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要比較兩個(gè)函數(shù)哪個(gè)性能更好，一個(gè)直觀且公平的方法就是計(jì)算兩個(gè)函數(shù)分別執(zhí)行完的時(shí)間。

良好的性能更容易好的用戶體驗(yàn)，而好的用戶體驗(yàn)更能留住用戶。研究表明，由于性能問(wèn)題，在88%的在線消費(fèi)者對(duì)用戶體驗(yàn)不滿意后，他們不太可能會(huì)二次使用。

這也是為什么要提高性能的一個(gè)重要原因。特別是使用 JS 開(kāi)發(fā)時(shí)，編寫(xiě)的每一行 JS 都可能會(huì)阻塞DOM，因?yàn)樗菃尉€程語(yǔ)言。

本次分享，我們主要介紹如何計(jì)算函數(shù)的性能。

Performance.now

Performance是一個(gè)做前端性能監(jiān)控離不開(kāi)的API，最好在頁(yè)面完全加載完成之后再使用，因?yàn)楹芏嘀当仨氃陧?yè)面完全加載之后才能得到。最簡(jiǎn)單的辦法是在window.onload事件中讀取各種數(shù)據(jù)。

performance.now()方法返回一個(gè)精確到毫秒的 DOMHighResTimeStamp 。

根據(jù) MDN :

這個(gè)時(shí)間戳實(shí)際上并不是高精度的。為了降低像Spectre這樣的安全威脅，各類(lèi)瀏覽器對(duì)該類(lèi)型的值做了不同程度上的四舍五入處理。(Firefox從Firefox 59開(kāi)始四舍五入到2毫秒精度)一些瀏覽器還可能對(duì)這個(gè)值作稍微的隨機(jī)化處理。這個(gè)值的精度在未來(lái)的版本中可能會(huì)再次改善;瀏覽器開(kāi)發(fā)者還在調(diào)查這些時(shí)間測(cè)定攻擊和如何更好的緩解這些攻擊。

因?yàn)?，要?jì)算一個(gè)函數(shù)的執(zhí)行時(shí)間，分別比較函數(shù)執(zhí)行前和執(zhí)行后的兩次 performance.now()的值即可，如下所示：

const t0 = performance.now(); 
for (let i = 0; i < array.length; i++)  
{ 
  // some code 
} 
const t1 = performance.now(); 
console.log(t1 - t0, 'milliseconds'); 

在這里，我們可以看到 Firefox 中的結(jié)果與 Chrome 完全不同。這是因?yàn)閺陌姹?0開(kāi)始，F(xiàn)irefox 將performance API的精度降低到2ms。

performance API 不當(dāng)當(dāng)只有返回時(shí)間戳這個(gè)功能，還有很多實(shí)用方法，大家可以根據(jù)需要到 MDN 查詢相關(guān)的文檔。

然而，對(duì)于我們的用例，我們只想計(jì)算單個(gè)函數(shù)的性能，因此時(shí)間戳就足夠了。

performance.now() 和 Date.now一樣嗎?

你可能會(huì)想，嘿，我也可以使用Date.now來(lái)做?

是的，你可以，但這有缺點(diǎn)。

Date.now返回自Unix紀(jì)元(1970-01-01T00：00：00Z)以來(lái)經(jīng)過(guò)的時(shí)間(以毫秒為單位)，并取決于系統(tǒng)時(shí)鐘。這不僅意味著它不夠精確，而且還不總是遞增。WebKit工程師(Tony Gentilcore)的解釋如下：

基于系統(tǒng)時(shí)間的日期可能不太會(huì)被采用，對(duì)于實(shí)際的用戶監(jiān)視也不是理想的選擇。大多數(shù)系統(tǒng)運(yùn)行一個(gè)守護(hù)程序，該守護(hù)程序定期同步時(shí)間。通常每15至20分鐘將時(shí)鐘調(diào)整幾毫秒。以該速率，大約10秒間隔的1%將是不準(zhǔn)確的。

Performance.mark 和 Performance.measure

除了Performance.now函數(shù)外，還有一些函數(shù)可以讓我們度量代碼不同部分的時(shí)間，并將它們作為性能測(cè)試工具(如Webpagetest)中的自定義度量。

Performance.mark

先來(lái)看看MDN中關(guān)于mark方法的定義:

• The mark() method creates a timestamp in the browser's performance entry buffer with the given name.

這段話可以分解出三個(gè)關(guān)鍵詞。首先timestamp，這里的timestamp指的是高精度時(shí)間戳(千分之一毫秒)，其次是performance entry buffer。

performance entry buffer指的是存儲(chǔ)performance實(shí)例對(duì)象的區(qū)域，初始值為空。

最后就是given name，表示生成的每一個(gè)timestamp都有相應(yīng)的名稱(chēng)。

所以這句話就可以理解成，在瀏覽器的performance entry buffer中，根據(jù)名稱(chēng)生成高精度時(shí)間戳。也就是很多人說(shuō)過(guò)的**“打點(diǎn)”**。

就像Performance.now一樣，此函數(shù)的精度分?jǐn)?shù)高達(dá)5µs。

performance.mark('name'); 

標(biāo)記 的 performance entry將具有以下屬性值:

• entryType - 設(shè)置為 "mark".
• name - 設(shè)置為mark被創(chuàng)建時(shí)給出的 "name"
• startTime - 設(shè)置為 mark() 方法被調(diào)用時(shí)的 timestamp 。
• duration - 設(shè)置為 "0" (標(biāo)記沒(méi)有持續(xù)時(shí)間).

Performance.measure

同樣先來(lái)看看 MDN 上關(guān)于 measure 的定義:

這段定義和上面 mark 的定義有些類(lèi)似，其最核心的不同點(diǎn)在于這句話 between two specified marks。所以measure是指定兩個(gè)mark點(diǎn)之間的時(shí)間戳。如果說(shuō)mark可以理解為**"打點(diǎn)"的話，measure就可以理解為"連線"**。

performance.measure(name, startMark, endMark); 

計(jì)算兩個(gè)mark之間的時(shí)長(zhǎng)，創(chuàng)建一個(gè)DOMHighResTimeStamp保存在資源緩存數(shù)據(jù)中，可通過(guò)performance.getEntries()等相關(guān)接口獲取。

• entryType 為字符串 measure
• name 為創(chuàng)建時(shí)設(shè)置的值
• startTime為調(diào)用 measure 時(shí)的時(shí)間
• duration為兩個(gè) mark 之間的時(shí)長(zhǎng)

從導(dǎo)航開(kāi)始測(cè)量

performance.measure('measure name'); 

導(dǎo)航開(kāi)始到標(biāo)記

performance.measure('measure name', undefined, 'mark-2'); 

從標(biāo)記到標(biāo)記

performance.measure('measure name', 'mark-1', 'mark-2'); 

資源性能數(shù)據(jù)

從 performance entry buffer 獲取數(shù)據(jù)

在上面的函數(shù)中，總是提到結(jié)果存儲(chǔ)在performance entry buffer，但是如何訪問(wèn)其中的內(nèi)容呢?

performance API有3個(gè)函數(shù)可以用來(lái)訪問(wèn)該數(shù)據(jù)：

performance.getEntries()

獲取一組當(dāng)前頁(yè)面已經(jīng)加載的資源PerformanceEntry對(duì)象。接收一個(gè)可選的參數(shù)options進(jìn)行過(guò)濾，options支持的屬性有name，entryType，initiatorType。

let entries = window.performance.getEntries(); 

performance.getEntriesByName

根據(jù)參數(shù)name，type獲取一組當(dāng)前頁(yè)面已經(jīng)加載的資源數(shù)據(jù)。name的取值對(duì)應(yīng)到資源數(shù)據(jù)中的name字段，type取值對(duì)應(yīng)到資源數(shù)據(jù)中的entryType字段。

let entries = window.performance.getEntriesByName(name, type); 

performance.getEntriesByType

根據(jù)參數(shù)type獲取一組當(dāng)前頁(yè)面已經(jīng)加載的資源數(shù)據(jù)。type取值對(duì)應(yīng)到資源數(shù)據(jù)中的entryType字段。

var entries = window.performance.getEntriesByType(type); 

結(jié)合事例：

performance.mark('mark-1'); 
// some code 
performance.mark('mark-2') 
performance.measure('test', 'mark-1', 'mark-2') 
console.log(performance.getEntriesByName('test')[0].duration); 

Console.time

這個(gè) API確實(shí)易于使用。當(dāng)需要統(tǒng)計(jì)一段代碼的執(zhí)行時(shí)間時(shí)，可以使用console.time方法與console.timeEnd方法，其中console.time方法用于標(biāo)記開(kāi)始時(shí)間，console.timeEnd方法用于標(biāo)記結(jié)束時(shí)間，并且將結(jié)束時(shí)間與開(kāi)始時(shí)間之間經(jīng)過(guò)的毫秒數(shù)在控制臺(tái)中輸出。這兩個(gè)方法的使用方法如下所示。

console.time('test'); 
for (let i = 0; i < array.length; i++) { 
  // some code 
} 
console.timeEnd('test'); 

輸出的結(jié)果與Performance API非常相似。

console.time的優(yōu)點(diǎn)是易于使用，因?yàn)樗恍枰謩?dòng)計(jì)算兩個(gè)時(shí)間戳之間的差。

減少時(shí)間精度

如果在不同的瀏覽器中使用上面提到的 api 測(cè)量函數(shù)，你可能會(huì)注意到結(jié)果是不同的。

這是由于瀏覽器試圖保護(hù)用戶免受時(shí)序攻擊(timing attack)和指紋采集(Fingerprinting )，如果時(shí)間戳過(guò)于準(zhǔn)確，黑客可以使用它們來(lái)識(shí)別用戶。

例如，F(xiàn)irefox等瀏覽器試圖通過(guò)將精度降低到2ms(版本60)來(lái)防止這種情況發(fā)生。

注意事項(xiàng)

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道了要測(cè)量JavaScript函數(shù)的速度所需方法。但是，最好還要避免一些陷阱：

分而治之

開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們可能會(huì)我發(fā)現(xiàn)有些模塊執(zhí)行速度很慢，但是我們不知道具體問(wèn)題出在哪里。解決一個(gè)方法是，使用上面提到的這些函數(shù)來(lái)測(cè)量它，而不是胡亂猜測(cè)代碼的哪一部分比較慢。

要對(duì)其進(jìn)行跟蹤，首先將console.time語(yǔ)句放在執(zhí)行比較慢的代碼塊周?chē)?。然后測(cè)量它們不同部分的表現(xiàn)。如果一個(gè)比另一個(gè)慢，那就繼續(xù)往下走，直到發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在。

注意輸入值

在實(shí)際應(yīng)用中，給定函數(shù)的輸入值可能會(huì)發(fā)生很大變化。僅針對(duì)任意隨機(jī)值測(cè)量函數(shù)的速度并不能提供我們可以實(shí)際使用的任何有價(jià)值的數(shù)據(jù)。

確保使用相同的輸入值運(yùn)行代碼。

多次運(yùn)行該函數(shù)

假設(shè)你有一個(gè)函數(shù)，它的功是遍歷一個(gè)數(shù)組，對(duì)數(shù)組的每個(gè)值進(jìn)行一些計(jì)算，然后返回一個(gè)帶有結(jié)果的數(shù)組。你想知道是forEach循環(huán)還是簡(jiǎn)單的for循環(huán)性能更好。

function testForEach(x) { 
  console.time('test-forEach'); 
  const res = []; 
  x.forEach((value, index) => { 
    res.push(value / 1.2 * 0.1); 
  }); 
 
  console.timeEnd('test-forEach') 
  return res; 
} 
 
function testFor(x) { 
  console.time('test-for'); 
  const res = []; 
  for (let i = 0; i < x.length; i ++) { 
    res.push(x[i] / 1.2 * 0.1); 
  } 
 
  console.timeEnd('test-for') 
  return res; 
} 

然后這樣測(cè)試它們：

const x = new Array(100000).fill(Math.random()); 
testForEach(x); 
testFor(x); 

如果在 Firefox 中運(yùn)行上述函數(shù)，結(jié)果：

看起來(lái)forEach慢多了，對(duì)吧?

那如果是相同的輸入，運(yùn)行兩次呢：

testForEach(x); 
testForEach(x); 
testFor(x); 
testFor(x); 

如果我們第二次調(diào)用forEach測(cè)試，它的執(zhí)行效果和for循環(huán)一樣好?？紤]到初始值較慢，在一些性能要求極高的項(xiàng)目，可能就不適合使用forEach。

在多個(gè)瀏覽器中測(cè)試

如果我們?cè)贑hrome中運(yùn)行上述代碼，結(jié)果又會(huì)不一樣：

這是因?yàn)镃hrome和Firefox具有不同的JavaScript引擎，它們具有不同類(lèi)型的性能優(yōu)化。

在本例中，F(xiàn)irefox 在對(duì)相同輸入的forEach進(jìn)行優(yōu)化方面做得更好。

for在兩個(gè)引擎上的性能都更好，因此在一些性能要求極高的項(xiàng)目就需要使用for循環(huán)。

這是為什么要在多個(gè)引擎中進(jìn)行測(cè)量的一個(gè)很好的例子。如果僅使用Chrome進(jìn)行測(cè)量，你可能會(huì)得出結(jié)論，與for相比，forEach并不那么糟糕。

限制的 CPU

我們?cè)诒镜販y(cè)試值是不能代表用戶在瀏覽器使用的情況，因?yàn)?我們開(kāi)發(fā)的電腦一般都會(huì)比大部分的用戶好很多。

瀏覽器有一個(gè)特性可以限制CPU性能，我們通過(guò)設(shè)置可以更貼切一些真實(shí)情況。

總結(jié)

在本文中，我們看到了一些JavaScript API，我們可以使用它們來(lái)衡量性能，以及如何在真實(shí)的項(xiàng)目中使用它們。對(duì)于簡(jiǎn)單的測(cè)量，我發(fā)現(xiàn)使用console.time更容易。如果要將測(cè)量與性能測(cè)量工具集成在一起，則可能需要使用performance.mark和performance.measure。

譯者：前端小智 作者：Felix Gerschau 來(lái)源：felixgerschau 原文：https://felixgerschau.com/measuring-the-performance-of-java-script-functions

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