CSS 衡量规则：深入探讨性能衡量实施

在 Web 开发领域，优化性能至关重要。网站速度慢会导致用户沮丧、参与度降低以及搜索引擎排名下降。虽然 JavaScript 经常在性能讨论中占据中心位置，但 CSS（负责样式和视觉呈现的语言）也起着至关重要的作用。了解和改进 CSS 性能对于提供流畅且响应迅速的用户体验至关重要。本文深入探讨了 CSS 衡量规则，这是一种精确衡量和实施 CSS 性能优化的强大技术，可确保您的网站为全球用户快速高效地加载。

了解 CSS 衡量规则

CSS 衡量规则不是正式定义的规范或特定的 CSS 属性。相反，它是一种方法论和一种思维方式，其核心是持续衡量 CSS 更改对您网站性能的影响。它强调在优化 CSS 时基于数据做出决策，而不是依赖猜测或直觉。核心原则很简单：在进行任何旨在提高性能的 CSS 修改之前，先建立一个基线衡量。修改后，再次衡量以量化实际影响。这使您可以客观地评估更改是有益的、有害的还是中性的。

可以将其想象成科学实验。您提出一个假设（例如，“减少此 CSS 选择器的特异性将提高渲染性能”），进行一个实验（实施更改），然后分析结果（比较更改前后的性能指标）。通过始终如一地应用这种方法，您可以深入了解不同的 CSS 技术和实践如何影响您网站的性能概况。

为什么要衡量 CSS 性能？

有几个令人信服的原因突出了衡量 CSS 性能的重要性：

• 客观评估： 提供具体数据以支持或反驳关于性能改进的假设。避免依赖主观的看法或轶事证据。
• 识别瓶颈： 查明导致性能问题的特定 CSS 规则或选择器。使您可以将优化工作集中在能够产生最大影响的领域。
• 防止回归： 确保新的 CSS 代码不会无意中引入性能问题。有助于在整个开发生命周期中保持一致的性能水平。
• 评估不同的技术： 比较不同 CSS 优化策略的有效性。例如，您可以衡量使用 CSS 变量与预处理器或使用不同选择器模式的影响。
• 了解浏览器行为： 提供关于不同浏览器如何渲染 CSS 以及特定 CSS 属性如何影响各种浏览器中的渲染性能的见解。
• 改善用户体验： 最终目标是提供更快、响应更快的网站，从而带来更好的用户体验、更高的参与度以及更好的业务成果。

CSS 的关键性能指标

在实施 CSS 衡量规则之前，了解要跟踪哪些指标至关重要。以下是一些与 CSS 性能相关的关键性能指标 (KPI)：

• 首次内容绘制 (FCP)： 衡量第一个内容（文本、图像等）出现在屏幕上的时间。更快的 FCP 为用户提供了页面正在加载的初步视觉指示。
• 最大内容绘制 (LCP)： 衡量最大的内容元素（图像、视频、文本块）变得可见的时间。LCP 是衡量感知加载速度的关键指标，因为它反映了用户何时可以看到页面的主要内容。
• 累积布局偏移 (CLS)： 衡量在加载过程中发生的意外布局偏移量。低 CLS 表示稳定且可预测的用户体验。如果元素在初始渲染后重新排列或重新定位，则 CSS 可能会对 CLS 产生重大影响。
• 可交互时间 (TTI)： 衡量页面完全可交互所需的时间，这意味着用户可以与所有元素交互而不会遇到延迟。虽然 JavaScript 严重影响 TTI，但 CSS 可以通过阻止渲染或导致长时间的绘制时间来影响 TTI。
• 总阻塞时间 (TBT)： 衡量主线程被长时间运行的任务阻塞的总时间。此指标与 TTI 密切相关，并指示页面对用户输入的响应速度。如果 CSS 导致浏览器在渲染过程中执行复杂的计算，则它可能导致 TBT。
• CSS 解析和处理时间： 衡量浏览器解析和处理 CSS 文件所花费的时间。此指标可以从浏览器开发人员工具中获取。大型或复杂的 CSS 文件自然需要更长的解析和处理时间。
• 渲染时间： 衡量浏览器在解析和处理 CSS 后渲染页面所需的时间。此指标会受到多种因素的影响，例如 CSS 特异性、选择器复杂性以及页面上的元素数量。
• CSS 规则数量： 样式表中 CSS 规则的总数。虽然不是直接的性能指标，但大量的规则会增加解析和处理时间。定期审查和修剪未使用的 CSS 规则至关重要。
• CSS 文件大小： 您的 CSS 文件的大小，以千字节 (KB) 为单位。较小的文件下载速度更快，从而缩短了初始加载时间。缩小和压缩 CSS 文件对于减小文件大小至关重要。

用于衡量 CSS 性能的工具

可以使用多种工具和技术来衡量 CSS 性能。以下是一些最受欢迎的选项：

• 浏览器开发人员工具（Chrome DevTools、Firefox Developer Tools、Safari Web Inspector）： 这些内置工具提供了大量的性能信息，包括时间线、性能配置文件和网络活动。它们使您可以识别瓶颈、分析渲染性能并衡量 CSS 更改的影响。寻找“性能”选项卡或“时间线”工具。这些工具对于深入的性能分析非常宝贵。
• WebPageTest： 一个免费的在线工具，允许您从不同的位置和浏览器测试您网站的性能。它提供详细的性能报告，包括 FCP、LCP、CLS 和其他关键指标。WebPageTest 非常适合全面了解您网站在不同网络条件下的性能。它是识别需要改进的领域并比较不同版本网站的性能的宝贵工具。
• Lighthouse（Chrome 扩展程序或 Node.js CLI）： 一种自动化审核工具，可分析您网站的性能、可访问性、SEO 和最佳实践。它提供了改进您网站性能的建议，包括与 CSS 相关的优化。Lighthouse 是一种快速简便的方法，可以识别常见的性能问题并获得可操作的建议。
• PageSpeed Insights： 谷歌的一款工具，可分析您网站的性能并提供改进建议。它使用 Lighthouse 作为其分析引擎。PageSpeed Insights 是从谷歌的角度了解您网站性能的良好起点。
• CSS Stats： 一种分析您的 CSS 代码并提供关于其结构、复杂性和潜在性能问题的见解的工具。它可以识别重复的规则、未使用的选择器和其他需要优化的领域。CSS Stats 对于大型和复杂的 CSS 项目特别有用。
• Perfume.js： 一个 JavaScript 库，用于衡量浏览器中的各种 Web 性能指标。它使您可以跟踪 FCP、LCP 和 FID（首次输入延迟）等指标，并将它们报告给您的分析平台。Perfume.js 对于收集真实用户性能数据并跟踪一段时间内的性能趋势很有用。
• 自定义性能监控： 使用 JavaScript 中的 Performance API 实现自定义性能监控，使您可以跟踪与您网站的独特功能和功能相关的特定指标。这种方法提供了对您收集的数据的最大灵活性和控制。

实施 CSS 衡量规则：分步指南

以下是在您的开发工作流程中实施 CSS 衡量规则的实用指南：

1. 识别性能瓶颈： 使用上述工具来识别特定的与 CSS 相关的性能问题。例如，您可能会注意到由于大型背景图像或复杂的 CSS 动画，特定页面的 LCP 速度很慢。
2. 提出假设： 根据您的分析，提出关于如何提高性能的假设。例如，“优化背景图像（例如，使用更有效的格式，进一步压缩它）将减少 LCP。” 或者，“降低 CSS 动画的复杂性将提高渲染性能。”
3. 建立基线： 在进行任何更改之前，使用上述工具衡量相关的性能指标（例如，LCP、渲染时间）。仔细记录这些基线值。运行多个测试（例如，3-5 个）并对结果进行平均，以获得更准确的基线。确保使用一致的测试条件（例如，相同的浏览器、相同的网络连接）。
4. 实施更改： 实施您认为将提高性能的 CSS 更改。例如，优化背景图像或简化 CSS 动画。
5. 再次衡量： 实施更改后，使用与之前相同的工具和测试条件衡量相同的性能指标。同样，运行多个测试并对结果进行平均。
6. 分析结果： 比较更改前后的性能指标。更改是否按预期提高了性能？改进是否显着？更改是否产生了任何意想不到的副作用（例如，视觉回归）？
7. 迭代或恢复： 如果更改提高了性能，恭喜！您已成功优化了您的 CSS。如果更改未提高性能，或者它产生了意想不到的副作用，请恢复更改并尝试不同的方法。记录您的发现，即使更改未成功。这将帮助您避免将来犯同样的错误。
8. 记录您的发现： 无论结果如何，都要记录您的发现。这将帮助您建立关于 CSS 性能优化有效和无效的知识库。

CSS 性能优化的示例和衡量

让我们探讨一些常见的 CSS 优化技术以及如何使用 CSS 衡量规则衡量其影响：

示例 1：优化 CSS 选择器

复杂的 CSS 选择器会减慢渲染速度，因为浏览器必须花费更多时间将元素与选择器匹配。降低选择器复杂性可以提高性能。

假设： 降低复杂 CSS 选择器的特异性将提高渲染性能。

场景： 您有以下 CSS 选择器：

            #main-content div.article ul li:nth-child(odd) a {
  color: blue;
}

            

              
                Copy
              
            
          

此选择器具有高度特异性，需要浏览器遍历 DOM 树以查找匹配的元素。

更改： 您可以通过直接将类添加到 `a` 元素来简化选择器：

            .article-link {
  color: blue;
}

            

              
                Copy
              
            
          

并更新 HTML 以包含该类：

            <a href="#" class="article-link">Link</a>

            

              
                Copy
              
            
          

衡量： 使用浏览器的开发人员工具来衡量更改前后的渲染时间。寻找绘制时间和整体渲染性能的改进。您可能还会看到渲染期间 CPU 使用率的降低。

示例 2：减小 CSS 文件大小

大型 CSS 文件的下载和解析时间更长，这会影响初始加载时间。减小 CSS 文件大小可以提高性能。

假设： 缩小和压缩 CSS 文件将减小文件大小并缩短加载时间。

场景： 您有一个大型 CSS 文件（例如，`style.css`），尚未缩小或压缩。

更改： 使用 CSS 缩小器（例如，CSSNano、UglifyCSS）从 CSS 文件中删除不必要的空白、注释和其他字符。然后，使用压缩算法（例如，Gzip、Brotli）在将文件提供给浏览器之前对其进行压缩。大多数 Web 服务器和 CDN 都可以自动压缩文件。

衡量： 使用 WebPageTest 或浏览器开发人员工具来衡量更改前后的 CSS 文件大小和下载时间。您应该会看到文件大小和下载时间的显着减少。同时衡量首次内容绘制 (FCP) 指标，以查看 CSS 文件大小的减少是否对用户的初始体验产生积极影响。

示例 3：优化 CSS 图像（背景图像）

大型或未优化的背景图像会严重影响渲染性能。优化 CSS 图像可以提高性能。

假设： 优化背景图像（例如，使用更有效的格式，进一步压缩它们，使用 `srcset` 用于响应式图像）将减少最大内容绘制 (LCP)。

场景： 您正在使用大型 JPEG 图像作为背景图像。

更改： 将图像转换为更有效的格式，例如 WebP（如果浏览器支持足够），使用图像优化工具（例如，ImageOptim、TinyPNG）压缩图像，并使用 `srcset` 属性为不同的屏幕分辨率提供不同的图像大小。还可以考虑对小的、重复的图像使用 CSS 精灵或图标字体。

衡量： 使用 WebPageTest 或浏览器开发人员工具来衡量更改前后的 LCP。您应该会看到 LCP 的减少，这表明页面正在更快地渲染最大的内容元素。

示例 4：减少布局偏移

意外的布局偏移会让用户感到沮丧。如果元素在初始渲染后重新排列或重新定位，则 CSS 可能会导致布局偏移。

假设： 为图像和视频指定尺寸（宽度和高度）将减少累积布局偏移 (CLS)。

场景： 您的页面上有没有明确宽度和高度属性的图像。

更改： 将 `width` 和 `height` 属性添加到您的 `img` 标签。或者，使用 CSS 使用 `aspect-ratio` 属性指定图像容器的纵横比。这将在加载图像之前为图像保留空间，防止布局偏移。

            <img src="image.jpg" width="640" height="480" alt="Example Image">
            

              
                Copy
              
            
          

            .image-container {
  aspect-ratio: 640 / 480;
}

            

              
                Copy
              
            
          

衡量： 使用 WebPageTest 或 Lighthouse 来衡量更改前后的 CLS。您应该会看到 CLS 的减少，这表明布局更稳定、更可预测。

常见的 CSS 性能陷阱，避免

意识到常见的 CSS 性能陷阱可以帮助您从一开始就避免它们。以下是一些需要注意的关键事项：

• 过于复杂的选择器： 如前所述，复杂的选择器会减慢渲染速度。保持选择器尽可能简单和高效。
• 过度使用 `!important`： 过度使用 `!important` 会使您的 CSS 难以维护，并且还会影响性能。它会迫使浏览器重新计算样式，从而可能减慢渲染速度。
• 使用昂贵的 CSS 属性： 某些 CSS 属性的计算量高于其他属性。例如，`box-shadow`、`border-radius` 和 `filter` 可能会占用大量资源，尤其是在应用于大量元素或动画时。谨慎使用这些属性，并在可能的情况下考虑替代方法。
• 阻止渲染阻塞 CSS： 确保高效地交付 CSS 文件。缩小、压缩和缓存 CSS 文件。考虑内联关键 CSS 以改善初始渲染时间。使用 `link` 标签上的 `media` 属性异步加载 CSS 文件。
• 忽略未使用的 CSS： 随着时间的推移，CSS 文件会累积未使用的规则和选择器。定期审核您的 CSS 并删除任何未使用的代码。像 PurgeCSS 和 UnCSS 这样的工具可以帮助自动执行此过程。
• 使用 CSS 表达式 (IE)： CSS 表达式已弃用，不应使用。它们会被频繁评估，并且会严重影响性能。
• 忘记优化图像： 如前所述，优化图像对于整体 Web 性能至关重要。始终压缩图像，使用适当的格式，并考虑使用响应式图像。
• 未考虑渲染管道： 了解浏览器渲染管道（解析 HTML -> 构造 DOM -> 解析 CSS -> 构造渲染树 -> 布局 -> 绘制）可以帮助您就 CSS 性能优化做出明智的决定。例如，了解布局颠簸（反复强制浏览器重新计算布局）会严重影响性能，可以帮助您避免导致布局颠簸的模式。

CSS 性能最佳实践：摘要

以下是 CSS 性能最佳实践的摘要：

• 保持 CSS 选择器简单： 避免过于复杂和具体的选择器。
• 尽量减少 `!important` 的使用： 谨慎使用 `!important`，仅在必要时使用。
• 优化 CSS 图像： 压缩图像，使用适当的格式，并考虑响应式图像。
• 缩小和压缩 CSS 文件： 减小 CSS 文件大小以缩短加载时间。
• 删除未使用的 CSS： 定期审核并删除未使用的 CSS 规则。
• 使用 CSS 精灵或图标字体： 用于小的、重复的图像。
• 避免昂贵的 CSS 属性： 谨慎使用计算量大的属性。
• 内联关键 CSS： 以改善初始渲染时间。
• 使用 `media` 属性： 异步加载 CSS 文件。
• 为图像和视频指定尺寸： 以防止布局偏移。
• 使用 CSS 变量（自定义属性）： 用于可维护性和潜在的性能优势（减少代码重复）。
• 利用浏览器缓存： 配置您的 Web 服务器以正确缓存 CSS 文件。
• 明智地使用 CSS 预处理器（Sass、Less、Stylus）： 以改善组织、可维护性和潜在的性能优化（例如，代码重用）。
• 明智地使用 CSS 框架： 虽然 CSS 框架可以加快开发速度，但它们也可能引入性能开销。选择一个轻量级且经过良好优化的框架。
• 定期分析和测试： 持续监控您网站的性能并确定需要改进的领域。

CSS 性能的全球考虑因素

在为全球受众优化 CSS 性能时，请考虑以下事项：

• 网络延迟： 世界不同地区的用户可能会遇到不同的网络延迟。优化您的 CSS 交付，以最大限度地减少延迟的影响。使用内容交付网络 (CDN) 将 CSS 文件缓存得更靠近用户。
• 设备功能： 用户可能正在通过各种设备访问您的网站，这些设备具有不同的处理能力和屏幕尺寸。使用响应式设计技术和媒体查询来优化您的 CSS 以适应不同的设备。考虑使用性能预算以确保您的 CSS 在不同的设备上不超过特定大小或复杂性。
• 浏览器支持： 确保您的 CSS 与目标受众使用的浏览器兼容。谨慎使用浏览器前缀，并考虑使用 Autoprefixer 等工具自动添加前缀。在不同的浏览器和不同的设备上测试您的网站。
• 本地化： 如果您的网站已本地化为多种语言，请确保您的 CSS 也已正确本地化。使用 Unicode 字符，并根据需要考虑为不同的语言使用不同的样式表。
• 可访问性： 确保您的 CSS 对残疾用户具有可访问性。使用语义 HTML 并遵循可访问性指南。使用辅助技术测试您的网站。

结论

CSS 衡量规则是优化 CSS 性能的宝贵工具。通过持续衡量 CSS 更改的影响，您可以做出基于数据的决策，从而构建一个更快、更高效的网站。通过了解关键性能指标、使用正确的工具并遵循最佳实践，您可以为世界各地的用户提供流畅且响应迅速的用户体验。请记住，CSS 性能优化是一个持续的过程。持续监控您网站的性能并确定需要改进的领域。通过采用以性能为先的思维方式，您可以确保您的 CSS 有助于积极的用户体验，并帮助您实现您的业务目标。

通过实施 CSS 衡量规则的原则，您可以超越主观意见，依靠数据来推动您的优化工作，最终为每个人创造更快、更高效、更愉快的网络体验。