关于前端性能优化

加减法原则2025-04-01 22:21

面试中，面试官经常问关于前端性能优化的问题，前端性能优化已成为打造卓越用户体验的关键要素。一个响应迅速、加载流畅的网页，能够极大地提升用户满意度，增加用户留存率。

渲染层面的性能优化

重绘与重排：理解渲染的底层逻辑

重绘和重排是渲染过程中的两个关键概念。重绘指的是元素外观的改变，如背景颜色、文字颜色的调整，但不涉及布局的变动。由于不影响布局，重绘的代价相对较低。而重排则是指元素布局的改变，包括位置、大小的调整，以及元素的隐藏或显示等。一旦发生重排，浏览器需要重新计算布局，这可能会影响到其他元素的位置和大小。需要注意的是，重排必定会引发重绘，而重绘不一定会导致重排。

以下代码示例展示了如何通过批量修改 DOM 来减少重排和重绘的次数：

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
  <div id="myDiv">Hello, World!</div>
  <script>
    const div = document.getElementById('myDiv');
    // 欠佳做法：多次修改 DOM 会触发多次重排
    // div.style.color = 'red';
    // div.style.fontSize = '20px';
    // div.style.padding = '10px';

    // 优化做法：批量修改 DOM
    div.style.cssText = 'color: red; font-size: 20px; padding: 10px;';
  </script>
</body>

</html>

文档碎片：高效构建 DOM 的秘密武器

文档碎片是一种轻量级的 DOM 容器，它允许我们在内存中构建 DOM 结构，最后一次性将其插入到文档中。这样做可以显著减少重排和重绘的次数，提高渲染性能。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
  <ul id="myList"></ul>
  <script>
    const list = document.getElementById('myList');
    const fragment = document.createDocumentFragment();
    for (let i = 0; i < 10; i++) {
      const li = document.createElement('li');
      li.textContent = `Item ${i}`;
      fragment.appendChild(li);
    }
    list.appendChild(fragment);
  </script>
</body>

</html>

资源加载优化

图片懒加载：节省首屏加载资源的良方

图片懒加载是一种有效的资源加载优化策略，它可以避免在首屏加载时一次性加载所有图片，从而减少资源消耗，提高页面加载速度。我们可以使用 getBoundingClientRect() 方法或 IntersectionObserver API 来实现图片懒加载。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
  <img class="lazy" data-src="https://picsum.photos/200/300" alt="Lazy Image">
  <script>
    const lazyImages = document.querySelectorAll('.lazy');
    const observer = new IntersectionObserver((entries, observer) => {
      entries.forEach(entry => {
        if (entry.isIntersecting) {
          const img = entry.target;
          img.src = img.dataset.src;
          img.classList.remove('lazy');
          observer.unobserve(img);
        }
      });
    });
    lazyImages.forEach(img => {
      observer.observe(img);
    });
  </script>
</body>

</html>

路由懒加载：按需加载代码，提升首屏速度

在单页面应用中，路由懒加载是一项重要的优化技术。它可以将不同路由的代码分割成独立的文件，只有当用户访问该路由时，才会加载相应的代码。这样可以显著减少首屏加载时间，提高用户体验。

javascript

javascript 复制代码 
// Vue 路由懒加载示例
const routes = [
  {
    path: '/about',
    component: () => import('./views/About.vue')
  }
];

资源预加载与 DNS 预解析：提前布局，加速资源加载

使用 <link rel="preload"> 可以预加载重要的资源，而 <link rel="dns-prefetch"> 则可以预解析 DNS，提前建立与服务器的连接，从而提高资源加载速度。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <link rel="preload" href="styles.css" as="style">
  <link rel="dns-prefetch" href="//example.com">
</head>

<body>
  <!-- 页面内容 -->
</body>

</html>

JS 执行优化

防抖与节流：控制函数执行频率的利器

防抖和节流是两种常用的优化技术，它们可以限制函数的执行频率，减少不必要的计算和资源消耗。在处理高频事件（如滚动、窗口大小改变等）时，这两种技术尤为有用。

ini 复制代码 
// 防抖函数
function debounce(func, delay) {
  let timer;
  return function () {
    const context = this;
    const args = arguments;
    clearTimeout(timer);
    timer = setTimeout(() => {
      func.apply(context, args);
    }, delay);
  };
}

// 节流函数
function throttle(func, limit) {
  let inThrottle;
  return function () {
    const context = this;
    const args = arguments;
    if (!inThrottle) {
      func.apply(context, args);
      inThrottle = true;
      setTimeout(() => inThrottle = false, limit);
    }
  };
}

Web Worker：释放主线程，提升计算性能

Web Worker 是 HTML5 的一项重要特性，它允许我们在后台线程中执行 JavaScript 代码，从而避免阻塞主线程。这对于处理复杂的计算任务非常有用，可以显著提升页面的响应性能。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
</head>

<body>
  <button id="startWorker">Start Worker</button>
  <script>
    const startWorkerButton = document.getElementById('startWorker');
    startWorkerButton.addEventListener('click', () => {
      if (typeof Worker !== 'undefined') {
        const worker = new Worker('worker.js');
        worker.onmessage = function (event) {
          console.log('Received message from worker:', event.data);
        };
        worker.postMessage('Start calculation');
      } else {
        console.log('Web Workers are not supported in this browser.');
      }
    });
  </script>
</body>

</html>
ini 复制代码 
// worker.js
onmessage = function (event) {
  if (event.data === 'Start calculation') {
    let result = 0;
    for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
      result += i;
    }
    postMessage(result);
  }
};

框架层面优化

React 的 useMemo 和 useCallback：缓存计算结果，避免重复渲染

在 React 中，useMemo 和 useCallback 是两个非常实用的钩子函数。useMemo 可以缓存计算结果，避免在每次渲染时都进行重复计算；useCallback 则可以缓存函数，避免在每次渲染时都创建新的函数实例。

javascript 复制代码 
import React, { useMemo, useCallback } from 'react';

function App() {
  const [count, setCount] = React.useState(0);

  const expensiveCalculation = useMemo(() => {
    let sum = 0;
    for (let i = 0; i < 1000000; i++) {
      sum += i;
    }
    return sum;
  }, []);

  const handleClick = useCallback(() => {
    setCount(count + 1);
  }, [count]);

  return (
    <div>
      <p>Count: {count}</p>
      <p>Expensive Calculation: {expensiveCalculation}</p>
      <button onClick={handleClick}>Increment</button>
    </div>
  );
}

export default App;

使用 key 优化列表渲染：帮助框架高效识别元素变化

在 React 或 Vue 中，使用 key 可以帮助框架快速识别哪些元素发生了变化，从而优化列表的渲染性能。key 应该是唯一的，并且尽量保持稳定。

javascript 复制代码 
import React from 'react';

function List() {
  const items = [1, 2, 3, 4, 5];
  return (
    <ul>
      {items.map(item => (
        <li key={item}>{item}</li>
      ))}
    </ul>
  );
}

export default List;

缓存策略

本地存储与会话存储：浏览器中的数据缓存方案

localStorage 和 sessionStorage 是浏览器提供的两种本地存储机制，它们可以用于在浏览器中存储数据，避免重复请求服务器。localStorage 中的数据会一直保留，直到手动清除；而 sessionStorage 中的数据会在会话结束时自动清除。

javascript 复制代码 
// 存储数据
localStorage.setItem('username', 'JohnDoe');

// 获取数据
const username = localStorage.getItem('username');
console.log(username);

强缓存与协商缓存：减轻服务器压力，加速页面加载

通过设置 HTTP 响应头，我们可以实现强缓存和协商缓存。强缓存可以让浏览器直接使用本地缓存的资源，而无需向服务器发送请求；协商缓存则需要向服务器发送一个请求，询问服务器该资源是否有更新，如果没有更新，则使用本地缓存。

ini 复制代码 
// Node.js 示例
const http = require('http');
const fs = require('fs');
const path = require('path');

const server = http.createServer((req, res) => {
  const filePath = path.join(__dirname, 'public', req.url);
  fs.stat(filePath, (err, stats) => {
    if (err) {
      res.statusCode = 404;
      res.end('File not found');
    } else {
      const lastModified = new Date(stats.mtime).toUTCString();
      const ifModifiedSince = req.headers['if-modified-since'];
      if (ifModifiedSince === lastModified) {
        res.statusCode = 304;
        res.end();
      } else {
        res.setHeader('Last-Modified', lastModified);
        res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=3600'); // 强缓存 1 小时
        fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
      }
    }
  });
});

server.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

网络优化

CDN 加速：借助分布式网络，提升资源加载速度

CDN（内容分发网络）可以将静态资源分发到离用户最近的节点，从而减少网络延迟，提高资源加载速度。使用 CDN 可以显著提升页面的响应性能，尤其是对于全球范围内的用户。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <script src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/[email protected]/dist/jquery.min.js"></script>
</head>

<body>
  <!-- 页面内容 -->
</body>

</html>

Gzip 压缩：减少传输数据大小，提高网络效率

在服务器端开启 Gzip 压缩可以将传输的数据进行压缩，从而减少数据的大小，提高网络传输效率。这对于提升页面加载速度和节省带宽都非常有帮助。

ini 复制代码 
// Node.js 示例
const express = require('express');
const compression = require('compression');
const app = express();

app.use(compression());

app.get('/', (req, res) => {
  res.send('Hello, World!');
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

HTTP/2 多路复用：高效传输数据，提升大文件处理能力

HTTP/2 的多路复用特性允许在一个连接上同时传输多个请求和响应，这大大提高了大文件上传和下载的速度。与 HTTP/1.1 相比，HTTP/2 可以更高效地利用网络资源。

javascript 复制代码 
// Node.js 示例
const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('server.key'),
  cert: fs.readFileSync('server.crt')
});

server.on('stream', (stream, headers) => {
  stream.respond({
    'content-type': 'text/html',
    ':status': 200
  });
  stream.end('<h1>Hello, HTTP/2!</h1>');
});

server.listen(8443, () => {
  console.log('Server is running on port 8443');
});

首屏优化

SSR（服务器端渲染）：提前生成 HTML，加速首屏显示

SSR 可以在服务器端生成 HTML 内容，然后将其发送给浏览器。这样可以减少首屏加载时间，提高搜索引擎优化（SEO）效果。对于需要快速显示内容的页面，SSR 是一个非常有效的优化方案。

ini 复制代码 
// Node.js + React SSR 示例
const express = require('express');
const React = require('react');
const ReactDOMServer = require('react-dom/server');
const App = require('./App');

const app = express();

app.get('/', (req, res) => {
  const html = ReactDOMServer.renderToString(<App />);
  const page = `
    <!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
      <meta charset="UTF-8">
      <title>SSR Example</title>
    </head>
    <body>
      <div id="root">${html}</div>
      <script src="client.js"></script>
    </body>
    </html>
  `;
  res.send(page);
});

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

骨架屏：营造快速加载的视觉体验

骨架屏是一种在页面加载时显示的占位布局，它可以让用户感觉页面正在快速加载，从而提高用户体验。骨架屏通常使用简单的图形和动画来模拟页面的结构。

xml 复制代码 
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">

<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <style>
    .skeleton {
      background-color: #f0f0f0;
      animation: skeleton-loading 1s infinite alternate;
    }

    @keyframes skeleton-loading {
      0% {
        opacity: 0.6;
      }

      100% {
        opacity: 1;
      }
    }
  </style>
</head>

<body>
  <div class="skeleton" style="width: 200px; height: 20px;"></div>
  <div class="skeleton" style="width: 150px; height: 20px; margin-top: 10px;"></div>
  <script>
    // 模拟数据加载
    setTimeout(() => {
      const skeletons = document.querySelectorAll('.skeleton');
      skeletons.forEach(skeleton => {
        skeleton.style.display = 'none';
      });
      // 显示真实内容
    }, 2000);
  </script>
</body>

</html>

首屏数据预加载：提前推送数据，减少用户等待

使用 HTTP/2 的 Server Push 可以在服务器端主动推送首屏所需的数据，这样可以减少用户的等待时间，提高页面的响应速度。

javascript 复制代码 
// Node.js 示例
const http2 = require('http2');
const fs = require('fs');

const server = http2.createSecureServer({
  key: fs.readFileSync('server.key'),
  cert: fs.readFileSync('server.crt')
});

server.on('stream', (stream, headers) => {
  stream.pushStream({ ':path': '/styles.css' }, (pushStream) => {
    pushStream.respondWithFile('styles.css', {
      'content-type': 'text/css'
    });
  });
  stream.respond({
    'content-type': 'text/html',
    ':status': 200
  });
  stream.end('<html><head><link rel="stylesheet" href="styles.css"></head><body><h1>Hello, HTTP/2!</h1></body></html>');
});

server.listen(8443, () => {
  console.log('Server is running on port 8443');
});

监控与分析

Performance API：精准测量页面性能指标

使用 Performance API 可以测量页面的各种性能指标，如加载时间、渲染时间等。通过分析这些指标，我们可以找出页面性能的瓶颈，从而进行针对性的优化。

javascript 复制代码 
window.addEventListener('load', () => {
  const performanceData = window.performance.timing;
  const loadTime = performanceData.loadEventEnd - performanceData.navigationStart;
  console.log(`Page loaded in ${loadTime} milliseconds`);
});

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