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如何加快页面打开速度

标签：

Html/CSS

作者 | 李银城

来源 | http://www.renfed.com/2017/03/12/page-speed/

页面的打开速度对网站的优化有极大的意义，如果打开一个页面一直处于白屏状态，若超过5s，可能大部份人都会把它关了。或者是页面加载出来了，但是比较慢，页面显示不完整，标签栏一直在转圈，页面长期处于不可交互的状态，这也是一种很不好的体验。

如何评价一个页面打开得快不快，可以用两个指标描述，一个是ready的时间，另一个是load的时间。这个可以从Chrome的控制台看到，如打开stackoverflow的首页：

一共是加载490KB，ready时间是7.36s，load时间是17.35s。再来看下打开谷歌的情况：

虽然两个页面的内容差别比较大，但是从时间来看的话，很明显谷歌的速度要明显优于stackoverflow，谷歌的ready时间只有2.22s，也就是说2.22秒之后带个页面就是布局完整可交互的了，而stackoverflow打开的时候较长时间处于空白状态，可交互时间达要到7.36s。

从load时间来看的话，两者差别不太，都比较长，可能因为它们是境外的服务器。finish时间比load时间长，是因为load完后又去动态加载了其它的js。

为什么stackoverflow的ready时间要这么长呢？下面分点介绍优化的策略。

一、减少渲染堵塞

（1）避免head标签JS堵塞

所有放在head标签里的css和js都会堵塞渲染。如果这些CSS和JS需要加载和解析很久的话，那么页面就空白了。看stackoverflow的html结构：

<head> <title>Stack Overflow</title> <script class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/1.12.4/jquery.min.js"></script>< /head>

它把jquery放到了head标签里，这个jquery加载了3s：

相比之下，html文件只加载了0.83s，所以这个js文件至少使页面停留了3s的空白状态。

它的解析花了20ms不到：

这个解析时间还是可以忽略，相对于加载时间而言。并且我们注意到即使把jquery给删了，stackoverflow的页面还是可以完整显示的，样式无异，这个可以复制它的源代码到本地然后删掉head里面的script标签打开页面观察。

也就是话，把js放头部是没太大必要的。最关键的是它用的是谷歌的cdn，这样就导致了大陆的小伙伴们无法在正常的环境下看stackoverflow，一打开整个页面一两分钟都保持空白态。

有两种解决办法，第一种是把script放到body后面，这也是很多网站采取的方法。第二种是给script加defer的属性，defer是html5新增的属性。一旦script是defer延迟的，那么这个script将会异步加载，但不会马上执行，会在readystatechange变为Interactive后按顺序依次执行，用以下demo做说明：

<!DOCType html>< html>< head> <meta charset="utf-8"> <script class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="defer.js" defer></script> < /head>< body> <script> document.onreadystatechange = function(){ console.log(document.readyState); }; </script> <script> window.onload = function(){ console.log("window is loaded"); }; window.addEventListener("DOMContentLoaded", function(){ console.log("dom is ready"); }); </script> <img class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="test.jpg" alt=""> <script class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="normal.js"></script> <script> console.log("dom almost built"); </script>< /body>< /html>

defer.js的内容为：

console.log("I'm defered");for(var i = 0; i < 10000000; i++){ new Date(); } console.log("defer script end");

中间让它执行一段较长的时间（约3秒），normal.js内容类似，打印的log：

可以看到，正常的script最先执行，然后紧接着的内联script依次执行，说明正常script是串行执行的，不过它们可以是并行加载，例如stackoverflow写在head标签里面的这两个正常的script是并行加载的：

回到上面，第四行readystatechange变成interactive，然后开始执行defer的script，执行完后依次触发ready和load事件。

也就是说，defer的脚本会正常加载，但是延后执行，在interactive后执行，所以不会block页面渲染。

因此放在head标签的script可以加一个defer，但是加上defer的脚本发生了重大的变化，不能够影响渲染DOM的过程，只能是在渲染完了，例如绑的click事件在整个页面没渲染好之前不能生效。

并且很多人要把它写在head里面，是为了在页面中间的script能调用到这些库，影响DOM的渲染，加上defer就违背本意了。

但是把script写在head标签始终是不推荐的，所以在页面中间的script要么使用原生的API，要么把一些用到的函数写成head标签里面的内联script。

head标签里面的defer脚本跟放在body后面的脚本有什么区别呢，区别在于defer的脚本会马上加载，一旦页面interactive了便可以马上执行，而放body后面是document快interactive的时候才去加载。

我们知道，浏览器同时加载资源数是有限的，例如Chrome对同一个域名的资源，每次最多同时只能建立6个TCP连接（读者可以试试）。

所以写在head标签里面的外链脚本会影响页面图片的加载，特别是当脚本很多时。

因此，如果页面的交互比图片的展示更重要，那么把script写在head标签加上defer是可取的，如果页面的展示更为重要，那么应该把脚本放在body后面。

另外，defer可能会有兼容性问题，在老的浏览器上某些行为表现可能会不一致。

同样地，head标签里面的CSS资源也会block页面渲染。

（2）减少head标签里的CSS资源

由于CSS必须要放在head标签里面，如果放在body里面，一旦加载好之后，又会对layout好的dom进行重排，样式可能又会发生闪烁。但是一旦放在head标签里面又会堵塞页面渲染，若要加载很久，页面就会保持空白状态。所以要尽可能地减少CSS的代码量。

a）不要放太多base64放在CSS里面

放太多base64放在CSS里面，会导致CSS极速膨胀，把一张3k的图片转成base64，体积将会变成4k：

假设放了10张3k的图片，那么CSS将增大40K，这已经和一个普通大小的CSS文件相仿。笔者曾为了解决一个hover变色的问题：

原始图片都是svg的格式，hover的时候变成蓝色，如果这样写的话：

.img{ background: url(black.svg) 0 0 no-repeat; } .img:hover{ background: url(blue.svg) 0 0 no-repeat; }

会导致hover的时候才去加载blue.svg，第一次hover的时候不会马上变蓝，要稍微等到图片下载下来了，在产品角度上是不可接受的。所以第一种解决办法是把hover写在svg里面，如下：

但是由于下面的文字也要跟着变蓝，文字又不能放在svg里面控制，svg变成外链引进来之后，它就跨域了，无法在外面的html用CSS控制一个跨域的svg的样式，如果把svg变成内联的，又会导致html体积过大，同时对缓存也是不利的。

所以当时提议，把svg转成base64放到CSS里面，黑色和蓝色的各转成base64，总共要转6 * 2 = 12个，由于原始的svg本来就比较大，再转成base64就更大了，7k变成了9k，再乘以12，整个CSS就增加了100多K。这样就导致了CSS要加载很久。

最后压缩后的CSS文件有179Kb：

-rw-r–r– 1 yincheng staff 179K Mar 10 17:45 common-fbc013bb2526235952078ccd72a7fc97.css

好在开启了gzip压缩，实际传输的大小为30K：

不管怎样，这种方法依旧是不推荐的。最后采取了图标字体的解决方案，将svg转成字体icon，方便颜色控制。脱离图片后的CSS文件只有22Kb：

-rw-r–r– 1 yincheng staff 22K Mar 10 17:45 common-def3ac6078614e995ca8.js

gzip压缩后不到10Kb。

上面的例子是避免动态加载，而有时候要动态加载，当使用媒体查询的时候，如下所示：

@media(min-width: 501px){ .img{ background-picture: url(large.png); } } @media(max-width: 500px){ .img{ background-picture: url(small.png); } }

上面大屏的时候加载large的图片，小屏的时候加载small的图片，浏览器会根据屏幕大小自动加载相应的图片。而一旦你把它转成了base64之后，它们都在CSS里面了，就没有自动加载的优势了。

b）把CSS写成内联的：

如果你的CSS只有10K或者20K，把它写成内联的，也未尝不可，谷歌和淘宝PC就是这样干的，直接把页面几乎所有的CSS都写成style标签放到html里面：

这个原始的CSS有66Kb：

-rw-r–r– 1 yincheng staff 66K Mar 12 10:00 taobao.css

gzip之后为16Kb：

这样虽然对缓存不利，但是对于首次加载是有很大的作用的。

因为如果你把CSS放到CDN上，为了得到这个CSS，它首先需要进行域名解析，然后建立http/https连接，其次才是下载。

而用来做域名解析和建立连接的时候很可能早已把放在html里面的CSS下载下来了，这个时间可以从Chrome的控制台观察到：

为了加载这个资源，DNS查找花掉了0.5s，建立tcp连接花掉了0.95s，建立https连接花掉了0.6s，从发请求到收到第一个字节的数据（Time To First Byte）又花掉了1.27s，总的时间接近3s。

所以这个开销还是很大的。还不如直接把CSS嵌到HTML里面。如果你的CSS体积没达到3位数，加上gzip压缩，放到html里面应该是可取的。

二、优化图片

（1）使用响应式图片

响应式图片的优点是浏览器能够根据屏幕大小、设备像素比ppi、横竖屏自动加载合适的图片，如下使用srcset：

如果屏幕的ppi = 1的话则加载1倍图，而ppi = 2则加载2倍图，手机和mac基本上ppi都达到了2以上，这样子对于普通屏幕来说不会浪费流量，而对于视网膜屏来说又有高清的体验。

如果浏览器不支持srcset，则默认加载src里面的图片。

但是你会发现实际情况并不是如此，在Mac上的Chrome它会同时加载srcset里面的那张2x的，还会再去加载src里面的那张，加载两张图片。顺序是先把所有srcset里面的加载完了，再去加载src的。

这个策略比较奇怪，它居然会加载两张图片，如果不写src，则不会加载两张，但是兼容性就没那么好。这个可能是因为浏览器认为，既然有srcset就不用写src了，如果写了src，用户可能是有用的。

而使用picture就不会加载两张：

如上，如果页面宽度大于800px（PC），则加载大图，而在手机上加载小图。这样写浏览器就只会加载source里面的一张图片。但是如果是用js动态插进去的，它还是会去加载两张，只有写在html里面加载初始化页面的时候才只加载一张。

这个的解决方法很简单，浏览器支不支持srcset，可以用js判断。如果支持，则不写src的属性了，如果不支持就不用写srcset了：

var supportSrcset = 'srcset' in document.createElement('img'); var surportPicture = 'HTMLPictureElement' in window;

picture必须要写img标签，否则无法显示，对picture的操作最后都是在img上面，例如onload事件是在img标签触发的，picture和source是不会进行layout的，它们的宽和高都是0。

另外使用source，还可以对图片格式做一些兼容处理：

上面Chrome浏览器将会加载webp格式的图片：

webp在保持同等清晰度的情况下，体积可以减少一半，但是目前只有Chrome支持，Safari和firefox一直处于实验阶段，所以其它的浏览器如firefox将会加载jpg格式的照片：

可以看到原图是68k，转成webp之后变成了45k，如果你把jpg有损压得比较厉害，例如质量压为0.3，可以比webp更小，但是失真也比较厉害了。

（2）延迟加载图片

对于很多网站来说，图片往往是占据最多流量和带宽的的资源。特别是那种瀑布式展示性的网站，一个页面展示50本书，50张图片，如果一口气全部放出来，那么页面的Loaded时间将会较长，并且由于并行加载资源数是有限，图片太多会导致放body后面的js解析比较慢，页面将较长时间处于不可交互状态。

所以不能一下子把全部图片都放出来，这对于手机上的流量也是不利的。

为此，笔者做了个懒惰加载图片的尝试，初始加载页面的时候并不去加载图片，只有当用户下滑到相应位置的时候才把图片放出来。首先，渲染页面的时候别把图片地址放到src上，放到一个data的属性：

如上，放到data-src和data-srcset里面，上面把src的属性写成了”about:blank”，这是因为不能随便写一个不存在的地址，否则控制台会报错：加载失败，如果写成空或不写，那么它会认为src就是当前页面。如果写成about:blank，大家相安无事，并且不同浏览器兼容性好。

接下来进行位置判断，监听scroll事件，回调函数为：

showImage(leftSpace = 500){ var scrollTop = $window.scrollTop(); var $containers = this.$imgContainers, scrollPosition = $window.scrollTop() + $window.height(); for(var i = 0; i < $containers.length; i++){ //如果快要滑到图片的位置了 var $container = $containers.eq(i); if($container.offset().top - scrollPosition < leftSpace){ this.ensureImgSrc($container); } } }

第5行for循环，依次对所有的图片做处理，第8行的if判断，如果滑动的位置快要到那张图片了，则把src放出来，这个位置差默认为500px，如果图片加载得快的话，这种行为对于用户来说是透明的，他可能不知道图片是往下滑的时候才放出来的，几乎不会影响体验，如果用户滑得很快，本身不做这样的处理，也不可能加载得这么快，也是loading的状态。

下面的函数把图片放出来：

ensureImgSrc($container){ var $source = $container.find("source"); if($source.length && !$source.attr("srcset")){ $source.attr("srcset", $source.data("srcset")); } var $img = $container.find("img:not(.loading)"); if($img.length && $img.attr("src").indexOf("//") < 0){ $img.attr("src", $img.data("src")); this.shownCount++; } }

代码里面判断src是不是有”//”，即为正常的地址，如果没有给它赋值，触发浏览器加载图片。

并记录已经放出来的个数，这样可以做个优化，当图片全部都加载或者开始加载了，把scroll事件取消掉：

init(){ //初始化 var leftSpace = 0; this.showImage(leftSpace); //滑动 $window.on("scroll", this, this.throttleShow); } ensureImgSrc($container){ //如果全部显示，off掉window.scroll if(this.shownCount >= this.allCount){ $window.off("scroll", this.throttleShow); } }

这样可以大大减少打开页面的流量，加快ready和load的时间。

三、压缩和缓存

（1）gzip压缩

上文已提及，使用gzip压缩可以大大减少文件的体积，一个180k的CSS文件被压成了30k，减少了83%的体积。如何开启压缩呢，这个很简单，只要在nginx的配置里面添加这个选项就好了：

server{ gzip on; gzip_types text/plain application/javascript application/x-javascript text/javascript text/xml text/css; }

（2）Cache-Control

如果没有任何缓存策略，那么对于以下页面：

<!DOCType html>< html>< head> <link href="test.css" rel="stylesheet">< /head>< body>< picture> <source type="image/webp" srcset="banner.webp"> <img class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="banner.jpg" alt="">< /picture>< script class="lazyload" src="data:image/png;base64,iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAAEAAAABCAYAAAAfFcSJAAAAAXNSR0IArs4c6QAAAARnQU1BAACxjwv8YQUAAAAJcEhZcwAADsQAAA7EAZUrDhsAAAANSURBVBhXYzh8+PB/AAffA0nNPuCLAAAAAElFTkSuQmCC" data-original="normal.js"></script>< /body>< /html>

总共有4个资源，html、css、img和js各一个，第一次加载都为200：

刷新页面第二次加载时：

除了html，其它三个文件都是直接在本地缓存取的，这个是Chrome的默认策略。html是重新去请求，nginx返回了304 Not Modified。

为什么nginx知道没有修改呢，因为在第一次请求的时候，nginx的http响应头里面返回了html的最近修改时间：

在第二次请求的时候，浏览器会把这个Last-Modified带上，变成If-Modified-Since字段：

这样nginx就可以取本地文件信息里的修改时间和这个进行比较，一旦时间一致或者在此之前，直返回304，告诉客户端从缓存取。

笔者的nginx版本默认是开启last-modified，有些网站并没有开启这个，每次都是200重新请求。如果把文件编辑了保存，nginx会重新返回一个最近修改时间。

除了last-modified字段之外，还可以手动控制缓存时间，那就是使用Cache-Control，例如设置图片缓存30天，而js/css缓存7天：

location ~* \.(jpg|jpeg|png|gif|webp)$ { expires 30d; } location ~* \.(css|js)$ { expires 7d; }

这样响应头就会加一个Cache-Control: max-age=604800(s)：

这个和last-modified有什么区别呢，如果把expires改成3s：

location ~* \.(css|js)$ { expires 3s; }

不断刷新，观察加载情况：

第一次请求还是200，第二次请求css/js都是cached，过了3秒之后的第三次请求，css/js变成了304：

从这里可以看出max-age的优先级要大于last-modified。如果要强制不缓存，则把expires时间改成0。

上面的结果都是用Chrome实验，firefox的和Chrome比较一致，而Safari差别比较大，即使设置Cache-Control，仍然还是会有304的请求，并且html永远是200重新加载，它没有把last-modified和cache-control带上。

综上，设置缓存的作用一个是把200变成304，避免资源重新传输，第二个是让浏览器直接从缓存取，连http请求都不用了，这样对于第二次访问页面是极为有利的。设置缓存还有第三种技术，使用etag。

（3）使用etag

上面的两种办法都有缺点，由于很多网站使用模板渲染，每次请求都是重新渲染，生成的文件的last-modified肯定是不一样的，所以last-modified在这种场景下失效，而使用max-age你无法知道精确控制页面的数据什么时候会发生变化，所以max-age不太好使。这个时候etag就派上用场了。

nginx开启etag只需要在server配置里面加上一行：

etag on;

所谓etag就是对文件做的一个校验和，第一次访问的时候，响应头里面返回这个文件的etag，浏览器第二次访问的时候把etag带上，nginx根据这个etag和新渲染的文件计算出的etag进行比较，如果相等则返回304。

如下，第一次访问返回etag：

第二次访问带上etag，在If-None-Match字段：

服务返回304，如果我把html文件修改了，那么这个etag就会发生变化，服务返回200：

由于etag要使用少数的字符表示一个不定大小的文件，所以etag是有重合的风险，如果网站的信息特别重要，连很小的概率如百万分之一都不允许，那么就不要使用etag了。

我们可以看到youku就是用的etag：

使用etag的代价是增加了服务器的计算负担，特别是当文件比较大时。

四、其他优化方案

（1）DNS预读取

上文已提到域名解析可能会花很长的时间，而一个网站可能会加载很多个域的东西，例如使用了三个自已子域名的服务，再使用了两个第三方的CDN，再使用了百度统计/谷歌统计的代码，还使用了其它网站上的图片，一个网站很可能要加载七、八个域的资源，第一次打开时，要做七、八次的DNS查找，这个时间是非常可观的。

因此，DNS预读取技术能够加快打开速度，方法是在head标签里面写上几个link标签：

如上，对以上向个网站提前解析DNS，由于它是并行的，不会堵塞页面渲染。这样可以缩短资源加载的时间。

(2) html优化

把本地的html布署到服务器上前，可以先对html做一个优化，例如把注释remove掉，把行前缩进删掉，如下处理前的文件：

<!DOCType html>< html> <head> <meata charset="utf-8"> </head>< /html> <body> <!-main content--> <div>hello, world</div> </body>< /html>

处理后的文件：

<!DOCType html>< html>< head>< meata charset="utf-8">< /head>< /html>< body>< div>hello, world</div>< /body>< /html>

这样处理的文件可以明显减少html的体积，特别是当一个tab是4个空格或者8个空格时。

可以作一个比较，以youku为例，把它的html复制出来，然后再把它每行的行首空格去掉：

从687K减少了200Kb，约为1/3，这个量还是很可观的。对其它网页的实验，可以发现这样处理普遍减少1/3的体积。而且这样做几乎是没有风险，除了pre标签不能够去掉行首缩进之外，其它的都正常。

（3）代码优化

对自己写的代码做优化，提高运行速度，例如说html别嵌套太多层，否则加重页面layout的压力，CSS的选择器别写太复杂，不然匹配的计算量会比较大，对JS，别滥用闭包，闭包会加深作用域链，加长变量查找的时间，如下：

var a = 15; function foo(){ var b = a + 3; function bar(){ var c = b + a; } return bar(); }

在bar这个函数里面，它为了查找a这个变量，需要在bar的作用域，再到foo的作用域，再到全局作用域进行查找。

上文从页面堵塞、图片优化、开启缓存、代码优化等角度介绍了优化页面加载的方案，但其实上面的只是一些参考建议，可能不能放之四海皆通，读者应该要结合自己网站的实际情况做一些分析，找到瓶颈问题。如果不确实就反复实践，直到发现一些合适的方法。

完~

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