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[三分钟小文]前端性能优化-网络传输层优化

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今天给大家带来前端面试必会问到的前端性能优化问题,暂定分三期给大家带来,前两期讲过了如何在代码层级进行性能优化,本期给大家带来网络传输层的优化。

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文章建议阅读时间:3分钟

阅读本文您将收获:

  • HTTP请求的完整过程
  • 网络传输层级的性能优化
  • 合理利用 chrome-devtool 进行开发

强调HTTP请求的完整过程

  • DNS解析
    • 首先会搜索浏览器自身的DNS缓存(缓存时间比较短,大概只有1分钟,且只能容纳1000条缓存)
    • 如果浏览器自身的缓存里面没有找到,那么浏览器会搜索系统自身的DNS缓存
    • 如果还没有找到,那么尝试从 hosts文件里面去找
    • 在前面三个过程都没获取到的情况下,就递归地去域名服务器去查找
  • 建立TCP链接
    • 拿到域名对应的IP地址之后,浏览器会以一个随机端口(1024<端口<65535)向服务器的WEB程序(常用的有httpd,nginx)等的80端口发送链接请求。
    • 连接请求(原始的http请求经过TCP/IP4层模型的层层封包)到达服务器端(这中间有各种路由设备,局域网内除外)
    • 进入到网卡,然后进入到内核的TCP/IP协议栈(用于识别连接请求,解封包,一层一层的剥开),还有可能要经过Netfilter防火墙(属于内核的模块)的过滤,最终达到WEB程序
    • 建立了TCP/IP的连接
  • TCP连接的三次握手/四次握手
    • SYN > SYN-ACK > ACK(HTTPS协议还有一个ssl握手过程)

三次握手是为了确认客户端和服务端的接收与发送能力正常,且交互次数最少的一种方案, 四次握手当然是添加了一个安全协议的确认

  • HTTP重定向的话,从头开始握手过程
  • Web浏览器发送HTTP请求报文
    • HTTP请求报文由三部分组成:请求行,请求头和请求正文
  • Web服务器发送HTTP响应报文
    • HTTP响应也由三部分组成:状态码,响应头和实体内容
  • Web服务器关闭TCP连接

假设一个典型的宽带环境

  • 没有本地缓存
  • 相对较快的DNS解析(50ms),TCP握手,ssl协商
  • 较快的服务器响应时间(100ms)
  • 一次延迟(80ms)

网络传输层时间分析

  • 总时间(470ms)
    • 50ms for DNS
    • 80ms for TCP handshake (one RTT)
    • 160ms for SSL handshake (two RTT's)
    • 40ms (发送请求到服务器)
    • 100ms (服务器处理)
    • 40ms (服务器回传响应数据)
  • 一个请求耗费470ms,事实上,470ms已经很乐观了
  • (较早的数据,现在的DNS预解析和优化已经将这个时间减少部分)

优化方案

最快的请求就是没有请求

优化DNS解析

  • 使用DNS缓存
    • 加快DNS解析速度
  • 使用DNS负载均衡
    • 为同一个主机名配置多个IP地址,在应答DNS查询时,DNS服务器对每个查询将以DNS文件中主机记录的IP地址按顺序返回不同的解析结果,将客户端的访问引导到不同的机器上去,使得不同的客户端访问不同的服务器,从而达到负载均衡的目的。

优化缓存性能(后续会产出详细缓存相关的文章)

  • 强缓存和协商缓存的概念
    • 1)浏览器在加载资源时,先根据这个资源的一些 http header 判断它是否命中强缓存,强缓存如果命中,浏览器直接从自己的缓存中读取资源,不会发请求到服务器。
    • 2)当强缓存没有命中的时候,浏览器一定会发送一个请求到服务器,通过服务器端依据资源的另外一些 http header 验证这个资源是否命中协商缓存,如果协商缓存命中,服务器会将这个请求返回,但是不会返回这个资源的数据,而是告诉客户端可以直接从缓存中加载这个资源,于是浏览器就又会从自己的缓存中去加载这个资源;
    • 3)共同点是:如果命中,都是从客户端缓存中加载资源,而不是从服务器加载资源数据;
    • 4)区别是:强缓存不发请求到服务器,协商缓存会发请求到服务器。
    • 5)当协商缓存也没有命中的时候,浏览器直接从服务器加载资源数据。
  • 缓存的实现:本地磁盘和内存
    • 内存模式主要应用于无痕浏览,在窗口关闭时清除掉
    • 磁盘缓存实现了它自己的一组数据结构, 它们被存储在一个单独的缓存目录里。其中有索引文件(在浏览器启动时加载到内存中),数据文件(存储着实际数据,以及HTTP头以及其它信息)
  • 实现方式:Expires, ETag, Last-Modified, keepalive,Cache-Control (后续会出专门文章讲解)

使用Service Worker

  • 概念:谷歌开发的,在后台启动的一条服务Worker线程,作用是不管开多少个页面始终只有一个Worker在负责管理,把资源缓存起来,拦截页面请求,查看缓存。
  • Service Worker结合Web APP Manifest能实现离线使用,断网时返回200,提示用户把网站添加图标到桌面(也是PWA的检测标准)
  • 兼容性问题:现在所有的浏览器均支持Service Worker

利用Chrome Devtools进行优化传输资源检查与优化体积

  • console
    • console.log: 不解释
    • console.table: 表格形式打印复杂的数据结构
    • console.dir: 递归打印对象的所有属性
    • console.trace(): 追踪函数的调用轨迹
    • console.group()、console.groupEnd(): 分组打印信息
    • 带样式打印

  • 检查没用的CSS/JS
    • more tools => Coverage

Chrome浏览器提供的相关数据

  • 查看缓存存储的数据和响应处理: chrome://net-internals/#httpCache
  • DNS度量数据: chrome://histograms/DNS
  • DNS缓存: chrome://net-internals/#dns
  • Chrome浏览器的url表: chrome://chrome-urls/

写在最后

  • 本次前端性能优化的内容共分三期完成,点击主页头像可查看全部内容。
  • 相关知识都是主页君整理,有的部分内容可能不够细致,主页都做了标注,后续会给大家继续带来,敬请关注。

前端性能优化系列共三篇,点击主页头像继续学习

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前端
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