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探究网页资源究竟是如何阻塞浏览器加载的

一个页面允许加载的外部资源有很多,常见的有脚本、样式、字体、图片和视频等,对于这些外部资源究竟是如何影响整个页面的加载和渲染的呢?今天我们来一探究竟。

阅读完这篇文章你将解开如下谜团:

  • 如何用 Chrome 定制网络加载速度?
  • 图片/视频/字体会阻塞页面加载嘛?
  • CSS 是如何阻塞页面加载的?
  • JS 又是如何阻塞页面加载的?
  • JS 一定会阻塞 DOM 加载嘛?
  • defer 和 async 是什么?又有何特点?
  • 动态脚本会造成阻塞嘛?
  • 阻塞是怎么和 DOMContentLoaded 与 onload 扯上关系的?

测试前环境准备

测试之前我们需要对浏览器下载资源的速度进行控制,将它重新设置为 50kb/s,操作方式:

  1. 打开 Chrome 开发者工具;
  2. Network 面板下找到 Disable cache 右侧的下拉列表,然后选择 Add 添加自定义节流配置;
  3. 添加一个下载速度为 50kb/s 的配置;
  4. 最后在第二步骤中的下拉列表选择刚刚配置的选项即可;
  5. 注意:如果当前选择的自定义选项被修改了,则需要切换到别的选项再切回来才可生效。

为什么是这个速度?因为如下的一些资源,比如图片、样式或者脚本体积都是 50kb 的好几倍,方便测试。

图片会造成阻塞嘛

直接写个示例来看下结果:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <script>
            document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
                console.log('DOMContentLoaded')
            })
            window.onload = function() {
                console.log('onload')
            }
        </script>
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
        <img src="https://xxx.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/flow.png" />
        <h2>我是 h2 标签</h2>
    </body>
</html>
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上面这张图片的大小大概是 200kb,当把网络下载速度限制成 50kb/s,打开该页面,可以看到如下结果:当 h1h2 标签渲染出来且打印了 DOMContentLoaded 的时候,此时图片还在加载中,这就说明了图片并不会阻塞 DOM 的加载,更加不会阻塞页面渲染;当图片加载完成的时候,会打印 onload,说明图片延迟了 onload 事件的触发。

视频、字体和图片其实是一样的,也不会阻塞 DOM 的加载和渲染。

CSS 加载阻塞

同样的,我们还是直接用代码来测试 CSS 加载对页面阻塞的情况,因为下面代码加载的 bootstrap.css 是 192kb 的,所以理论上下载它应该需要花费 3 到 4 秒左右。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
    </body>
</html>
复制代码

测试过程如下:

  1. Elements 面板下,选中 h1 这个标签,然后按 delete 键将它从 DOM 中删掉,从而模拟首次加载;
  2. 刷新浏览器,马上 Elements 面板下就加载出 h1 标签,继续加载 3 到 4 秒后(此时正在加载 bootstrap.css),页面出现 我是 h1 标签 字样,此时页面已经渲染完成。

从而得出结论:

  • bootstrap.css 还没加载完成,而 DOM 中就已经出现 h1 标签,说明 CSS 不会阻塞 DOM 的解析
  • 页面直到 bootstrap.css 加载完成才出现 h1 里的文案,说明 CSS 会阻塞 DOM 的渲染

为什么是这个结论呢?试想一下页面渲染的流程就知道了。浏览器首先解析 HTML 生成 DOM 树,解析 CSS 生成 CSSOM 树,然后 DOM 树和 CSSOM 树进行合成生成渲染树,通过渲染树进行布局并且计算每个节点信息,绘制页面。

可以说解析 DOM 和 解析 CSS 其实是并列进行的,既然是并列进行的,那 CSSDOM 就不会互相影响了,这和结论一相符;另外渲染页面一定是在得到 CSSOM 树之后进行的,这和结论二相符。

CSS 一定会阻塞 DOM 的渲染嘛?答案是否定的,当把外链样式放到 <body> 最尾部去加载:

<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
    <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
</body>
复制代码

此时刷新浏览器,页面上会马上显示出 我是 h1 标签 字样,当 3 到 4 秒过后样式加载完成的时会造成二次渲染,页面重新渲染出该字样,这就说明 CSS 阻塞 DOM 的渲染只阻塞定义在 CSS 后面的 DOM。二次渲染会对用户造成不好的体验且加重了浏览器的负担,所以这也就是为什么需要把外链样式提前到 <head> 里加载的原因。

CSS 会阻塞后面 JS 的执行嘛

CSS 阻塞了后面 DOM 的渲染,那它会阻塞 JS 的执行嘛?

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
        <script>
            console.log('888')
        </script>
    </body>
</html>
复制代码

刷新浏览器的时候可以看到,浏览器 Console 面板下没有打印内容,而当样式加载完成的时候打印了 888,这就说明 CSS 会阻塞定义在其之后 JS 的执行

为什么会这样呢?试想一下,如果 JS 里执行的操作需要获取当前 h1 标签的样式,而由于样式没加载完成,所以就无法得到想要的结果,从而证明了 CSS 需要阻塞定义在其之后 JS 的执行。

JS 加载阻塞

CSS 会阻塞 DOM 的渲染和阻塞定义在其之后的 JS 的执行,那 JS 加载会对渲染过程造成什么影响呢?

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
    </body>
</html>
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首先删除页面中已经存在的 h1 标签(如果存在的话),仔细观察 Elements 面板,当刷新浏览器的时候,一直未加载出 h1 标签(期间页面一直白屏),直到 JS 加载完成后,DOM 中才出现,这足以说明了 JS 会阻塞定义在其之后的 DOM 的加载,所以应该将外部 JS 放到 <body> 的最尾部去加载,减少页面加载白屏时间。

defer 和 async

JS 一定会阻塞定义在其之后的 DOM 的加载嘛?来测试一下:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <script async src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
    </body>
</html>
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上面这段代码的测试结果是当页面中显示出 h1 标签的时候,脚本还没有加载完成,这就说明了 async 脚本不会阻塞 DOM 的加载;同理我们可以用同样的方式测试 defer,也会得到这个结论。

现在我们知道了通过 defer 或者 async 方式加载 JS 的时候,它是不会阻塞 DOM 加载的。那么你知道 deferasync 是什么嘛?它们两者有什么区别呢?

回答这些疑问之前,我们先来看下当浏览器解析 HTML 遇到 script 标签的时候会发生什么?

  • 暂停解析 DOM
  • 执行 script 里的脚本,如果该 script 是外链,则会先下载它,下载完成后立刻执行;
  • 执行完成后继续解析剩余 DOM

上面这是解析时遇到一个正常的外链的情况,正常外链的下载和执行都会阻塞页面解析;而如果外链是通过 defer 或者 async 加载的时候又会是如何呢?

defer 特点

  • 对于 deferscript,浏览器会继续解析 html,且同时并行下载脚本,等 DOM 构建完成后,才会开始执行脚本,所以它不会造成阻塞;
  • defer 脚本下载完成后,执行时间一定是 DOMContentLoaded 事件触发之前执行;
  • 多个 defer 的脚本执行顺序严格按照定义顺序进行,而不是先下载好的先执行;

async 特点

  • 对于 asyncscript,浏览器会继续解析 html,且同时并行下载脚本,一旦脚本下载完成会立刻执行;和 defer 一样,它在下载的时候也不会造成阻塞,但是如果它下载完成后 DOM 还没解析完成,则执行脚本的时候是会阻塞解析的;
  • async 脚本的执行 和 DOMContentLoaded 的触发顺序无法明确谁先谁后,因为脚本可能在 DOM 构建完成时还没下载完,也可能早就下载好了;
  • 多个 async,按照谁先下载完成谁先执行的原则进行,所以当它们之间有顺序依赖的时候特别容易出错。

defer 和 async 都只能用于外部脚本,如果 script 没有 src 属性,则会忽略它们。

动态脚本会造成阻塞嘛

对于如下这段代码,当刷新浏览器的时候会发现页面上马上显示出 我是 h1 标签,而过几秒后才加载完动态插入的脚本,所以可以得出结论:动态插入的脚本不会阻塞页面解析

<!-- 省略了部分内容 -->
<script>
    function loadScript(src) {
        let script = document.createElement('script')
        script.src = src
        document.body.append(script)
    }
    loadScript('https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js')
</script>
<h1>我是 h1 标签</h1>
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动态插入的脚本在加载完成后会立即执行,这和 async 一致,所以如果需要保证多个插入的动态脚本的执行顺序,则可以设置 script.async = false,此时动态脚本的执行顺序将按照插入顺序执行和 defer 一样。

DOMContentLoaded 和 onload

在浏览器中加载资源涉及到 2 个事件,分别是 DOMContentLoadedonload,那么它们之间有什么区别呢?

  • onload:当页面所有资源(包括 CSSJS、图片、字体、视频等)都加载完成才触发,而且它是绑定到 window 对象上;
  • DOMContentLoaded:当 HTML 已经完成解析,并且构建出了 DOM,但此时外部资源比如样式和脚本可能还没加载完成,并且该事件需要绑定到 document 对象上;

细心的你一定看到了上面的可能二字,为什么当 DOMContentLoaded 触发的时候样式和脚本是可能还没加载完成呢?

DOMContentLoaded 遇到脚本

当浏览器处理一个 HTML 文档,并在文档中遇到 <script> 标签时,就会在继续构建 DOM 之前运行它。这是一种防范措施,因为脚本可能想要修改 DOM,甚至对其执行 document.write 操作,所以 DOMContentLoaded 必须等待脚本执行结束后才触发。以下这段代码验证了这个结论:当脚本加载完成的时候,Console 面板下才会打印出 DOMContentLoaded

<script>
    document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
    	console.log('DOMContentLoaded')
    })
</script>
<h1>我是 h1 标签</h1>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
复制代码

那么一定是脚本执行完成后才会触发 DOMContentLoaded 嘛?答案也是否定的,有两个例外,对于 async 脚本和动态脚本是不会阻塞 DOMContentLoaded 触发的。

DOMContentLoaded 遇到样式

前面我们已经介绍到 CSS 是不会阻塞 DOM 的解析的,所以理论上 DOMContentLoaded 应该不会等到外部样式的加载完成后才触发,这么分析是对的,让我们用下面代码进行测试一翻就知道了:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
    <head>
        <meta charset="UTF-8"/>
        <script>
            document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
                console.log('DOMContentLoaded')
            })
        </script>
        <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet"/>
    </head>
    <body>
        <h1>我是 h1 标签</h1>
    </body>
</html>
复制代码

测试结果:当样式还没加载完成的时候,就已经打印出 DOMContentLoaded,这和我们分析的结果是一致的。但是一定是这样嘛?显然不一定,这里有个小坑,(基于上面代码)在样式后面再加上 <script> 标签的时候,会发现只有等样式加载完成了才会打印出 DOMContentLoaded,为什么会这样呢?正是因为 <script> 会阻塞 DOMContentLoaded 的触发,所以当外部样式后面有脚本(async 脚本和动态脚本除外)的时候,外部样式就会阻塞 DOMContentLoaded 的触发

<!-- 只显示了部分内容 -->
<link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet"/>
<script></script>
</head>
复制代码

参考文章

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