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Web性能API——帮你分析Web前端性能

| 作者 邵思华 关注 3 他的粉丝 发布于 2015年6月5日. 估计阅读时间: 10 分钟 | QCon上海2018 关注大数据平台技术选型、搭建、系统迁移和优化的经验。

开发一个现代化的互联网网站是一项复杂的任务,需要各种职能的密切合作以应对用户日新月异的需求。其中,网页的性能直接决定了用户的体验,而随着新型客户端浏览设备的出现与网站功能的日益复杂化,对于性能的专注也达到了前所未有的高度。

传统的网站性能监测通常有以下几种方式:

  • 借助传统的开发者工具查看网络请求,例如浏览器的F12工具、FiddlerCharles等等。基本方式是通过追踪HTTP请求与响应的时间,以图形的方式列出所有资源的下载情况。这种方式依赖于人为操作,难以实现批量测试与统计。
  • 使用侵入式的JavaScript代码检测DOM事件的发生时间。例如DOMContentLoaded和document.onreadystatechange等等。这种方式会在页面中引入额外的代码,加重了开发者与测试人员的负担,还有可能因为检测代码本身的潜在问题影响页面的性能。
  • 使用第三方的服务与工具,例如WebPagetestPingdom等等,这些服务通常能够实现在不同浏览器和不同地域进行测试,并且为用户提供一些优化建议。但某些服务需要排队等待,并且多次测试结果之间往往区别较大。第一条方式的问题也同样存在。

除此之外,以上各种方式的测量指标都比较单一,基本只能起到计时和流量计算的作用。对于其它一些指标,例如电池状态等无能为力。并且难以实现自动化,以及在持续集成流程中统计测试结果。

W3C Web性能工作小组与各浏览器厂商都已认识到性能对于web开发的重要性,为了解决当前性能测试的困难,W3C推出了一套性能API标准,各种浏览器对这套标准的支持如今也逐渐成熟起来。这套API的目的是简化开发者对网站性能进行精确分析与控制的过程,最终实现性能的提高。其中还包括了一些新协议与HTML元素的提议,目的是让内容的展现更快、更加优化。

性能API示例

整套标准包含了10余种API,各自针对性能检测的某个方面。为了保证整套标准的质量与互操作性,W3C按照惯例对它们应用了规范成熟度流程,这些API各自处于流程的不同阶段。在下图中可以看到它们当前的进展:

以下将通过简单的示例介绍目前已属于W3C推荐标准(REC)的三个API。

Navigation Timing (导航计时)

Navigation Timing API能够帮助网站开发者检测真实用户数据(RUM),例如带宽、延迟或主页的整体页面加载时间。开发者可以用以下JavaScript代码检测页面的性能:

varpage = performance.timing,
plt = page.loadEventStart - page.navigationStart,
console.log(plt);
// Page load time (PTL) output for specific browser/user in ms

需要注意的是,Navigation Timing的目的是用于分析页面整体性能指标。如果要获取个别资源(例如JS、图片)的性能指标,请使用Resource Timing API。

W3C刚刚宣布了Navigation Timing 2,它将替代之前的版本。

High Resolution Timing(高精度计时)

该API规范所定义的JavaScript接口能够提供精确到微秒级的当前时间,并且不会受到系统时钟偏差或调整的影响。对于性能分析来说,精确的测量结果意义重大。

varperf = performance.now();
// console output 439985.4570000316

Page Visibility (页面可见性)

通过这一规范,网站开发者能够以编程方式确定页面的当前可见状态,从而使网站能够更有效地利用电源与CPU。

当页面获得或失去焦点时,文档对象的visibilitychange事件便会被触发。

document.addEventListener('visibilitychange', function(event){if(document.hidden){// Page currently hidden.}else{// Page currently visible.}});

这一事件对于了解页面的可见状态十分有用,举例来说,用户可能会同时打开多个浏览器标签,而你希望只在用户显示你的网站页面时才进行某些操作(比如播放一段音频文件、或是执行一段JavaScript动画),就可以通过这一事件进行触发。对于移动设备来说,如果用户在某个标签中打开了你的网站,但正在另一个标签中浏览其它内容时,这一特性能够节省该设备的电池消耗。(虽然对于你的网站性能来说意义不大……)

其它部分API功能简介

  • Resource Timing(资源计时)——对单个资源(如图片)的计时,可以对细粒度的用户体验进行检测。
  • Performance Timeline(性能时间线)——以一个统一的接口获取由Navigation Timing、Resourcing Timing和User Timing所收集的性能数据。
  • Battery Status(电池状态)——能够检测当前设备的电池状态,例如是否正在充电、电量等级等等。可以根据当前电量决定是否显示某些内容(例如视频、动画等等),对于移动设备来说非常实用。
  • User Timing(用户计时)——可以对某段代码、函数进行自定义计时,以了解这段代码的具体运行时间,类似于stop watch的作用。
  • Beacon(灯塔)——可以将分析结果或诊断代码发送给服务器,它采用了异步执行的方式,因此不会影响页面中其它代码的运行。对于收集测试结果并进行统计分析来说是一种十分便利的工具。
  • Animation Timing(动画计时) - 通过requestAnimationFrame函数让浏览器精通地控制动画的帧数,能够有效地配合显示器的刷新率,提供更平滑的动画效果,减少对CPU和电池的消耗。
  • Resource Hits(资源提示) - 通过html属性指定资源的预加载,例如在浏览相册时能够预先加载下一张图片,加快翻页的显示速度。
  • Frame Timing(帧计时)——通过一个接口获取与帧相关的性能数据,例如每秒帧数和TTF。该标准目前尚未被支持。
  • Navigation Error Logging(导航错误日志记录)——通过一个接口存储及获取与某个文档的导航相关的错误记录。该标准目前尚未被支持。

浏览器支持

下表列举了当前主流浏览器对性能API的支持,其中标注星号的内容并非来自于Web性能工作小组。

规范 Internet Explorer Firefox Chrome Safari Opera iOS Safari Android
Navigation Timing 9 31 全部 8 26 8 (不包括 8.1) 4.1
High Resolution Timing 10 31 全部 8 26 8 (不包括 8.1) 4.4
Page Visibility 10 31 全部 7 26 7.1 4.4
Resource Timing 10 34 全部 - 26 - 4.4
Battery Status* - 31 (部分支持) 38 - 26 - -
User Timing 10 - 全部 - 26 - 4.4
Beacon - 31 39 - 26 - -
Animation Timing 10 31 全部 6.1 26 7.1 4.4
Resource Hints - - 仅限Canary版 - - - -
Frame Timing - - - - - - -
Navigation Error Logging - - - - - - -
WebP* - - 全部 - 26 - 4.1
Picture element and srcset attribute * - - 38 - 26 - -

其它

DZone.com在《Performance & Monitoring 2015》这份白皮书中专门介绍了性能API以及W3C所推荐的新协议、标准及HTML元素,并提供了简单的示例。可以在这里下载完整的白皮书(需要注册)。本文中的示例代码即来自于该白皮书。

如果想了解有关Web性能API的更多内容,可以参考W3C官方文档或这篇博客


感谢徐川对本文的审校。

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