高性能Javascript：腳本的無阻塞加載策略
Javascript在瀏覽器中的性能，可以說是前端開發(fā)者所要面對的最重要的可用性問題。
在Yahoo的Yslow23條規(guī)則當中，其中一條是將JS放在底部 。原因是，事實上，大多數(shù)瀏覽器使用單進程處理UI和更新Javascript運行等多個任務，而同一時間只能有一個任務被執(zhí)行。Javascript運行了多長時間，那么在瀏覽器空閑下來響應用戶交互之前的等待時間就有多長?！?/p>
從基本層面說,這意味著<script>標簽的出現(xiàn)使整個頁面因腳本解析、運行而出現(xiàn)等待。不論實際的 JavaScript 代碼是內(nèi)聯(lián)的還是包含在一個不相干的外部文件中,頁面下載和解析過程必須停下,等待腳本 完成這些處理,然后才能繼續(xù)。這是頁面生命周期必不可少的部分,因為腳本可能在運行過程中修改頁面 內(nèi)容。典型的例子是 document.write()函數(shù),例如：
- <html>
- <head>
- <title>Script Example</title>
- </head>
- <body>
- <p>
- <script type="text/javascript">
- document.write("The date is " + (new Date()).toDateString());
- </script>
- </p>
- </body>
- </html>
當瀏覽器遇到一個<script>標簽時,正如上面 HTML 頁面中那樣,無法預知 JavaScript 是否在<p>標簽中 添加內(nèi)容。因此,瀏覽器停下來,運行此 JavaScript 代碼,然后再繼續(xù)解析、翻譯頁面。同樣的事情發(fā)生 在使用 src 屬性加載 JavaScript 的過程中。瀏覽器必須首先下載外部文件的代碼,這要占用一些時間,然后 解析并運行此代碼。此過程中,頁面解析和用戶交互是被完全阻塞的。
因為腳本阻塞其他頁面資源的下載過程,所以推薦的辦法是:將所有<script>標簽放在盡可能接近<body> 標簽底部的位置,盡量減少對整個頁面下載的影響。例如：
- <html>
- <head>
- <title>Script Example</title>
- <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css">
- </head>
- <body>
- <p>Hello world!</p>
- <-- Example of recommended script positioning -->
- <script type="text/javascript" src="file1.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="file2.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="file3.js"></script>
- </body>
- </html>
此代碼展示了所推薦的<script>標簽在 HTML 文件中的位置。盡管腳本下載之間互相阻塞,但頁面已經(jīng) 下載完成并且顯示在用戶面前了,進入頁面的速度不會顯得太慢。這就是上面提到的將JS放到底部。
另外，Yahoo! 為他的“Yahoo! 用戶接口(Yahoo! User Interface,YUI)”庫創(chuàng)建一個“聯(lián)合句柄”,這是通過他 們的“內(nèi)容投遞網(wǎng)絡(Content Delivery Network,CDN)”實現(xiàn)的。任何一個網(wǎng)站可以使用一個“聯(lián)合句柄”URL 指出包含 YUI 文件包中的哪些文件。例如,下面的 URL 包含兩個文件:
- <script type="text/javascript" src="http://yui.yahooapis.com/combo?2.7.0/build/yahoo/yahoo-min.js&2.7.0/build/event/event-min.js"></script>
此 URL 調(diào)用 2.7.0 版本的 yahoo-min.js 和 event-min.js 文件。這些文件在服務器上是兩個分離的文件,但是 當服務器收到此 URL 請求時,兩個文件將被合并在一起返回給客戶端。通過這種方法,就不再需要兩個 <script>標簽(每個標簽加載一個文件),一個<script>標簽就可以加載他們。這是在HTML頁面包含多個外部Javascript的***方法。
Noblocking Scripts 非阻塞腳本
上述是頁面初始狀態(tài)包含多個Javascript腳本加載的***方法。Javascript傾向于阻塞瀏覽器某些處理過程，如http請求和界面刷新，這是開發(fā)者面臨的最顯著性能問題。保持Javascript文件短小，并限制http請求的數(shù)量，只是創(chuàng)建反應迅速的網(wǎng)頁應用***步。
但諸如大型網(wǎng)頁有大量的Js代碼，保持源碼短小并不總是一種***選擇。So，非阻塞腳本應運而生，我們需要的是向頁面中逐步添加javascript，某種程度上而言不會阻塞瀏覽器。
而非阻塞腳本的關鍵在于，等頁面完成加載之后，再加載Javascript源碼，這意味著在window的load事件發(fā)出之后開始下載代碼。
相關解釋：
window 的load事件只會在頁面載入完畢后觸發(fā)一次且僅一次。
window.onload=function(){}必須等待網(wǎng)頁中所有的內(nèi)容加載完畢后 ( 包括元素的所有關聯(lián)文件，例如圖片 ) 才能執(zhí)行，即Javascript此時才可以訪問頁面中的任何元素。
如下述幾種方法：
Deferred Scripts 延期腳本
Html4為<script>標簽定義了一個擴展屬性：defer。
這個defer屬性指明元素中所包含的腳本不打算修改DOM，因此代碼可以稍后執(zhí)行。defer屬性只被Internet Explorer 4+和Firefox 3.5+支持，它不是一個理想的跨瀏覽器解決方案。在其他瀏覽器上，defer屬性將被忽略。所以，<script>標簽會按照正常默認方式處理，即是會造成阻塞。如果得到各個主流瀏覽器的支持，這仍是一種有效的解決方式。
- <script type="text/javascript" src="file1.js" defer></script>
一個帶有defer屬性的<script>標簽可以放置在文檔的任何位置，它會在被解析時啟動下載，直到DOM加載完成（在onload事件句柄被調(diào)用之前）。當一個defer的Javascript文件被下載時，它不會阻塞瀏覽器的其他處理過程，所以這些文件可以與其他資源一起并行下載。
可以使用下述代碼測試瀏覽器是否支持defer屬性：
- <html>
- <head>
- <title>Script Defer Example</title>
- </head>
- <body>
- <script defer> alert("defer");</script>
- <script> alert("script"); </script>
- <script> window.onload = function(){ alert("load");}; </script>
- </body>
- </html>
如果瀏覽器不支持defer，那么彈出的對話框的順序是“defer”，“script”，“load”。
如果瀏覽器支持defer，那么彈出的對話框的順序是“script”，“load”，“defer”。
Dynamic Script Elements 動態(tài)腳本元素
DOM允許我們使用Javascript動態(tài)創(chuàng)建HTML的幾乎所有文檔內(nèi)容，一個新的<script>元素可以非常容易的通過標準DOM創(chuàng)建：
- var script = document.createElement ("script");
- script.type = "text/javascript";
- script.src = "file1.js";
- document.body.appendChild(script);
新的<script>元素加載file1.js源文件。此文件當元素添加到頁面后立刻開始下載。此技術的重點在于：無論在何處啟動下載，文件的下載和運行都不會阻塞其他頁面處理過程。
當文件使用動態(tài)腳本節(jié)點下載時，返回的代碼通常立即執(zhí)行（除了Firefox和Opera，它們將等待此前的所有動態(tài)腳本節(jié)點執(zhí)行完畢）。
大多數(shù)情況下，我們希望調(diào)用一個函數(shù)就可以實現(xiàn)Javascript文件的動態(tài)下載。下面的函數(shù)封裝實現(xiàn)了標準實現(xiàn)和IE實現(xiàn)：
- function loadScript(url, callback){
- var script = document.createElement ("script") ;
- script.type = "text/javascript";
- if (script.readyState){ //IE
- script.onreadystatechange = function(){
- if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
- script.onreadystatechange = null;
- callback();
- }
- };
- }
- else { //Others
- script.onload = function(){ callback();
- };
- }
- script.src = url;
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
- }
- loadScript("file1.js", function(){ //調(diào)用
- alert("File is loaded!");
- });
此函數(shù)接受兩個參數(shù)：Javascript文件的Url和一個當Javascript接收完成時觸發(fā)的回調(diào)函數(shù)。屬性檢查用于決定監(jiān)視哪種事件。***一步src屬性，并將javascript文件添加到head。
動態(tài)腳本加載是非阻塞Javascript下載中最常用的模式，因為它可以跨瀏覽器，而且簡單易用。
XMLHttpRequest Script Injection XHR腳本注入
另一個以非阻塞方式獲得腳本的方法是使用XMLHttpRequest(XHR)對象將腳本注入到頁面中。此技術首先創(chuàng)建一個XHR對象，然后下載Javascript文件，接著用一個動態(tài)<script>元素將Javascript代碼注入頁面?？磀emo：
- var xhr = new XMLHttpRequest();
- xhr.open("get", "file1.js", true);
- xhr.onreadystatechange = function(){
- if (xhr.readyState == 4){
- if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status == 304){ // 檢查http狀態(tài)碼
- var script = document.createElement("script");
- script.type = "text/javascript";
- script.text = xhr.responseText;
- document.body.appendChild(script);
- }
- }
- };
- xhr.send(null);
此代碼向服務器發(fā)送一個獲取file1.js的文件get請求。onreadystatechange事件處理函數(shù)檢查readyState是不是4，然后檢查http狀態(tài)碼是不是有效（200表示確定客戶端請求已成功，2xx表示有效回應，304表示一個緩存響應）。如果收到一個有效響應，那么就創(chuàng)建一個新的<script>元素，將它的文本屬性設置為從服務器接收到的responseText字符串。這樣做實際上會創(chuàng)建一個帶有內(nèi)聯(lián)代碼的<script>元素，一旦新的<script>元素被添加到文檔，代碼將被執(zhí)行，并準備使用。
此方法的優(yōu)點是兼容性佳，且你可以下載不立即執(zhí)行的Javascript代碼。由于代碼返回在<script>標簽之外，它下載后不會自動執(zhí)行，這使得你可以推遲執(zhí)行。
此方法的確定是受到瀏覽器同源限制，Javascript文件必須與頁面放置在同一個域內(nèi)，不能從CDN(內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡Content Delivery Network)下載。正因為這個原因，大型網(wǎng)頁通常不采用XHR腳本注入技術。
Recommended Noblocking Pattern 推薦的非阻塞模式
推薦的向頁面加載大量Javascript的方法分為兩個步驟：
•***步，包含動態(tài)加載Javascript所需的代碼，然后加載頁面初始化所需的除了Javascript之外的部分。這部分代碼盡量小，可能只包含loadScript()函數(shù)，它的下載和運行非常迅速，不會對頁面造成很大干擾。
•第二步，當初始代碼準備好之后，用它來加載其余的Javascript。
例如：
- <script type="text/javascript" src="loader.js">
- </script> <script type="text/javascript">
- loadScript("the-rest.js", function(){
- Application.init();
- });
- </script>
將此代碼放置在body的關閉標簽</body>之前。這樣做的好處是，首先，這樣確保Javascript運行不會影響其他頁面的其他部分顯示。其次，當?shù)诙糠諮avascript文件完成下載，所有應用程序所必須的DOM已經(jīng)創(chuàng)建完畢，并做好被訪問的準備，避免使用額外的事件處理（如window.onload）來得知頁面是否已經(jīng)準備好了。
另一個選擇是直接將loadScript()函數(shù)嵌入在頁面中，這可以減少一個http請求的開銷。例如：
- <script type="text/javascript">
- function loadScript(url, callback){
- var script = document.createElement ("script");
- script.type = "text/javascript";
- if (script.readyState){ //IE script.onreadystatechange = function(){
- if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
- script.onreadystatechange = null;
- callback();
- }
- };
- } else { //Others
- script.onload = function(){
- callback();
- };
- }
- script.src = url;
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
- }
- loadScript("the-rest.js", function(){
- Application.init();
- });
- </script>
一旦頁面初始化代碼下載完成，還可以使用loadScript()函數(shù)加載頁面所需的額外功能函數(shù)。
介紹一個通用的工具，Yahoo! Search的Ryan Grove創(chuàng)建了LazyLoad庫（參見：http://github.com/rgrove/lazyload/ ）。LazyLoad是一個強大的loadScript()函數(shù)。LazyLoad精縮之后只有大約1.5KB。用法舉例如下：
- <script type="text/javascript" src="lazyload-min.js"></script>
- <script type="text/javascript">
- LazyLoad.js("the-rest.js", function(){
- Application.init();
- });
- </script>
Summary 總結
- 將所有<script>標簽放置在頁面底部，緊靠關閉標簽</body>的上方。此方法可以保證頁面在腳本運行之前完成解析。
- 將腳本成組打包。頁面的<script>標簽越少，頁面的加載速度就越快，響應也更迅速。不論外部腳本文件還是內(nèi)聯(lián)代碼都是如此。
- 有幾種方法可以使用非阻塞方式下載Javascript：
- 為<script>標簽添加defer屬性
- 動態(tài)創(chuàng)建<script>元素，用它下載并執(zhí)行代碼
- 用XHR對象下載代碼，并注入到頁面
通過上述策略，可以極大提高那些使用Javascript代碼的網(wǎng)友應用的實際性能。
參考書籍《高性能Javascript》。
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