「输入URL到显示页面的过程」及「Web性能优化」

我们这里要谈及的「Web性能优化」,是指在用户输入URL后,到页面显示出来所花的时间较少,而不是什么CPU占用资源少(这是指服务器端的性能优化)。既然知道了我们的目的,自然就要了解,我们从输入URL到页面显示是一个怎样的过程呢?然后在过程中逐一优化。

  1. 缓存
    我们在浏览器输入URL后,浏览器会先看是不是有缓存,如果已经访问过该网页,则会有缓存,可以很快显示该网页。缓存也分很多种,后文会提及。
  1. DNS查询
    我们在浏览器输入URL访问服务器,但是其实服务器要的不是这个URL,要的是「IP地址」,所以我们要把这个URL转换为IP地址,这个时候就需要查询DNS了,DNS查询就像一个电话簿。比如我们输入的URL相当于电话簿中的姓名(暂不考虑重名情况),这样就会对应一个电话号码(这个相当于IP地址)。

(1)浏览器缓存:首先会向浏览器的缓存中查找是否有访问记录


浏览器缓存机制.png

(2)操作系统缓存:在系统运行中的内存里查找是否有缓存。
(3)host文件:如果在缓存中查找不到,系统就会读取系统中预设的host文件。
(4)路由器缓存:有些路由器也有缓存功能。
(5)ISP DNS缓存:互联网服务提供商(比如中国电信)也会提供DNS服务,比较有名的是114.114.114.114
(6)顶级/根DNS服务器:根域名收到请求后,会判别这个域名是授予了哪个服务器,并且返回这个顶级DNS服务器的IP地址,客户端收到这个地址后便会访问这个顶级服务器,如果该服务器无法解析,该服务器就会返回它下一级的DNS服务器的IP,客户端再次访问,直到找到输入的URL对应的主机。

优化方案:
(1)减少DNS查询
每次DNS查询就是查找域名的过程,那么如果查找的域名越少,DNS查询就越少,所以我们应该尽量把资源放在同一域名下。(其实这么做也有其他问题,见下文)

  1. TCP连接

主要内容是:三次握手和四次挥手,此处不展开赘述。

优化方案:TCP连接复用,在HTTP请求头中的Connection加上keep-alive;HTTP2.0是多路复用。

  1. HTTP请求
    优化方案:
    (1)减少Cookie体积。每个请求都会带上Cookie,所以Cookie小的话会加快速度。
    (2)把静态资源放到CDN上,静态资源一般无需使用 Cookie,可以把它们放在使用二级域名或者专门域名的无 Cookie 服务器上,降低 Cookie 传送的造成的流量浪费,提高响应速度。
    (3)使用Cache-Control。
    (4)同时发送多个请求。这一步是浏览器自身会做的,一般浏览器访问一个域名会同时发送4~8个请求(根据浏览器不同而有所差异),为了同时发送多个请求,我们自然而然想到了增加域名数量(一般通过CDN)。
    注意:这里出现了一个「矛盾」,在「DNS查询」步骤中的优化方案,我们明明是要减少域名数,但是这里怎么要增加呢?这个时候就要做到「权衡」。如果我的文件很少(比如我html,css,js都只有一个),那么就不如放在一个域名下面。

  2. 接受响应

优化方案:
(1)ETag
MD5,请求一个文件带上ETag,服务器发现是最新的文件不需要更新,则会响应一个304 Not Modified的状态码,这样接受响应的体积就很小。
(2)使用Gzip压缩(注:已经是压缩格式的文件就不需要Gzip压缩了,如图片),接受的响应都是Gzip压缩的,只不过接收后浏览器都帮我们解压了。

  1. 接受完成(HTML)

  2. DOCTYPE

优化方案:「不要写错了,也不要不写」,不然浏览器会“猜”给的文档是什么,可能一开始用HTML解析,然后再用XML解析,这样会浪费时间,还可能选择错误的模式。

  1. 逐行解析(普通标签,看到CSS,看到JS)

(1)在我们看到普通标签的时候(比如<h1>),CSS或者JS会阻塞它的渲染吗?(可以看看我的另一篇文章:https://www.jianshu.com/p/a50fac65d698
(2)看到CSS的时候。下载CSS,在看下面还有没有CSS,有的话也同时下载,一个域名一共可以同时下载4~8个(根据浏览器而不同),但是解析的时候按顺序逐一解析的。简单来说就是「下载并行,解析串行」。
(3)看到JS的时候。

优化方案:
(1)使用CDN(针对CSS和JS),增加域名数,就增加请求数。
(2)CSS放到head中,JS放到body最后。CSS放后面一样会阻塞渲染,还不如放前面今早下载,有了样式的页面结构让用户先看到,JS放后面可以获取之前的节点。

除开以上的优化方案,还有一些。

  1. 懒加载
  2. 避免空的src的图片,如果写成「src=""」会造成不必要的请求,可以写成「src="about:blank"」
  3. 开发聪明的事件处理,比如「事件委托」。有时候页面看起来没那么快,可能是因为绑定到不同元素的大量事件处理函数执行了太多次,使用事件委托就可以提高效率。另外不必等到「onload」事件来开始处理DOM树,可以使用「DOMContentLoaded」,因为大多数时候我们只是想要处理的元素已经在DOM树中,无需等待所有图片被下载。

参考:

  1. http://www.alloyteam.com/2016/03/discussion-on-web-caching/
  2. https://segmentfault.com/a/1190000013522717
  3. https://segmentfault.com/a/1190000006879700
  4. https://zhuanlan.zhihu.com/p/53605323
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