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前端性能优化(2)

前端性能优化(2)

作者: DavieKong | 来源:发表于2017-03-09 13:13 被阅读23次

    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

     <html> 
     <body> 
     <img src="data:image/png;base64,
     iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAeQAAAB8BAMAAABKwt5QAAAAA3NCSVQICAjb4U/gAAAAGFBMVEX/ 
     ……(省略了大部分编码)… BJRU5ErkJggg=="> 
     </body> 
     </html>

    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

    粘贴的图像1247x619 97.3 KB

    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

     <Connector  port ="80"  maxHttpHeaderSize ="8192" 
     maxThreads ="150"  minSpareThreads ="25"  maxSpareThreads ="75" 
     enableLookups ="false"  redirectPort ="8443"  acceptCount ="100" 
     connectionTimeout ="20000"  disableUploadTimeout ="true"  URIEncoding ="utf-8"   
     compression="on" 
     compressionMinSize="2048" 
     noCompressionUserAgents="gozilla, traviata" 
     compressableMimeType="text/html,text/xml" />

    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4。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:

    http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-javawebhiperf1/#icomments

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