一、引言
在当今数字化时代，前端作为用户与网站或应用之间的直接交互界面，其性能优劣直接影响着用户的体验。随着网络技术的快速发展和用户对网页加载速度、交互流畅度要求的不断提高，前端性能优化已成为前端开发者必须关注的重要课题。
首先，前端性能优化对于提升用户体验至关重要。一个性能良好的前端页面能够迅速响应用户的操作，流畅地展示内容，使用户在浏览网页或使用应用时感到愉悦和便捷。相反，如果前端性能不佳，页面加载缓慢、交互卡顿，不仅会影响用户的使用体验，还可能导致用户流失，对网站或应用的运营产生负面影响。
其次，前端性能优化与用户体验之间存在着密切的关系。随着移动互联网的普及和智能终端的普及，用户对前端性能的要求越来越高。一个优秀的前端性能优化方案能够提升页面的加载速度、减少资源消耗、优化交互效果，从而提升用户的满意度和忠诚度。同时，通过优化前端性能，还可以降低服务器的负载压力，提高网站的稳定性和可靠性。
本文将从代码优化、构建优化、网络优化和渲染优化等方面探讨前端性能优化的关键领域，并介绍一些常用的性能优化工具和策略。
二、前端性能优化的关键领域
代码优化
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懒加载
延迟加载（懒加载）是一种将资源标识为非阻塞（非关键）资源并仅在需要时加载它们的策略。这是一种缩短关键渲染路径长度的方法，可以缩短页面加载时间。
延迟加载可以在应用程序的不同时刻发生，但通常会在某些用户交互（例如滚动和导航）上发生。
js懒加载import('./module.js').then(() => { // code })资源懒加载
包括但不限于图片、音视频、字体等
这里详细介绍一下图片，因为在大多数前端页面中，图片所占的比重最大。
前端主要使用到的图片格式包含以下几种：GIF、JPG/JPEG、PNG、WEBP格式 优点 缺点 场景 GIF 文件小，支持动画、透明，无兼容性问题 只支持256种颜色 色彩简单的logo、icon、动图 JPG 色彩丰富，文件小 有损压缩，反复保存图片质量下降明显 色彩丰富的图片/渐变图像 PNG 无损压缩，支持透明，简单图片尺寸小 不支持动画，色彩丰富的图片尺寸大 logo/icon/透明图 WEBP 文件小，支持有损和无损压缩，支持动画、透明 浏览器兼容性不好 支持webp格式的app和webview -
优先加载重要资源、推迟非关键 js 执行
默认情况下，JavaScript 的解析和执行会阻塞渲染。这意味着浏览器在遇到 JavaScript 之后，会阻塞解析任何出现在其后的 HTML 代码，直到脚本处理完成。因此，样式和绘制也会被阻塞。因此，你不仅需要仔细考虑你要下载的内容，还要考虑代码何时以及以何种方式执行。-
preload预加载
在上面的代码中，当解析到script标签的时候，便会加载并执行main.js里面的代码，后面的解析就会被阻塞。可以使用preload对该js进行预取，然后再适当的时机进行执行。<head> <script src="/main.js"></script> </head>
预先加载的link会尽快获取js，而且不会阻塞渲染。然后你就可以在任意时机去使用了。<head> ... <!-- 预加载 JavaScript 文件 --> <link rel="preload" href="important-js.js" as="script" /> ... </head>
注意：预加载并不能保证脚本在你包含它时已经加载完成，但它确实意味着它将尽早开始下载。即使未完全移除阻塞渲染的时间，渲染阻塞时间仍将缩短。 - 推迟非关键代码获取和执行时机
script标签使用defer和async
具体可以看：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/HTML/Element/script
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精简代码，减少冗余
这里不做过多赘述 -
优化事件性能
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防抖
对于触发频率较高的事件进行防抖处理，比如：scroll、mousemove -
事件委托
减少要跟踪的事件监听器数量可以提高性能： 事件委托 -
清除无用的监听器
removeEventListener
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使用
web-worker
Web Worker 为 Web 内容在后台线程中运行脚本提供了一种简单的方法。线程可以执行任务而不干扰用户界面。此外，它们可以使用XMLHttpRequest（尽管responseXML和channel属性总是为空）或fetch（没有这些限制）执行 I/O。一旦创建，一个 worker 可以将消息发送到创建它的 JavaScript 代码，通过将消息发布到该代码指定的事件处理器（反之亦然）。
详情参考：Web Workers API -
js 动画操作
使用requestAnimationFrame代替setInterval。
构建优化
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代码压缩
- js：uglify、terser
- css: MiniCssExtractPlugin
- html: HtmlWebpackPlugin
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code spliting
为什么要用代码分割？当使用代码分割的时候- 通过代码分割，可以将应用程序拆分成多个更小的包，这些包可以并行下载，从而提高了页面加载的速度
- 在首次加载页面时，用户可能只需要访问某些特定的功能或模块。通过代码分割，可以将这些不立即需要的代码排除在首次加载的包之外，从而减少初始加载的资源量，提高用户体验
- 代码分割允许你实现按需加载（lazy loading）的功能。当用户触发某个特定的操作或访问某个特定的页面时，才加载相关的代码。这种方式可以有效地利用网络带宽，同时避免用户等待不必要的代码加载
- 由于每个代码块都是独立的，因此它们可以单独进行缓存。当某个代码块发生变化时，只有这个特定的块需要更新，而不会影响其他缓存的代码块。这有助于提高缓存效率，减少无效的资源请求。
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tree-shaking
打包工具自带，不做赘述 -
dll
对于一些类库，比如：React、Vue，由于这些库的版本在开发中基本不会进行改变，可以通过dll进行打包，提升构建速度，也便于请求的时候进行缓存。 -
source-map
在生产环境一般不太需要source-map，所以打包的时候可以不添加source-map，提高打包速度，并且减少js代码的体积。如果需要在生产环境进行错误监控或者调试，请使用hidden-source-map
网络优化
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缓存策略
- 强缓存
cache-control、Expries - 协商缓存
Etag/If-None-Match、Last-Modified/If-Modified-Since
- 强缓存
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gzip压缩
nginx开启gziphttp { gzip on; gzip_buffers 32 4K; gzip_comp_level 6; gzip_min_length 100; gzip_types application/javascript text/css text/xml; gzip_disable "MSIE [1-6]\."; gzip_vary on; }静态资源CDN
内容分发网络（CDN）是一组分布在多个不同地理位置的 Web 服务器。我们都知道，当服务器离用户越远时，延迟越高。CDN 就是为了解决这一问题，在多个位置部署服务器，让用户离服务器更近，从而缩短请求时间。-
http2
HTTP/2（原名HTTP/2.0）是下一代HTTP协议，相比HTTP/1.1，它提供了诸多优势。以下是HTTP/2的主要优点：多路复用（Multiplexing）：HTTP/2允许通过一个单一的TCP连接同时传输多个请求和响应。这种特性显著提高了性能，因为它消除了HTTP/1.1中的队头阻塞问题，减少了网络延迟和请求等待时间。
二进制分帧（Binary Framing）：HTTP/2将消息分割为更小的二进制编码的帧，这些帧可以在一个TCP连接中交错发送，然后再在另一端重新组装。这种方法减少了传输开销，提高了网络利用率，并且使得协议更加灵活和可扩展。
首部压缩（Header Compression）：HTTP/2使用HPACK算法对头部信息进行压缩，这显著减少了传输的冗余数据，提高了传输效率。
服务端推送（Server Push）：在HTTP/2中，服务端可以主动推送资源到客户端，而不需要等待客户端的显式请求。这有助于减少延迟，提升页面加载速度，因为服务端可以在客户端请求主资源的同时，推送与之相关的其他资源。
更好的流控制（Flow Control）：HTTP/2提供了更精细的流控制机制，允许发送方和接收方调整数据发送的速度，从而避免网络拥塞和不必要的延迟。
提升用户体验：由于HTTP/2减少了请求等待时间和传输延迟，因此能够更快地加载页面和内容，从而提升用户体验。
需要注意的是，尽管HTTP/2具有这些显著的优势，但并非所有情况都适合使用它。例如，在小型或低频次的请求中，HTTP/2的优势可能并不明显。因此，在选择是否使用HTTP/2时，需要根据具体的应用场景和需求进行权衡。
nginx开启http2server { listen 443 ssl http2; server_name yourdomain.com; # SSL证书和私钥路径 ssl_certificate /path/to/your/ssl_certificate.crt; ssl_certificate_key /path/to/your/private.key; # 其他SSL配置选项（如ssl_protocols, ssl_ciphers等） # ... # 网站根目录和其他配置 # ... }
渲染优化
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DOM操作
访问和更新 DOM 的计算成本很高，因此你应该尽量减少 JavaScript 这种操作方面的操作量。可以通过批量操作DOM或者虚拟DOM来解决该问题。当你有大量 HTML 代码要添加到页面时，先构建整个片段（通常在DocumentFragment内部），然后一次性将其附加到 DOM 中，而不是逐个附加每个项目。 -
CSS操作
- 避免出现超过三层的嵌套规则
- 使用类选择器替代标签选择器
- 避免使用通配符选择器
- 避免重绘和回流
- 避免使用table布局：table布局在浏览器渲染时会导致多次回流，因此应尽量避免使用。可以使用CSS的flex或grid布局替代。
- 避免使用内联样式：直接在HTML元素中使用style属性设置样式会导致浏览器进行回流。应该尽可能使用CSS类名或ID来设置样式。
- 避免频繁操作DOM：对DOM的频繁操作（如添加、删除或修改元素）会触发回流。如果需要修改多个样式，可以使用classList.add()、classList.remove()或classList.toggle()等方法一次性修改多个类名，从而减少回流次数。
- 使用CSS3的transform和opacity：这两个属性不会引起回流，只会引起重绘。在需要进行动画效果时，应尽量使用这两个属性。
- 批量修改样式：如果需要对多个元素进行样式修改，可以考虑先将它们脱离文档流（例如使用documentFragment），修改完后再一次性添加回文档流，这样可以减少回流次数。
- 使用CSS的will-change属性：这个属性可以告诉浏览器哪些属性可能会改变，让浏览器提前准备，从而优化渲染性能。但是要注意不要滥用，因为过多的will-change可能导致浏览器进行不必要的优化工作。
三、前端性能优化工具
- 性能分析工具
浏览器内置的性能分析工具（如Chrome DevTools） - 第三方性能分析工具（如Lighthouse、WebPageTest等）
- 性能监控与报警
使用性能监控服务（如New Relic、Datadog等），设置性能阈值，实现性能报警
四、未来趋势与展望
WebAssembly
Wasm解决了JavaScript在运行效率上的缺陷。与传统的JavaScript相比，Wasm提供了更高的执行速度，因为它更接近硬件，能够更快地执行。Wasm的指令集包括基本指令和扩展指令，这种低级别的特性使其可以更好地利用现代多核CPU的并行处理能力，进一步提升了性能。
其次，Wasm的内存管理能力也为性能提升做出了贡献。Wasm提供了更细粒度的内存管理能力，允许开发者直接控制内存分配和回收。这种对内存的直接控制使得Wasm在处理大量数据或进行复杂计算时能够更有效地管理内存资源，从而提高性能。
再者，Wasm的语言多样性为前端开发带来了更大的灵活性。开发者不再受限于JavaScript，他们可以选择任何支持编译到Wasm的语言，如Rust、C、C++等。这使得开发者可以根据项目的实际需求选择最合适的语言，从而提高开发效率和应用性能。
Wasm的应用场景也非常广泛，包括游戏引擎、图像处理、音频处理等高性能计算场景。这些场景通常需要大量的计算和内存资源，而Wasm的高性能和细粒度的内存管理能力使其成为这些场景的理想选择。
此外，Wasm的设计和结构都是为了提供更高的性能。它的二进制格式紧凑，加载速度快，并发性高，这使得Wasm能够在现代浏览器中高效地运行。
WebGPU
https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/WebGPU_API
WebGPU极大地提升了浏览器访问本地GPU的效率。传统的Web图形API，如WebGL，虽然能够利用GPU进行图形渲染，但在某些方面仍受到浏览器和JavaScript本身的性能限制。而WebGPU通过提供更接近底层GPU的访问，允许开发人员充分利用现代图形硬件的性能。这使得在前端实现复杂、高性能的3D图形应用成为可能，并且执行效率可以与本地程序相媲美。
如有错误或者建议，请指出，感谢~
