1. CDN的概念

CDN(Content Delivery Network,内容分发网络)是指一种通过互联网互相连接的电脑网络系统,利用最靠近每位用户的服务器,更快、更可靠地将音乐、图片、视频、应用程序及其他文件发送给用户,来提供高性能、可扩展性及低成本的网络内容传递给用户。

典型的CDN系统由下面三个部分组成:

2. CDN的作用

CDN一般会用来托管Web资源(包括文本、图片和脚本等),可供下载的资源(媒体文件、软件、文档等),应用程序(门户网站等)。使用CDN来加速这些资源的访问。

(1)在性能方面,引入CDN的作用在于:

(2)在安全方面,CDN有助于防御DDoS、MITM等网络攻击:

除此之外,CDN作为一种基础的云服务,同样具有资源托管、按需扩展(能够应对流量高峰)等方面的优势。

3. CDN的原理

CDN和DNS有着密不可分的联系,先来看一下DNS的解析域名过程,在浏览器输入 www.test.com 的解析过程如下: (1) 检查浏览器缓存 (2)检查操作系统缓存,常见的如hosts文件 (3)检查路由器缓存 (4)如果前几步都没没找到,会向ISP(网络服务提供商)的LDNS服务器查询 (5)如果LDNS服务器没找到,会向根域名服务器(Root Server)请求解析,分为以下几步:

CDN的工作原理: (1)用户未使用CDN缓存资源的过程:

  1. 浏览器通过DNS对域名进行解析(就是上面的DNS解析过程),依次得到此域名对应的IP地址
  2. 浏览器根据得到的IP地址,向域名的服务主机发送数据请求
  3. 服务器向浏览器返回响应数据

(2)用户使用CDN缓存资源的过程:

  1. 对于点击的数据的URL,经过本地DNS系统的解析,发现该URL对应的是一个CDN专用的DNS服务器,DNS系统就会将域名解析权交给CNAME指向的CDN专用的DNS服务器。
  2. CND专用DNS服务器将CND的全局负载均衡设备IP地址返回给用户
  3. 用户向CDN的全局负载均衡设备发起数据请求
  4. CDN的全局负载均衡设备根据用户的IP地址,以及用户请求的内容URL,选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备,告诉用户向这台设备发起请求
  5. 区域负载均衡设备选择一台合适的缓存服务器来提供服务,将该缓存服务器的IP地址返回给全局负载均衡设备
  6. 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户
  7. 用户向该缓存服务器发起请求,缓存服务器响应用户的请求,将用户所需内容发送至用户终端。

如果缓存服务器没有用户想要的内容,那么缓存服务器就会向它的上一级缓存服务器请求内容,以此类推,直到获取到需要的资源。最后如果还是没有,就会回到自己的服务器去获取资源。

CNAME(意为:别名):在域名解析中,实际上解析出来的指定域名对应的IP地址,或者该域名的一个CNAME,然后再根据这个CNAME来查找对应的IP地址。

4. CDN的使用场景

二、懒加载

1. 懒加载的概念

懒加载也叫做延迟加载、按需加载,指的是在长网页中延迟加载图片数据,是一种较好的网页性能优化的方式。在比较长的网页或应用中,如果图片很多,所有的图片都被加载出来,而用户只能看到可视窗口的那一部分图片数据,这样就浪费了性能。

如果使用图片的懒加载就可以解决以上问题。在滚动屏幕之前,可视化区域之外的图片不会进行加载,在滚动屏幕时才加载。这样使得网页的加载速度更快,减少了服务器的负载。懒加载适用于图片较多,页面列表较长(长列表)的场景中。

2. 懒加载的特点

3. 懒加载的实现原理

图片的加载是由src引起的,当对src赋值时,浏览器就会请求图片资源。根据这个原理,我们使用HTML5 的data-xxx属性来储存图片的路径,在需要加载图片的时候,将data-xxx中图片的路径赋值给src,这样就实现了图片的按需加载,即懒加载。

注意:data-xxx 中的xxx可以自定义,这里我们使用data-src来定义。

懒加载的实现重点在于确定用户需要加载哪张图片,在浏览器中,可视区域内的资源就是用户需要的资源。所以当图片出现在可视区域时,获取图片的真实地址并赋值给图片即可。

使用原生JavaScript实现懒加载:

知识点:

(1)window.innerHeight 是浏览器可视区的高度

(2)document.body.scrollTop || document.documentElement.scrollTop 是浏览器滚动的过的距离

(3)imgs.offsetTop 是元素顶部距离文档顶部的高度(包括滚动条的距离)

(4)图片加载条件:img.offsetTop < window.innerHeight + document.body.scrollTop;

图示: 代码实现:

<div class="container">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
</div>
<script>
var imgs = document.querySelectorAll('img');
function lozyLoad(){
		var scrollTop = document.body.scrollTop || document.documentElement.scrollTop;
		var winHeight= window.innerHeight;
		for(var i=0;i < imgs.length;i++){
			if(imgs[i].offsetTop < scrollTop + winHeight ){
				imgs[i].src = imgs[i].getAttribute('data-src');
			}
		}
	}
  window.onscroll = lozyLoad();
</script>

4. 懒加载与预加载的区别

这两种方式都是提高网页性能的方式,两者主要区别是一个是提前加载,一个是迟缓甚至不加载。懒加载对服务器前端有一定的缓解压力作用,预加载则会增加服务器前端压力。

三、回流与重绘

1. 回流与重绘的概念及触发条件

(1)回流

当渲染树中部分或者全部元素的尺寸、结构或者属性发生变化时,浏览器会重新渲染部分或者全部文档的过程就称为回流

下面这些操作会导致回流:

在触发回流(重排)的时候,由于浏览器渲染页面是基于流式布局的,所以当触发回流时,会导致周围的DOM元素重新排列,它的影响范围有两种:

(2)重绘

当页面中某些元素的样式发生变化,但是不会影响其在文档流中的位置时,浏览器就会对元素进行重新绘制,这个过程就是重绘

下面这些操作会导致回流:

注意: 当触发回流时,一定会触发重绘,但是重绘不一定会引发回流。

2. 如何避免回流与重绘?

减少回流与重绘的措施:

浏览器针对页面的回流与重绘,进行了自身的优化——渲染队列

浏览器会将所有的回流、重绘的操作放在一个队列中,当队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔,浏览器就会对队列进行批处理。这样就会让多次的回流、重绘变成一次回流重绘。

上面,将多个读操作(或者写操作)放在一起,就会等所有的读操作进入队列之后执行,这样,原本应该是触发多次回流,变成了只触发一次回流。

3. 如何优化动画?

对于如何优化动画,我们知道,一般情况下,动画需要频繁的操作DOM,就就会导致页面的性能问题,我们可以将动画的position属性设置为absolute或者fixed,将动画脱离文档流,这样他的回流就不会影响到页面了。

4. documentFragment 是什么?用它跟直接操作 DOM 的区别是什么?

MDN中对documentFragment的解释:

DocumentFragment,文档片段接口,一个没有父对象的最小文档对象。它被作为一个轻量版的 Document使用,就像标准的document一样,存储由节点(nodes)组成的文档结构。与document相比,最大的区别是DocumentFragment不是真实 DOM 树的一部分,它的变化不会触发 DOM 树的重新渲染,且不会导致性能等问题。

当我们把一个 DocumentFragment 节点插入文档树时,插入的不是 DocumentFragment 自身,而是它的所有子孙节点。在频繁的DOM操作时,我们就可以将DOM元素插入DocumentFragment,之后一次性的将所有的子孙节点插入文档中。和直接操作DOM相比,将DocumentFragment 节点插入DOM树时,不会触发页面的重绘,这样就大大提高了页面的性能。

四、节流与防抖

1. 对节流与防抖的理解

防抖函数的应用场景:

节流函数的适⽤场景:

2. 实现节流函数和防抖函数

函数防抖的实现:

function debounce(fn, wait) {
  var timer = null;

  return function() {
    var context = this,
      args = [...arguments];

    // 如果此时存在定时器的话,则取消之前的定时器重新记时
    if (timer) {
      clearTimeout(timer);
      timer = null;
    }

    // 设置定时器,使事件间隔指定事件后执行
    timer = setTimeout(() => {
      fn.apply(context, args);
    }, wait);
  };
}

函数节流的实现:

// 时间戳版
function throttle(fn, delay) {
  var preTime = Date.now();

  return function() {
    var context = this,
      args = [...arguments],
      nowTime = Date.now();

    // 如果两次时间间隔超过了指定时间,则执行函数。
    if (nowTime - preTime >= delay) {
      preTime = Date.now();
      return fn.apply(context, args);
    }
  };
}

// 定时器版
function throttle (fun, wait){
  let timeout = null
  return function(){
    let context = this
    let args = [...arguments]
    if(!timeout){
      timeout = setTimeout(() => {
        fun.apply(context, args)
        timeout = null 
      }, wait)
    }
  }
}

五、图片优化

1. 如何对项目中的图片进行优化?

  1. 不用图片。很多时候会使用到很多修饰类图片,其实这类修饰图片完全可以用 CSS 去代替。
  2. 对于移动端来说,屏幕宽度就那么点,完全没有必要去加载原图浪费带宽。一般图片都用 CDN 加载,可以计算出适配屏幕的宽度,然后去请求相应裁剪好的图片。
  3. 小图使用 base64 格式
  4. 将多个图标文件整合到一张图片中(雪碧图)
  5. 选择正确的图片格式:

2. 常见的图片格式及使用场景

(1)BMP,是无损的、既支持索引色也支持直接色的点阵图。这种图片格式几乎没有对数据进行压缩,所以BMP格式的图片通常是较大的文件。

(2)GIF是无损的、采用索引色的点阵图。采用LZW压缩算法进行编码。文件小,是GIF格式的优点,同时,GIF格式还具有支持动画以及透明的优点。但是GIF格式仅支持8bit的索引色,所以GIF格式适用于对色彩要求不高同时需要文件体积较小的场景。

(3)JPEG是有损的、采用直接色的点阵图。JPEG的图片的优点是采用了直接色,得益于更丰富的色彩,JPEG非常适合用来存储照片,与GIF相比,JPEG不适合用来存储企业Logo、线框类的图。因为有损压缩会导致图片模糊,而直接色的选用,又会导致图片文件较GIF更大。

(4)PNG-8是无损的、使用索引色的点阵图。PNG是一种比较新的图片格式,PNG-8是非常好的GIF格式替代者,在可能的情况下,应该尽可能的使用PNG-8而不是GIF,因为在相同的图片效果下,PNG-8具有更小的文件体积。除此之外,PNG-8还支持透明度的调节,而GIF并不支持。除非需要动画的支持,否则没有理由使用GIF而不是PNG-8。

(5)PNG-24是无损的、使用直接色的点阵图。PNG-24的优点在于它压缩了图片的数据,使得同样效果的图片,PNG-24格式的文件大小要比BMP小得多。当然,PNG24的图片还是要比JPEG、GIF、PNG-8大得多。

(6)SVG是无损的矢量图。SVG是矢量图意味着SVG图片由直线和曲线以及绘制它们的方法组成。当放大SVG图片时,看到的还是线和曲线,而不会出现像素点。这意味着SVG图片在放大时,不会失真,所以它非常适合用来绘制Logo、Icon等。

(7)WebP是谷歌开发的一种新图片格式,WebP是同时支持有损和无损压缩的、使用直接色的点阵图。从名字就可以看出来它是为Web而生的,什么叫为Web而生呢?就是说相同质量的图片,WebP具有更小的文件体积。现在网站上充满了大量的图片,如果能够降低每一个图片的文件大小,那么将大大减少浏览器和服务器之间的数据传输量,进而降低访问延迟,提升访问体验。目前只有Chrome浏览器和Opera浏览器支持WebP格式,兼容性不太好。

六、Webpack优化

1. 如何提⾼webpack的打包速度?

(1)优化 Loader

对于 Loader 来说,影响打包效率首当其冲必属 Babel 了。因为 Babel 会将代码转为字符串生成 AST,然后对 AST 继续进行转变最后再生成新的代码,项目越大,转换代码越多,效率就越低。当然了,这是可以优化的。

首先我们优化 Loader 的文件搜索范围

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        // js 文件才使用 babel
        test: /\.js$/,
        loader: 'babel-loader',
        // 只在 src 文件夹下查找
        include: [resolve('src')],
        // 不会去查找的路径
        exclude: /node_modules/
      }
    ]
  }
}

对于 Babel 来说,希望只作用在 JS 代码上的,然后 node_modules 中使用的代码都是编译过的,所以完全没有必要再去处理一遍。

当然这样做还不够,还可以将 Babel 编译过的文件缓存起来,下次只需要编译更改过的代码文件即可,这样可以大幅度加快打包时间

loader: 'babel-loader?cacheDirectory=true'

(2)HappyPack

受限于 Node 是单线程运行的,所以 Webpack 在打包的过程中也是单线程的,特别是在执行 Loader 的时候,长时间编译的任务很多,这样就会导致等待的情况。

HappyPack 可以将 Loader 的同步执行转换为并行的,这样就能充分利用系统资源来加快打包效率了

module: {
  loaders: [
    {
      test: /\.js$/,
      include: [resolve('src')],
      exclude: /node_modules/,
      // id 后面的内容对应下面
      loader: 'happypack/loader?id=happybabel'
    }
  ]
},
plugins: [
  new HappyPack({
    id: 'happybabel',
    loaders: ['babel-loader?cacheDirectory'],
    // 开启 4 个线程
    threads: 4
  })
]

(3)DllPlugin

DllPlugin 可以将特定的类库提前打包然后引入。这种方式可以极大的减少打包类库的次数,只有当类库更新版本才有需要重新打包,并且也实现了将公共代码抽离成单独文件的优化方案。DllPlugin的使用方法如下:

// 单独配置在一个文件中
// webpack.dll.conf.js
const path = require('path')
const webpack = require('webpack')
module.exports = {
  entry: {
    // 想统一打包的类库
    vendor: ['react']
  },
  output: {
    path: path.join(__dirname, 'dist'),
    filename: '[name].dll.js',
    library: '[name]-[hash]'
  },
  plugins: [
    new webpack.DllPlugin({
      // name 必须和 output.library 一致
      name: '[name]-[hash]',
      // 该属性需要与 DllReferencePlugin 中一致
      context: __dirname,
      path: path.join(__dirname, 'dist', '[name]-manifest.json')
    })
  ]
}

然后需要执行这个配置文件生成依赖文件,接下来需要使用 DllReferencePlugin 将依赖文件引入项目中

// webpack.conf.js
module.exports = {
  // ...省略其他配置
  plugins: [
    new webpack.DllReferencePlugin({
      context: __dirname,
      // manifest 就是之前打包出来的 json 文件
      manifest: require('./dist/vendor-manifest.json'),
    })
  ]
}

(4)代码压缩

在 Webpack3 中,一般使用 UglifyJS 来压缩代码,但是这个是单线程运行的,为了加快效率,可以使用 webpack-parallel-uglify-plugin 来并行运行 UglifyJS,从而提高效率。

在 Webpack4 中,不需要以上这些操作了,只需要将 mode 设置为 production 就可以默认开启以上功能。代码压缩也是我们必做的性能优化方案,当然我们不止可以压缩 JS 代码,还可以压缩 HTML、CSS 代码,并且在压缩 JS 代码的过程中,我们还可以通过配置实现比如删除 console.log 这类代码的功能。

(5)其他

可以通过一些小的优化点来加快打包速度

2. 如何减少 Webpack 打包体积

(1)按需加载

在开发 SPA 项目的时候,项目中都会存在很多路由页面。如果将这些页面全部打包进一个 JS 文件的话,虽然将多个请求合并了,但是同样也加载了很多并不需要的代码,耗费了更长的时间。那么为了首页能更快地呈现给用户,希望首页能加载的文件体积越小越好,这时候就可以使用按需加载,将每个路由页面单独打包为一个文件。当然不仅仅路由可以按需加载,对于 loadash 这种大型类库同样可以使用这个功能。

按需加载的代码实现这里就不详细展开了,因为鉴于用的框架不同,实现起来都是不一样的。当然了,虽然他们的用法可能不同,但是底层的机制都是一样的。都是当使用的时候再去下载对应文件,返回一个 Promise,当 Promise 成功以后去执行回调。

(2)Scope Hoisting

Scope Hoisting 会分析出模块之间的依赖关系,尽可能的把打包出来的模块合并到一个函数中去。

比如希望打包两个文件:

// test.js
export const a = 1
// index.js
import { a } from './test.js'

对于这种情况,打包出来的代码会类似这样:

[
  /* 0 */
  function (module, exports, require) {
    //...
  },
  /* 1 */
  function (module, exports, require) {
    //...
  }
]

但是如果使用 Scope Hoisting ,代码就会尽可能的合并到一个函数中去,也就变成了这样的类似代码:

[
  /* 0 */
  function (module, exports, require) {
    //...
  }
]

这样的打包方式生成的代码明显比之前的少多了。如果在 Webpack4 中你希望开启这个功能,只需要启用 optimization.concatenateModules 就可以了:

module.exports = {
  optimization: {
    concatenateModules: true
  }
}

(3)Tree Shaking

Tree Shaking 可以实现删除项目中未被引用的代码,比如:

// test.js
export const a = 1
export const b = 2
// index.js
import { a } from './test.js'

对于以上情况,test 文件中的变量 b 如果没有在项目中使用到的话,就不会被打包到文件中。

如果使用 Webpack 4 的话,开启生产环境就会自动启动这个优化功能。

3. 如何⽤webpack来优化前端性能?

⽤webpack优化前端性能是指优化webpack的输出结果,让打包的最终结果在浏览器运⾏快速⾼效。

4. 如何提⾼webpack的构建速度?

  1. 多⼊⼝情况下,使⽤ CommonsChunkPlugin 来提取公共代码
  2. 通过 externals 配置来提取常⽤库
  3. 利⽤ DllPlugin 和 DllReferencePlugin 预编译资源模块 通过 DllPlugin 来对那些我们引⽤但是绝对不会修改的npm包来进⾏预编译,再通过 DllReferencePlugin 将预编译的模块加载进来。
  4. 使⽤ Happypack 实现多线程加速编译
  5. 使⽤ webpack-uglify-parallel 来提升 uglifyPlugin 的压缩速度。 原理上 webpack-uglify-parallel 采⽤了多核并⾏压缩来提升压缩速度
  6. 使⽤ Tree-shaking 和 Scope Hoisting 来剔除多余代码