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完整攻略！让你的网页加载时间降低到 1s 内！

开发测试干货 2016-10-25 11:10 15889

一篇文章有十多个gif图，加载花费的时间10-20秒之长，加载消耗的流量几十M之多，严重影响了用户体验！

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还记得图片延迟加载方案那篇博文吗？当初分析了`定宽高值`和`定宽高比`这两种常见的图片延迟加载场景，也介绍了他们的应对方案，还做了一点技术选型的工作。

经过一段时间的项目实践，在先前方案的基础上又做了很多深入的优化工作。最终将好奇心日报的网页打开速度将降低到了1s内，Web端和Mobile端加载3屏数据消耗的流量也大幅降低。

模拟WIFI条件下的网页加载

该篇文章结合具体的项目实践，将围绕如何更快的访问网页展开，细化到具体的技术方案，以及实践中可能遇到的坑，希望对大家有一定的启发和帮助。

为什么要优化网页加载速度？

好奇心日报无论是设计还是内容都追求高品质，于是丰富的图文混合成了标配：首页的banner图，文章详情页的配图，研究所有趣的gif图等等。
特别严重的时候，一篇文章有十多个gif图，加载花费的时间10-20秒之长，加载消耗的流量几十M之多，严重影响了用户体验！尤其是Mobile端，一寸流量一寸金；3-5s打不开页面，用户都会直接逃离。所以网页加载速度优化势在必行！

我们都知道一个网页的加载流程大致如下：
1、解析HTML结构。
2、加载外部脚本和样式表文件。
3、解析并执行脚本代码。// 部分脚本会阻塞页面的加载
4、DOM树构建完成。//DOMContentLoaded 事件
5、加载图片等外部文件。
6、页面加载完毕。//load 事件
一句话就是：请求HTML，然后顺带将HTML依赖的JS/CSS/iconfont等其他资源一并请求过来。
那么优化网页的加载速度，最本质的方式就是：减少请求数量与减小请求大小。

减少请求数量

1、将小图标合并成sprite图或者iconfont字体文件
2、用base64减少不必要的网络请求
3、图片延迟加载
4、JS/CSS按需打包
5、延迟加载ga统计
6、等等...

减小请求大小

1、JS/CSS/HTML压缩
2、gzip压缩
3、JS/CSS按需加载
4、图片压缩，jpg优化
5、webp优化 & srcset优化
6、等等...

JS/CSS按需打包和JS/CSS按需加载是两个不同的概念：
JS/CSS按需打包是预编译发生的事情，保证只打包当前页面相关的逻辑。
JS/CSS按需加载是运行时发生的事情，保证只加载当前页面第一时间使用到的逻辑。

接下来我们将结合两个本质的优化方式介绍具体的实践方法。

如何减少请求数量？

1、合并图标，减少网络请求

合并图标是减少网络请求的常见的优化手段，网页中的小图标特征是体积小、数量多，而浏览器同时发起的并行请求数量又是有限制的，所以这些小图标会严重的影响网页的加载速度，阻碍关键内容的请求和呈现

sprite图

合并sprite图是慢工细活儿，并没有特别大的技术含量，但却是每个前端开发都必须掌握的技术。
刚入门的前端直接手动切图拼图即可。
经验丰富的前端可以尝试利用构建工具实现自动化，推荐使用。gulp.spritesmith插件。

// 构建视图文件
gulp.task('sprites', function() {
    var spriteData = gulp.src(config.src)
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(newer(config.imgDest))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(spritesmith({
            cssName: 'sprites.css',
            imgName: 'sprites.png',
            cssTemplate: path.resolve('./gulp/lib/template.css.handlebars')
        }));

    var imgStream = spriteData.img
        .pipe(buffer())
        .pipe(gulp.dest(config.imgDest));

    var cssStream = spriteData.css
        .pipe(gulp.dest(config.cssDest));

    return merge([imgStream, cssStream]);
});

sprite图不适合无线端的响应式场景，所以越来越作为一个备用方案。

iconfont字体文件

iconfont字体文件是用字体编码的形式来实现图标效果，既然是文字，那就可以随意设置颜色设置大小，相对来说比sprite方案更好。但是它只适用于纯色图标。推荐使用阿里巴巴矢量图标库

2、用base64减少不必要的网络请求

base64码兼容性

上文提到的sprite图和iconfont字体文件，对于有些场景并不适合，比如：
1、小背景图，无法放到精灵图中，通常循环平铺小块来设置大背景。
2、小gif图，无法放到精灵图中，发请求又太浪费。

base64使用场景

注意：cssnano压缩css的时候，对于部分规则的base64 uri不能识别，会出现误伤，如下图，cssnano压缩的时候会将//压缩为/：

cssnano压缩base64

原因是：cssnano会跳过data:image/data:application后面的字符串，但是不会跳过data:img，所以如果你使用的工具生成的是data:img，建议换工具或者直接将其修改为data:image。

3、图片延迟加载

图片是网页中流量占比最多的部分，也是需要重点优化的部分。
图片延迟加载的原理就是先不设置img的src属性，等合适的时机（比如滚动、滑动、出现在视窗内等）再把图片真实url放到img的src属性上。更多内容请移步上一篇博文：图片延迟加载方案

固定宽高值的图片

固定宽高值的图片延迟加载比较简单，因为宽高值都可以设置在css中，只需考虑src的替换问题，推荐使用lazysizes。

// 引入js文件
<script src="lazysizes.min.js" async=""></script>

// 非响应式 例子
<img src="" data-src="image.jpg" class="lazyload" />

// 响应式 例子，自动计算合适的图片
<img
    data-sizes="auto"
    data-src="image2.jpg"
    data-srcset="image1.jpg 300w,
    image2.jpg 600w,
    image3.jpg 900w" class="lazyload" />
// iframe 例子
<iframe frameborder="0"
    class="lazyload"
    allowfullscreen=""
    data-src="//www.youtube.com/embed/ZfV-aYdU4uE">
</iframe>

注意：浏览器解析img标签的时候，如果src属性为空，浏览器会认为这个图片是坏掉的图，会显示出图片的边框，影响市容。

第一块是初始状态，第四块是成功状态，第二块第三块是影响市容的状态

lazysizes延迟加载过程中会改变图片的class：默认lazyload，加载中lazyloading，加载结束：lazyloaded。结合这个特性我们有两种解决上述问题办法：
1、设置opacity:0，然后在显示的时候设置opacity:1。

// 渐现 lazyload
.lazyload,
.lazyloading{
    opacity: 0;
}
.lazyloaded{
    opacity: 1;
    transition: opacity 500ms; //加上transition就可以实现渐现的效果
}

2、用一张默认的图占位，比如1x1的透明图或者灰图。

<img class="lazyload" 
    src="data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAAA
       AACH5BAEKAAEALAAAAAABAAEAAAICTAEAOw==" 
    data-src="真实url" 
    alt="<%= article.title %>">

此外，为了让效果更佳，尤其是文章详情页中的大图，我们可以加上loading效果。

.article-detail-bd {
    .lazyload {
        opacity: 0;
    }
    .lazyloading {
        opacity: 1;
        background: #f7f7f7 url(/images/loading.gif) no-repeat center;
    }
}

固定宽高比的图片

固定宽高比的图片延迟加载相对来说复杂很多，比如文章详情页的图片，由于设备的宽度值不确定，所以高度值也不确定，这时候工作的重心反倒放到了如何确定图片的高度上。
为什么要确定图片的高度呢？因为单个图片的加载是从上往下，所以会导致页面抖动，不仅用户体验很差，而且对于性能消耗很大，因为每次抖动都会触发reflow（重绘）事件，之前的博文网站性能优化之渲染性能也分析过重绘对于性能的消耗问题。

固定宽高比的图片抖动问题，有下列两种主流的方式可以解决：
1、第一种方案使用padding-top或者padding-bottom来实现固定宽高比。优点是纯CSS方案，缺点是HTML冗余，并且对输出到第三方不友好。

<div style="padding-top:75%">
    <img data-src="" alt="" class="lazyload">
<div>

2、第二种方案在页面初始化阶段利用ratio设置实际宽高值，优点是html干净，对输出到第三方友好，缺点是依赖js，理论上会至少抖动一次。

<img data-src="" alt="" class="lazyload" data-ratio="0.75">

那么，这个padding-top: 75%;和data-ratio="0.75"的数据从哪儿来呢？在你上传图片的时候，需要后台给你返回原始宽高值，计算得到宽高比，然后保存到data-ratio上。

好奇心日报采用的第二种方案，主要在于第一种方案对第三方输出不友好：需要对img设置额外的样式，但第三方平台通常不允许引入外部样式。

确定第二种方案之后，我们定义了一个设置图片高度的函数：

// 重置图片高度，仅限文章详情页
function resetImgHeight(els, placeholder) {
    var ratio = 0,
        i, len, width;

    for (i = 0, len = els.length; i < len; i++) {
        els[i].src = placeholder;

        width = els[i].clientWidth; //一定要使用clientWidth
        if (els[i].attributes['data-ratio']) {
            ratio = els[i].attributes['data-ratio'].value || 0;
            ratio = parseFloat(ratio);
        }

        if (ratio) {
            els[i].style.height = (width * ratio) + 'px';
        }
    }
}

我们将以上代码的定义和调用都直接放到了HTML中，就为了一个目的，第一时间计算图片的高度值，降低用户感知到页面抖动的可能性，保证最佳效果。

// 原生代码
<img alt="" 
    data-ratio="0.562500" 
    data-format="jpeg" 
    class="lazyload" 
    data-src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    src="">

// 解析之后的代码
<img alt="" 
    data-ratio="0.562500" 
    data-format="jpeg" 
    class="lazyloaded" 
    data-src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    src="http://img.qdaily.com/uploads/20160807124000WFJNyGam85slTC4H.jpg" 
    style="height: 323.438px;">

我们不仅保存了宽高比，还保存了图片格式，是为了后期可以对gif做进一步的优化。

注意事项

1、避免图片过早加载，把临界值调低一点。在实际项目中，并不需要过早就把图片请求过来，尤其是Mobile项目，过早请求不仅浪费流量，也会因为请求太多，导致页面加载速度变慢。
2、为了最好的防抖效果，设置图片高度的JS代码内嵌到HTML中以便第一时间执行。
3、根据图片宽度设置高度时，使用clientWidth而不是width。这是因为Safari中，第一时间执行的JS代码获取图片的width失败，所以使用clientWidth解决这个问题。

4、JS/CSS按需打包

按需打包是webpack独特的优势，如果有需要通过此种方式来管理模块之间的依赖关系，强烈推荐引入！webpack门槛较高，可以看看我之前的博客：
webpack 入门
 webpack 模块化机制

好奇心日报是典型的多页应用，为了缓存通用代码，我们使用webpack按需打包的同时，还利用webpack的CommonsChunkPlugin 插件抽离出公用的JS/CSS代码，便于缓存，在请求数量和公用代码的缓存之间做了一个很好的平衡。

5、延迟加载ga统计

async & defer属性

html5中给script标签引入了async和defer属性。
带有async属性的script标签，会在浏览器解析时立即下载脚本同时不阻塞后续的document渲染和script加载等事件，从而实现脚本的异步加载。
带有defer属性的script标签，和async拥有类似的功能。并且他们有可以附带一个onload事件<script src="" defer onload="init()">。
async和defer的区别在于：async属性会在脚本下载完成后无序立即执行，defer属性会在脚本下载完成后按照document结构顺序执行。

由于defer和async的兼容性问题，我们通常使用动态创建script标签的方式来实现异步加载脚本，即document.write('<script src="" async></script>');，该方式也可以避免阻塞。

ga统计代码

ga统计代码采用就是动态创建script标签方案。
该方法不阻塞页面渲染，不阻塞后续请求，但会阻塞window.onload事件，页面的表现方式是进度条一直加载或loading菊花一直转。
所以我们延迟执行ga初始化代码，将其放到window.onload函数中去执行，可以防止ga脚本阻塞window.onload事件。从而让用户感受到更快的加载速度。

将ga加载绑定到onload事件上

如何减小请求大小？

1、JS/CSS/HTML压缩

这也是常规手段，就不介绍太多，主要的方式有：
1、通过构建工具实现，比如webpack/gulp/fis/grunt等。
2、后台预编译。
3、利用第三方online平台，手动上传压缩。
无论是第二种还是第三种方式，都有其局限性，第一种方法是目前的主流方式，凭借良好的插件生态，可以实现丰富的构建任务。
在好奇心日报的项目中，我们使用webpack & gulp作为构建系统的基础。

简单介绍一下JS/CSS/HTML压缩方式和一些注意事项

JS压缩

JS压缩：使用webpack的UglifyJsPlugin插件，同时做一些代码检测。

new webpack.optimize.UglifyJsPlugin({
    mangle: {
        except: ['$super', '$', 'exports', 'require']
    }
})

CSS压缩

CSS压缩：使用cssnano压缩，同时使用postcss做一些自动化操作，比如自动加前缀、属性fallback支持、语法检测等。

    var postcss = [
        cssnano({
            autoprefixer: false,
            reduceIdents: false,
            zindex: false,
            discardUnused: false,
            mergeIdents: false
        }),
        autoprefixer({ browers: ['last 2 versions', 'ie >= 9', '> 5% in CN'] }),
        will_change,
        color_rgba_fallback,
        opacity,
        pseudoelements,
        sorting
    ];

HTML压缩

HTML压缩：使用htmlmin压缩HTML，同时对不规范的HTML写法纠正。

// 构建视图文件-build版本
gulp.task('build:views', ['clean:views'], function() {
    return streamqueue({ objectMode: true },
            gulp.src(config.commonSrc, { base: 'src' }),
            gulp.src(config.layoutsSrc, { base: 'src' }),
            gulp.src(config.pagesSrc, { base: 'src/pages' }),
            gulp.src(config.componentsSrc, { base: 'src' })
        )
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(preprocess({ context: { PROJECT: project } }))
        .pipe(gulpif(function(file) {
            if (file.path.indexOf('.html') != -1) {
                return true;
            } else {
                return false;
            }
        }, htmlmin({
            removeComments: true,
            collapseWhitespace: true,
            minifyJS: true,
            minifyCSS: true,
            ignoreCustomFragments: [/<%[\s\S]*?%>/, 
                                    /<\?[\s\S]*?\?>/, 
                                    /<meta[\s\S]*?name="viewport"[\s\S]*?>/]
        })))
        .pipe(gulp.dest(config.dest));
});

某个第三方平台要求<meta name="viewport" content="width=device-width, minimum-scale=1.0, maximum-scale=1.0, initial-scale=1.0, user-scalable=no">必须写成小数点格式，而htmlmin默认会将小数格式化为整数，所以额外添加了排除项：/<meta[\s\S]*?name="viewport"[\s\S]*?>/。到现在都没懂这个第三方平台咋想的！

条件编译

由于好奇心日报项目较多，我们费了很大的心思抽离出前端项目，实现了前后分离。但有些场景下，我们为了将相关代码维护在一个文件中，同时又针对不同项目执行不同的逻辑，这时候，强烈推荐使用 gulp-preprocess插件来实现条件编译。

条件编译

2、gzip压缩

gzip压缩也是比较常规的优化手段。前端并不需要做什么实际的工作，后台配置下服务器就行，效果非常明显。如果你发现你的网站还没有配置gzip，那么赶紧行动起来吧。

gzip压缩原理

如果浏览器支持gzip压缩，在发送请求的时候，请求头中会带有Accept-Encoding:gzip。然后服务器会将原始的response进行gzip压缩，并将gzip压缩后的response传输到浏览器，紧接着浏览器进行gzip解压缩，并最终反馈到网页上。

支持gzip压缩的请求头

gzip压缩效果

那么gzip压缩的效果有多明显呢？保守估计，在已经完成JS/CSS/HTML压缩的基础上，还能降低60-80%左右的大小。

gzip压缩效果

但需要注意，gzip压缩会消耗服务器的性能，不能过度压缩。
所以推荐只对JS/CSS/HTML等资源做gzip压缩。图片的话，托管到第三方的图片建议开启gzip压缩，托管到自己应用服务器的图片不建议开启gzip压缩。

3、JS/CSS按需加载

和前面提到的按需打包不同。
JS/CSS按需打包是预编译发生的事情，保证只打包当前页面相关的逻辑。
JS/CSS按需加载是运行时发生的事情，保证只加载当前页面第一时间使用到的逻辑。

那么怎么实现按需加载呢？好奇心日报使用webpack提供的require及require.ensure方法来实现按需加载，值得一提的是，除了指定的按需加载文件列表，webpack还会自动解析回调函数的依赖及指定列表的深层次依赖，并最终打包成一个文件。

webpack按需加载

上诉代码的实现效果是：只有当点击登录按钮的时候，才会去加载登录相关的JS/CSS资源。资源在加载成功后自动执行。

4、图片压缩，jpg优化

托管到应用服务器的图片压缩

可以手动处理，也可以通过gulp子任务来处理。
手动处理的话，推荐一个网站 tinypng ，虽然是有损压缩，但压缩效果极好。
gulp子任务处理的话，推荐使用gulp-imagemin插件，自动化处理，效果也还不错。

// 图片压缩
gulp.task('images', function() {
    return gulp.src(config.src)
        .pipe(plumber(handleErrors))
        .pipe(newer(config.dest))
        .pipe(logger({ showChange: true }))
        .pipe(imagemin()) // 压缩
        .pipe(gulp.dest(config.dest));
});

托管到第三方平台的图片压缩

比如七牛云平台，他们会有一套专门的方案来对图片压缩，格式转换，裁剪等。只需要在url后面加上对应的参数即可，虽然偶尔会有一些小bug，但整体来说，托管方案比用自家应用服务器方案更优。

改变参数，实现不同程度的压缩

jpg优化

除了对图片进行压缩之外，对透明图床没有要求的场景，强烈建议将png转换为jpg，效果很明显！
如下图，将png格式化为jpg格式，图片相差差不多8倍！

png转jpg，体积相差八倍

再次强调，可以转换成jpg的图片，强烈建议转换成jpg！

5、webp优化 & srcset优化

webp优化

粗略看一眼，卧槽，兼容性这么差，也就安卓浏览器及chrome浏览器对它的支持还算给力。

webp兼容性

另一方面，webp优化能在jpg的基础上再降低近50%的大小。其优化效果明显。此外，如果浏览器支持webpanimation，还能对gif做压缩！

普通图片webp优化

gif图片优化

兼容性差，但效果好！最终好奇心决定尝试一下。
1、判断浏览器对webp及webpanimation的兼容性。
2、如果浏览器支持webp及webpanimation，将其替换成webp格式的图片。

鉴于浏览器对webp的支持比较局限，我们采用渐进升级的方式来优化：对于不支持webp的浏览器，不做处理；对于支持webp的浏览器，将图片src替换成webp格式。
那么如何判断webp兼容性呢？

// 检测浏览器是否支持webp
// 之所以没写成回调，是因为即使isSupportWebp=false也无大碍，但却可以让代码更容易维护
(function() {
    function webpTest(src, name) {
        var img = new Image(),
            isSupport = false,
            className, cls;

        img.onload = function() {
            isSupport = !!(img.height > 0 && img.width > 0);

            cls = isSupport ? (' ' + name) : (' no-' + name);
            className = document.querySelector('html').className
            className += cls;

            document.querySelector('html').className = className.trim();
        };
        img.onerror = function() {
            cls = (' no-' + name);
            className = document.querySelector('html').className
            className += cls;

            document.querySelector('html').className = className.trim();
        };

        img.src = src;
    }

    var webpSrc = 'data:image/webp;base64,UklGRiQAAABXRUJQVlA4IBgAAAAwAQCdASoB\
                AAEAAwA0JaQAA3AA/vuUAAA=',
        webpanimationSrc = 'data:image/webp;base64,UklGRlIAAABXRUJQVlA4WAoAAAA\
                            SAAAAAAAAAAAAQU5JTQYAAAD/////AABBTk1GJgAAAAAAAAAAAA\
                            AAAAAAAGQAAABWUDhMDQAAAC8AAAAQBxAREYiI/gcA';

    webpTest(webpSrc, 'webp');
    webpTest(webpanimationSrc, 'webpanimation');
})();

借鉴modernizr，实现了检测webp/webpanimation兼容性的函数，从代码中可以看出，检测原理就是模拟下载对应格式的图片，在异步函数中可以得到兼容性结果。

接下来就是替换url为webp格式

// 获取webp格式的src
function _getWebpSrc(src) {
    var dpr = Math.round(window.devicePixelRatio || 1),
        ratio = [1, 1, 1.5, 2, 2, 2],
        elHtml = document.querySelector('html'),
        isSupportWebp = (/(^|\s)webp(\s|$)/i).test(elHtml.className),
        isSupportWebpAnimation = (/(^|\s)webpanimation(\s|$)/i).test(elHtml.className),
        deviceWidth = elHtml.clientWidth,
        isQiniuSrc = /img\.qdaily\.com\//.test(src),
        format = _getFormat(src),
        isGifWebp, isNotGifWebp, regDetailImg;

    if (!src || !isQiniuSrc || !format || format == 'webp') {
        return src;
    }

    isNotGifWebp = (format != 'gif' && isSupportWebp);
    isGifWebp = (format == 'gif' && isSupportWebpAnimation);

    // 根据屏幕分辨率计算大小
    src = src.replace(/\/(thumbnail|crop)\/.*?(\d+)x(\d+)[^\/]*\//ig, function(match, p0, p1, p2) {
        if(dpr > 1){
            p1 = Math.round(p1 * ratio[dpr]);
            p2 = Math.round(p2 * ratio[dpr]);

            match = match.replace(/\d+x\d+/, p1 + 'x' + p2)
        }

        return match;
    });

    if(isNotGifWebp || isGifWebp) {
       // 替换webp格式，首页/列表页
        src = src.replace(/\/format\/([^\/]*)/ig, function(match, p1) {
            return '/format/webp';
        });
    }
}

注意事项

1、window的屏幕像素密度不一定是整数，mac浏览器缩放之后，屏幕像素密度也不是整数。所以获取dpr一定要取整：dpr = Math.round(window.devicePixelRatio || 1);。
2、ratio = [1, 1, 1.5, 2, 2, 2]表示：1倍屏使用1倍图，2倍屏使用1.5倍图，3倍屏以上都用2倍图。这儿的规则可以按实际情况来设置。
3、webp优化更适合托管到第三方的图片，简单修改参数就可以获取不同的图片。