前端高性能优化(二)

懒加载预加载
gzip
性能优化
图片压缩
前端性能监控

#1

##——OneAPM Browser Insight 前端调研
##一.上文回顾
上回我们主要从图片的合并、压缩等方面介绍前端性能优化问题(详见Java Web 前端高性能
优化(一)

本次我们主要从图像BASE64 编码、GZIP压缩、懒加载与预加载以及 OneAPM Browser

Insight 的定位分析功能四个方面介绍前端优化方法

##二.图像的 BASE64 编码
不管如何,图片的下载始终都要向服务器发出请求,要是图片的下载不用向服务器发出请求,

而可以随着 HTML 的下载同时下载到本地那就太好了。而目前,浏览器已经支持了该特性,

我们可以将图片数据编码成 BASE64 的字符串,使用该字符串代替图像地址。假设用 S代表

这个 BASE64 字符串,那么就可以使用<img src="data:image/png;base64,S"> 来显示

这个图像。可以看出,图像的数据包含在了 HTML 代码里,无需再次访问服务器。那么图像

要如何编码成 BASE64 字符串呢?可以使用 在线的工具—“Base64 Online”,这个工具可以上

传图片将图片转换为 BASE64 字符串。当然,如果读者有兴趣,完全可以自己实现一个

BASE64 编码工具,比如使用 Java 开发,它的代码就如清单 1 所示。

清单 1. BASE64 的 Java 代码

 public static String getPicBASE64(String picPath) {   
        String content = null;   
        try {   
            FileInputStream fis = new FileInputStream(picPath);   
            byte[] bytes = new byte[fis.available()];   
            fis.read(bytes);   
            content = new sun.misc.BASE64Encoder().encode(bytes); // 具体的编码方法   
            fis.close();     
        } catch (Exception e) {   
            e.printStackTrace();   
        }   
        return content;   
 }

本文编码了一个图像,并且将编码获得的 BASE64 字符串,写到了 HTML 之中,如下清单 2

所示。

清单 2. 嵌入 BASE64 的测试 HTML 代码

  
  
  
  
 

由于图片数据包含在了 BASE64 字符串中,因此无需向服务器请求图像数据,结果显示如下

图所示。

图 1. BASE64 显示图像

然而这种策略并不能滥用,它适用的情况是浏览器连接服务器的时间 > 图片下载时间,也就

是发起连接的代价要大于图片下载,那么这个时候将图片编码为 BASE64 字符串,就可以避

免连接的建立,提高效率。如果图片较大的话,使用 BASE64 编码虽然可以避免连接建立,

但是相对于图像下载,请求的建立只占很小的比例,如果用 BASE64,对于动态网页来说图像

缓存就会失效(静态网页可以缓存),而且 BASE64 字符串的总大小要大于纯图片的大小,

这样一算就非常不合适了。因此,如果你的页面已经静态化,图像又不是非常大,可以尝试

BASE64 编码,客户端会将网页内容和图片的 BASE64 编码一起缓存;而如果你的页面是动

态页面,图像还较大,每次都要下载 BASE64 字符串,那么就不能用 BASE64 编码图像,而

正常引用图像,从而使用到浏览器的图像缓存,提高下载速度。从现实我们接触的角度看,如

一些在线 HTML 编辑器,里面的小图标,如笑脸等,都使用到了 BASE64 编码,因为它们非

常小,数量多,BASE64 可以帮助网页减少图标的请求数,提高效率。
##三.Browser Insight 定位分析
作为一个网站的前端运维人员或者优化人员,大多数情况下并不一定要注重每一位用户的访问

情况,只要大部分用户访问网站的时候处于一个满意的程度就可以了。现在大多数前端性能优

化工具往往注重的是某个时间段内的页面平均响应时间,这就造成可能因为某个用户偶然性的

网络卡顿而延长整个时间段内的页面加载时间。

前一段时间发现OneAPM的Browser Insight 推出了定位分析功能,可以从响应时间分布来查

看用户的整体响应分布,并可以针对不同时间分布内的用户确定影响其响应时间的因素。

图 2.Browser Insight 定位分析

##四.GZIP 压缩
为了减少传输的数据,压缩是一个不错的选择,而 HTTP 协议支持 GZIP 的压缩格式,服务

器响应的报头包含 Content-Encoding: gzip,它告诉浏览器,这个响应的返回数据,已经压缩

成 GZIP 格式,浏览器获得数据后要进行解压缩操作。这在一定程度可以减少服务器传输的数

据,提高系统性能。那么如何给服务器响应添加 Content-Encoding: gzip 报头,同时压缩响

应数据呢?如果你用的是 Tomcat 服务器,打开 $tomcat_home$/conf/server.xml 文件,对

Connector 进行配置,配置如清单 3 所示。

清单 3. TOMCAT 配置清单

 

我们为 Connector 添加了如下几个属性,他们意义分别是:

compression=“on” 打开压缩功能

compressionMinSize=“2048” 启用压缩的输出内容大小,这里面默认为 2KB

noCompressionUserAgents=“gozilla, traviata” 对于以下的浏览器,不启用压缩

compressableMimeType=“text/html,text/xml, image/png” 压缩类型

有时候,我们无法配置 server.xml,比如如果我们只是租用了别人的空间,但是它并没有启用

GZIP,那么我们就要使用程序启用 GZIP 功能。我们将需要压缩的文件,放到指定的文件

夹,使用一个过滤器,过滤对这个文件夹里文件的请求。

清单 4. 自定义 Filter 压缩 GZIP

 // 监视对 gzipCategory 文件夹的请求
 @WebFilter(urlPatterns = { "/gzipCategory/*" }) 
 public class GZIPFilter implements Filter { 

 @Override 
 public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response, 
 FilterChain chain) throws IOException, ServletException { 
 String parameter = request.getParameter("gzip"); 
 // 判断是否包含了 Accept-Encoding 请求头部
 HttpServletRequest s = (HttpServletRequest)request; 
 String header = s.getHeader("Accept-Encoding"); 
 //"1".equals(parameter) 只是为了控制,如果传入 gzip=1,才执行压缩,目的是测试用
 if ("1".equals(parameter) && header != null && header.toLowerCase().contains("gzip")) { 
 HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response; 
 final ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream(); 

 HttpServletResponseWrapper hsrw = new HttpServletResponseWrapper( 
 resp) { 

 @Override 
 public PrintWriter getWriter() throws IOException { 
 return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(buffer, 
 getCharacterEncoding())); 
 } 

 @Override 
 public ServletOutputStream getOutputStream() throws IOException { 
 return new ServletOutputStream() { 

 @Override 
 public void write(int b) throws IOException { 
 buffer.write(b); 
 } 
 }; 
 } 

 }; 

 chain.doFilter(request, hsrw); 
 byte[] gzipData = gzip(buffer.toByteArray()); 
 resp.addHeader("Content-Encoding", "gzip"); 
 resp.setContentLength(gzipData.length); 
 ServletOutputStream output = response.getOutputStream(); 
 output.write(gzipData); 
 output.flush(); 
 } else { 
 chain.doFilter(request, response); 
 } 
 } 
 // 用 GZIP 压缩字节数组
 private byte[] gzip(byte[] data) { 
 ByteArrayOutputStream byteOutput = new ByteArrayOutputStream(10240); 
 GZIPOutputStream output = null; 
 try { 
 output = new GZIPOutputStream(byteOutput); 
 output.write(data); 
 } catch (IOException e) { 
 } finally { 
 try { 
 output.close(); 
 } catch (IOException e) { 
 } 
 } 
 return byteOutput.toByteArray(); 
 } 
……
 }

该程序的主体思想,是在响应流写回之前,对响应的字节数据进行 GZIP 压缩,因为并不是所

有的浏览器都支持 GZIP 解压缩,如果浏览器支持 GZIP 解压缩,会在请求报头的

Accept-Encoding 里包含 gzip。这是告诉服务器浏览器支持 GZIP 解压缩,因此如果用程序控

制压缩,为了保险起见,还需要判断浏览器是否发送 accept-encoding: gzip 报头,如果包含

了该报头,才执行压缩。为了验证压缩前后的情况,使用 Firebug 监控请求和响应报头。

清单 5. 压缩前请求

 GET /testProject/gzipCategory/test.html HTTP/1.1 
 Accept: */* 
 Accept-Language: zh-cn 
 Accept-Encoding: gzip, deflate 
 User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1) 
 Host: localhost:9090 
 Connection: Keep-Alive

清单 6. 不压缩的响应

 HTTP/1.1 200 OK 
 Server: Apache-Coyote/1.1 
 ETag: W/"5060-1242444154000"
 Last-Modified: Sat, 16 May 2009 03:22:34 GMT 
 Content-Type: text/html 
 Content-Length: 5060
 Date: Mon, 18 May 2009 12:29:49 GMT

清单 7. 压缩后的响应

 HTTP/1.1 200 OK 
 Server: Apache-Coyote/1.1 
 ETag: W/"5060-1242444154000"
 Last-Modified: Sat, 16 May 2009 03:22:34 GMT 
 Content-Encoding: gzip
 Content-Type: text/html 
 Content-Length: 837
 Date: Mon, 18 May 2009 12:27:33 GMT

可以看到,压缩后的数据比压缩前数据小了很多。压缩后的响应报头包含 Content-Encoding:

gzip。同时 Content-Length 包含了返回数据的大小。GZIP 压缩是一个重要的功能,前面

提到的是对单一服务器的压缩优化,在高并发的情况,多个 Tomcat 服务器之前,需要采用

反向代理的技术,提高并发度,而目前比较火的反向代理是 Nginx(这在后续的文章会进行

详细的介绍)。对 Nginx 的 HTTP 配置部分里增加如下配置。

清单 8. Nginx 的 GZIP 配置

 gzip  on; 
 gzip_min_length  1000; 
 gzip_buffers     4 8k; 
 gzip_types       text/plain application/x-javascript text/css text/html application/xml;

由于 Nginx 具有更高的性能,利用该配置可以更好的提高性能。在高性能服务器上该配置将

非常有用。

##五.懒加载与预加载
预加载和懒加载,是一种改善用户体验的策略,它实际上并不能提高程序性能,但是却可以明

显改善用户体验或减轻服务器压力。

预加载原理是在用户查看一张图片时,就将下一张图片先下载到本地,而当用户真正访问下一

张图片时,由于本地缓存的原因,无需从服务器端下载,从而达到提高用户体验的目的。为了

实现预加载,我们可以实现如下的一个函数。

清单 9. 预加载函数

 function  preload(callback) {  
 var imageObj = new Image(); 
 images = new Array(); 
 images[0]="pre_image1.jpg"; 
 images[1]=" pre_image2.jpg"; 
 images[2]=" pre_image3.jpg"; 
 for(var i=0; i<=2; i++) { 
   imageObj.src=images[i]; 
  if (imageObj.complete) { // 如果图片已经存在于浏览器缓存,直接调用回调函数
      callback.call(imageObj); 
   } else { 
 imageObj.onload = function () {// 图片下载完毕时异步调用 callback 函数
        callback.call(imageObj);// 将回调函数的 this 替换为 Image 对象
    }; 
 } 
 } 
 } 

 function callback() 
 { 
  alert(this.src + “已经加载完毕 , 可以在这里继续预加载下一组图片”); 
 }

上面的代码,首先定义了 Image 对象,并且声明了需要预加载的图像数组,然后逐一的开始

加载(.src=images[i])。如果已经在缓存里,则不做其他处理;如果不在缓存,监听 onload

事件,它会在图片加载完毕时调用。

而懒加载则是在用户需要的时候再加载。当一个网页中可能同时有上百张图片,而大部分情况

下,用户只看其中的一部分,如果同时显示上百张,则浪费了大量带宽资源,因此可以当用户

往下拉动滚动条时,才去请求下载被查看的图像,这个原理与 word 的显示策略非常类似。

在 JavaScript 中,它的基本原理是首先要有一个容器对象,容器里面是 img 元素集合。用隐

藏或替换等方法,停止 img 的加载,也就是停止它去下载图像。然后历遍 img 元素,当元素

在加载范围内,再进行加载(也就是显示或插入 img 标签)。加载范围一般是容器的视框范

围,即浏览者的视觉范围内。当容器滚动或大小改变时,再重新历遍元素判断。如此重复,直

到所有元素都加载后就完成。当然对于开发来讲,选择已有的成熟组件,并不失为一个上策

,Lazy Load Plugin for jQuery 是基于 JQuery 的懒加载组件,它有自己的官方网站。这是一

个不错的免费插件。可以帮助程序员快速的开发懒加载应用。
##小结
Java Web 前端高性能优化(一)、(二)总结了前端性能问题定位以及图片优化的几种方式,

将它们归结起来,在读者需要的时候,可以查看本文的内容,相信按照本文的方法,可以辅助

读者进行前端的高性能优化。

:本文转载自 IBM 社区,由 OneAPM 产品运营编辑整理,原文链接为:


前端性能优化(三)——传统 JavaScript 优化的误区
#2

看到大家在用 OneAPM,我也就放心了!!!


#3

看了,真的好棒,very good!