 2.2s (ПРОЙДЕНО)
 Time to Interactive (TTI): 2.8s (ПРОЙДЕНО)
 Total Blocking Time (TBT): 150ms (ПРОЙДЕНО)
 Page Load Time: 2.9s (ПРОЙДЕНО) - Бюджет: 3.0s

JavaScript Bundle Size: 480KB (ПРОЙДЕНО) - Бюджет: 500KB

Регресій продуктивності не виявлено.

Цей звіт узагальнює метрики продуктивності для конкретної URL-адреси та вказує, чи проходять вони перевірку на основі визначених бюджетів продуктивності. Він також зазначає, чи були виявлені будь-які регресії продуктивності. Такий звіт можна генерувати у ваших тестових скриптах та додавати до виводу CI/CD.

6. Ітеруйте та оптимізуйте

На основі аналізу результатів продуктивності визначте сфери для оптимізації та ітеруйте свій код для покращення продуктивності. Поширені методи оптимізації включають:

• Розділення коду (Code Splitting): Розбивайте великі JavaScript-бандли на менші, більш керовані частини, які можна завантажувати за вимогою.
• Ліниве завантаження (Lazy Loading): Відкладайте завантаження некритичних ресурсів доти, доки вони не знадобляться.
• Оптимізація зображень: Оптимізуйте зображення, стискаючи їх, змінюючи розмір до відповідних вимірів та використовуючи сучасні формати, такі як WebP.
• Кешування: Використовуйте кешування браузера для зменшення кількості мережевих запитів.
• Мініфікація та обфускація: Зменшуйте розмір ваших файлів JavaScript та CSS, видаляючи непотрібні символи та пробіли.
• Debouncing та Throttling: Обмежуйте частоту виконання обчислювально дорогих операцій, які викликаються подіями користувача.
• Використання ефективних алгоритмів та структур даних: Обирайте найефективніші алгоритми та структури даних для ваших конкретних випадків використання.
• Уникнення витоків пам'яті: Переконайтеся, що ваш код належним чином звільняє пам'ять, коли вона більше не потрібна.
• Оптимізація сторонніх бібліотек: Оцінюйте вплив сторонніх бібліотек на продуктивність та обирайте альтернативи за необхідності. Розгляньте можливість лінивого завантаження сторонніх скриптів.

Постійно відстежуйте продуктивність вашого додатку та повторюйте процес тестування та оптимізації за потреби.

Найкращі практики тестування продуктивності JavaScript

Ось кілька найкращих практик, яких слід дотримуватися при впровадженні автоматизованого тестування продуктивності JavaScript:

• Тестуйте в реалістичному середовищі: Запускайте тести продуктивності в середовищі, яке максимально наближене до вашого робочого середовища. Це включає такі фактори, як умови мережі, можливості пристроїв та конфігурація сервера.
• Використовуйте послідовну методологію тестування: Використовуйте послідовну методологію тестування, щоб забезпечити порівнянність результатів з часом. Це включає такі фактори, як кількість ітерацій, період "прогріву" та інтервал вимірювання.
• Моніторте продуктивність у робочому середовищі: Використовуйте інструменти моніторингу продуктивності для постійного відстеження продуктивності вашого додатку в робочому середовищі. Це дозволяє виявляти та діагностувати проблеми, які могли бути не виявлені під час тестування.
• Автоматизуйте все: Автоматизуйте якомога більше процесів тестування продуктивності, включаючи виконання тестів, аналіз результатів та створення звітів.
• Підтримуйте тести в актуальному стані: Оновлюйте ваші тести продуктивності при кожній зміні коду. Це гарантує, що ваші тести завжди актуальні та точно відображають продуктивність вашого додатку.
• Залучайте всю команду: Залучайте всю команду розробників до процесу тестування продуктивності. Це допомагає підвищити обізнаність про проблеми з продуктивністю та сприяє формуванню культури оптимізації.
• Налаштуйте сповіщення: Налаштуйте сповіщення, щоб отримувати повідомлення про виявлення регресій продуктивності. Це дозволить вам швидко реагувати на проблеми та запобігати їх впливу на користувачів.
• Документуйте ваші тести та процеси: Документуйте ваші тести продуктивності, бюджети та процеси тестування. Це допомагає гарантувати, що всі в команді розуміють, як вимірюється та моніториться продуктивність.

Вирішення поширених проблем

Хоча автоматизоване тестування продуктивності пропонує численні переваги, воно також створює деякі виклики. Ось як вирішити деякі поширені перешкоди:

• Нестабільні тести: Тести продуктивності іноді можуть бути нестабільними, тобто вони можуть періодично проходити або провалюватися через фактори, що не залежать від вас, такі як перевантаження мережі або сервера. Щоб пом'якшити це, запускайте тести кілька разів і усереднюйте результати. Ви також можете використовувати статистичні методи для виявлення та фільтрації викидів.
• Підтримка тестових скриптів: У міру розвитку вашого додатку, ваші тестові скрипти потребуватимуть оновлення, щоб відображати зміни. Це може бути трудомістким та схильним до помилок процесом. Для вирішення цієї проблеми використовуйте модульну та підтримувану архітектуру тестів і розгляньте можливість використання інструментів автоматизації тестування, які можуть автоматично генерувати та оновлювати тестові скрипти.
• Інтерпретація результатів: Результати тестів продуктивності можуть бути складними для інтерпретації. Для вирішення цієї проблеми використовуйте чіткі та лаконічні інструменти звітності та візуалізації. Також корисно встановити базовий рівень продуктивності та порівнювати з ним наступні результати тестів.
• Робота зі сторонніми сервісами: Ваш додаток може залежати від сторонніх сервісів, які не знаходяться під вашим контролем. Продуктивність цих сервісів може впливати на загальну продуктивність вашого додатку. Щоб вирішити цю проблему, відстежуйте продуктивність цих сервісів та розгляньте можливість використання технік мокування (mocking) або заглушок (stubbing) для ізоляції вашого додатку під час тестування продуктивності.

Висновок

Автоматизоване тестування продуктивності JavaScript є надзвичайно важливою практикою для забезпечення стабільно швидкого та ефективного досвіду користувача. Впроваджуючи автоматизовані тести, ви можете проактивно виявляти та усувати регресії продуктивності, зменшувати витрати на розробку та надавати високоякісний продукт. Обирайте правильні інструменти, визначайте чіткі бюджети продуктивності, інтегруйте тести у ваш CI/CD конвеєр та постійно відстежуйте й оптимізуйте продуктивність вашого додатку. Дотримуючись цих практик, ви можете створювати JavaScript-додатки, які є не тільки функціональними, але й продуктивними, радуючи ваших користувачів та сприяючи успіху бізнесу.

Пам'ятайте, що продуктивність — це безперервний процес, а не одноразове виправлення. Постійно відстежуйте, тестуйте та оптимізуйте ваш JavaScript-код, щоб забезпечити найкращий можливий досвід для ваших користувачів, де б вони не знаходились у світі.

Додаткові ресурси

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