性能优化之 preload、prefetch、preconnect 的区别与使用

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今天讲的三个属性都是在 link 标签上使用的,使用形式如下:

<link rel="preload" as="script" src="./a.js">
复制代码

初看起来,这三个属性设置起来比较简单,但是如果使用得当,效果却会非常棒。比如 奈飞 通过使用 prefetch 把 TTI ( Time-to-Interactive) 的时间减少了 30 %。

preload、prefetch 都有助于优化 TTI、FCP ( First Content Paint ) 。为了让大家更好的理解 preload、prefetch 的好处,我们简单了解一下这两个指标代表的含义。

为了直观的认识,可以打开一个 Chrome 的控制台,进入 LightHouse 跑跑分,下图就是我跑的 Github 的分数,可以看到,头两个指标就是 FCP(First Contentful Paint) 和 TTI ( Time to Interactive)。

image.png

FCP 也叫做首次内容绘制,指的是从开始加载页面内容到任何部分的内容在屏幕上渲染出来了,这里的内容,可以是一个文本,也可以是一个图片(背景图片也算)。

TTI 也叫做可交互时间,计算规则稍微有一点复杂,它是以 FCP 结束的时间作为起始,也就是有任何内容出现在屏幕上了,这个点就作为 TTI 的时间点。

有了起始点之后,它会寻找一个长度至少是 5 S 的安静窗口(安静窗口是没有耗时超过 50 ms 的任务,并且不超过两个正在处理的请求),找到安静窗口之后,会再往回找,找到离这个安静窗口最近的长任务,这个时间点就是 TTI 的时间点,如果 FCP 后没有任何长任务,那此时 FCP 就会等于 TTI,上面截图也表现了这一点。

举一个例子来说明 TTI:假设 FCP 时间点是 0.8 S,之后在 1 S 时有了一个长度为 100 ms 的长任务,执行后,就来到了 1.1 S,之后就没有任何任务和请求了。过了 5 秒,发现找到了一个安静窗口,会再往前找最近的一个长任务,时间点是 1.1 S,那 TTI 就是 1.1 S。

通过了解了两个常见的性能指标,我们大概对 preload、prefetch 的作用有了更好的理解了,接下来便开始今天的内容。

TL;DR

  • prefetch 用于在浏览器的空闲时间请求资源
  • preload 用于提前加载在页面初始化加载(page load)时用到的资源
  • preconnect 用于提前和一个网站建立起连接

在谈这三个属性之前,我们先对浏览器请求各种资源的优先级顺序有一个大概的认识,在默认情况下,有如下的划分:

  1. 第一个级别就是这个页面的主资源,它所包含的当前主页(index.html)、 css 资源、font 资源
  2. 第二个级别就是 JS 资源、在视口区域的图片、Fetch API、XHR
  3. 第三个级别可以是我们网站的标题的图标 Favicon
  4. 第四个级别是 async/defer 标签的 JS 资源、不在视口里的图片、视频这些

上面优先级的叙述省略了一些细节,比如 CSS、JS 也是分 early 和 later 的,以至于他们优先级不同,如果想了解完整的内容,可以看 这篇文章

下面,我们来谈一谈这三个属性的细节。

preload

最基本的使用就像这样子:

<head>
  <link rel="preload" as="script" href="foo.js">
</head>
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值得关注的就是 as 属性,preload 的优先级顺序和这个属性指定的资源类型相关。

举一个例子,假如我们指定了 as 的值是 style,也就是把它当做 css 资源,那它的优先级就会变得最高。

但是也有一个例外:虽然 font 的优先级是最高,但把 as 的值指定为 font 并不会把此资源的优先级放到最高,文档专门为 font 的 preload 指定了优先级:位于第二级。目前来说,除了 font,其他都按照和资源优先级相同的规则。

as 属性可以说是必须要设置的,除了上面可以给优先级排级别以外,还有一个原因:如果不设置的话,它会被作为一个 XHR 请求去触发,浏览器可能不能正确的认识到,我们其实已经把资源预加载了,这样子就会加载两次了,完全没有了优化的效果。

不指定 as 浏览器也会有警告:

image.png

preload 只会加载,真正执行要等到资源被用到的地方。

接下来再给大家介绍一个它的应用场景。

现在我们的文件是这样的:

index.html
|--main.js
   |--styles.css
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我们有一个 main.js ,它会在 200 ms 后下载完,在它的内部会加载一段 CSS 来控制页面的样式,它也需要下载 200 ms。虽然 style.css 我们肯定会用到,但是浏览器必须要等下载、解析完 main.js 才开始下载 style.css,这就白白浪费了至少 200 ms。这里我们就可以把 style.css 用 preload 优化:把 style.css 标识为 preload 的资源。

也不是所有的资源都适合用 preload,它只适合用于 page load 阶段的资源。毕竟,它的优先级还是很高的,乱用的话,一个是占请求线程,一个是占浏览器的缓存。如果我们 preload 的资源在 load 事件几秒后没有用,控制台还会警告我们。比如我们上面的例子,没有实际引用 style.css,就有下面的警告:

image.png

如果我们想预加载一些资源不那么着急用的,接下来介绍的 prefetch 是更好的选择。

在 Webpack 中使用

官网在 这里 有介绍基本的用法。Webpack 的官网对这里的解释延续了它含糊其辞的作风,这一部分依然没法看。所以我专门的介绍一下 preload 在 Webpack 中要怎么使用。

我们想预加载 lodash 这个库。假设有一个入口文件 index.js,最直觉的,我们想直接在这个文件里写:

import(/* webpackPreload: true */ 'lodash').then(res => {
    console.log(res)
})
复制代码

但是其实不会生效,我们看打包出来的文件并没有加这块内容:

image.png

真正的写法是这样的,我们先写一个中间文件,姑且叫做 a.js,然后 index.js 动态引入 a.js,再把上面的内容放到 a.js里,最后形式如下:

//filename: index.js
import("./a.js")

// filename: a.js
import(/* webpackPreload: true */ 'lodash').then(res => {
    console.log(res)
})
复制代码

最后打包产物也有这部分内容了:

image.png

在页面上也看到了加好的 link 标签:

image.png

总结来说,需要有一个中间的过渡。

prefetch

它的使用方法和 preload 非常像。

首先,prefetch 的请求的优先级是在上面几个的最后面。也就是说,在第五个级别。

明白了这一点,我们大概就知道它的应用场景了,一个典型的应用场景就是 prefetch 在未来可能打开的路由页面。举一个例子来说明这个问题,假如有一个搜索页面,点击搜索出来的结果是跳转新的路由,其实如果搜索结果好,一般用户都会点击前几条,所以我们就可以 prefetch 前几条搜索结果对应的路由。

像我们的现在的应用,一般都会有懒加载,我们可以给非首页但是打开频率很高的页面加 prefetch。

它的使用就是直接加一个 link 标签,这样它就会在浏览器空闲的时候下载了:

<link rel="prefetch" as="script" href="a.bundle.js">
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其中 as 的取值有 documentstylescriptimages ...

如果使用 webpack ,没有使用 preload 那么坑,可以直接在引入的地方加魔法注释:

import(/*webpackPrefetch: true */ 'a.bundle.js')
复制代码

截止目前(2022-08-05),prefetch的支持性没有特别好,只覆盖了 80 % 的浏览器 。所以我们一般都是需要 polyfill 的,可以使用 XHR 去模拟:

const xhrRequest = new XMLHttpRequest()
xhrRequest.open('GET', './bundle.js', true)
xhrRequest.send()
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除了直接给资源加 prefetch 标签。还有一个触发 prefetch 的思路,我们可以在入口到达可视窗口的时候,自动 prefetch。这个库 就实现了这样的功能。它使用了 Intersection API 监听元素到达可视窗口,到达了就进行 prefetch。

prefetch 的内容会被缓存起来,但是也是有有效期的,Chrome 中是 5 分钟。这一点我们使用的时候也可以注意一下。

同时,一般只在用户网络比较好的情况下才预加载,浏览器也有监听网速的 API:

let prefetch = true;
const connection = navigator.connection;
if (connection) {
  if (connection.effectiveType === 'slow-2g') {
    prefetch = false;
  }
}
复制代码

preconnect

这是最简单的一个了。

它的作用使用了提前和第三方资源建立连接的。在我们请求一个资源之前,可能会涉及 DNS 寻址、TLS 握手、TCP 握手、重定向等。这期间就花费了很多时间了。如果我们加上 preconnect:

<link rel="preconnect" href="https://example.com">
复制代码

浏览器就知道我们将要连接这个网站,跳转也好、请求资源也好,它会做好早期的连接工作。但是浏览器只会保留 10 S,如果 10 S 不用就会浪费了这资源了。

还有一个和它很相似的 dns-prefetch,只不过这个只预解析 DNS :

<link rel="dns-prefetch" href="https://example.com">.
复制代码

不知道你有没有使用过 preconnect,个人感觉,这个其实用起来不是那么舒服,我在工作中只使用到了 preload 和 prefetch。

以上就是关于这三个的讲解,谢谢阅读 :)

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