《高性能 JavaScript》读书笔记

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2017-02-15
原文链接:segmentfault.com

入手《高性能JavaScript》一周后,终于断断续续看完了。简要说说感受,就是这本书非常薄,非常容易看,认真看的话其实两三个小时就能翻一遍了。这篇文章也是作为一篇阅读笔记,用来记录我在阅读过程中的一些理解与感悟。

乍一看上去,这本书里面有相当一部分内容是非常旧的,很多优化手段在如今高速的网络环境以及先进的浏览器的加持下,视乎已经失去了必要性。然而作为一个有洁癖的人,是无法允许自己的代码“大概差不多就好”,而且我也相信任何一个有追求的人都希望自己的作品是精益求精的,所以这本书仍然有非常大的学习意义。抛开主观,在阅读一些优秀开源库时,看到别人的某些代码非常不理解,在看完这本书以后回想起来才发出感慨,原来人家这么做的目的是为了提升性能。

全书共分为十章内容,以下将按照书本章节的顺序,来逐一撰写我的阅读笔记。

一、加载和执行

把js放在</body>结束标签之前而不是<head></head>标签内部能够避免浏览器阻塞,提升用户体验,已经算是一个常识。这个常识的背后,涉及到了浏览器单进程的概念。

事实上,多数浏览器使用单一进程来处理用户界面(UI)刷新和javascript脚本执行,所以同一时刻只能做一件事。

这里说的用户界面刷新,指的是我们“所能看到的UI”变化(比如点击一个按钮,会出现按钮被按下去的效果)。换句话来说,处理UI就无法处理javascript,反之亦然。所以如果一份运行时间很长的js脚本放在页面顶端,会阻塞之后页面的下载和渲染,给用户的感觉就是“页面一片空白卡死不会动”。

虽然现在网速和浏览器的效率已经得到了巨大的提升,但随着移动端的兴起以及前端框架如VueReact的大量使用,这个问题还是非常值得我们注意的。

二、数据存取

首先对于数据的存取,有以下这么一句关键:

每一个js函数都会带有一个叫做[[Scope]]的内部属性,也就是该函数的作用域链,它决定了哪些数据能被函数访问。

书上详细介绍了作用域链执行上下文活动对象全局对象闭包等概念,在这里就不进行复述了。用我自己理解的话来说,就是一个函数若要使用一个变量,它会从最近的地方,也就是定义在函数内部的局部变量里面去找;若没有找到,则往更远处的全局变量(或者上一级作用域)里面去找。恰恰是这个“找”的过程,产生了性能的问题。书上使用了“解析标识符”来表述“找”这个动作,而js性能恰恰是随着解析标识符深度的增加而降低,所以在最佳实践里,往往是通过把一个较深的变量赋值给一个局部变量,在函数内部直接调用这个局部变量来提升性能。

说完变量,就到了方法。在js中一切皆对象,然而js的对象是基于原型而来,这就引出了一个原型链的概念。与前文关于解析标识符的原理类似,要调用一个对象中的方法,首先会从这个对象实例中查找,若找不到,则会沿着其原型链一步一步由近到远地往上查找,其性能也是随之下降的。

另外,书上也讨论到了关于“嵌套成员”的问题。比如window.location.href,它会先找到window对象,然后查找嵌套于内的location对象,再找到这里面的href属性,前前后后套了多层,在性能上也有着一定的花销。所以在实际的编码过程中,我们更多时候会面对的往往是这种嵌套成员的问题,时刻记得缓存对象成员的值,在执行完毕后利用cacheObj = null的方式释放缓存,可以有效地提高性能,如下例子:

// bad
document.querySelector('.xxx').style.margin = 10 + 'px'
document.querySelector('.xxx').style.padding = 10 + 'px'
document.querySelector('.xxx').style.color = 'pink'

// good
const xxxStyle = document.querySelector('.xxx').style
xxxStyle.margin = 10 + 'px'
xxxStyle.padding = 10 + 'px'
xxxStyle.color = 'pink'
xxxStyle = null

三、浏览器中的DOM

这一章节详细介绍了关于dom操作的一系列问题。首先要明确一个知识点就是dom操作是具有“天生就慢”的问题。为什么会如此呢?因为在浏览器里面,处理html和js是两套不同的机制,他们通过接口来进行联系的。引用书中的原话,就是可以把html和js理解为两座岛,他们之间需要一座桥来进行沟通,而过桥则会产生时间与成本上面的开销,也因此引起了性能的问题。这一章节通过分析不同的dom操作函数,来综合对比了各种方法的速度。

dom操作往往容易引起浏览器的重绘与重排。重排,指的是页面的布局和几何属性改变时所发生的事情;重绘,是指把dom元素绘制到屏幕上面的过程。

会造成性能问题的,往往来自于重排,因为浏览器需要重新计算页面所有元素的大小与位置,然后把它们安置在正确的地方。所以,要提升页面的性能,很重要的一个举措就是避免页面的重排。

值得注意的是,并非只有在修改页面元素的大小和位置的时候才会引发重排,在获取的时候浏览器也会出发重排,以返回正确的值。

然而很多时候我们不得不直接操作dom,尽管它们会引起重排和重绘。书上给出了几个方案,都能有效提升性能。其实方法和上文关于js缓存局部变量的方法类似,也是通过缓存的机制,减少对于dom元素属性的查找,以及批量修改变量再一次性更新dom的办法去减少查询与修改。

除此以外,让元素脱离文档流也是一个很好的方法。因为元素一旦脱离文档流,它对其他元素的影响几乎为零,性能的损耗就能够有效局限于一个较小的范围。

讲完重排与重绘,往dom元素上绑定事件也是引起性能问题的元凶。利用浏览器自带的冒泡或捕获机制,可以通过事件委托的方式减少事件处理器的数量,从而把性能优化得更好。

四、算法和流程控制

这一章首先分析了几种循环类型,结论是只有for-in循环的性能最慢,因为每次迭代都会同事搜索实例或原型属性,导致其性能只有其它类型速度的1/7。
循环在代码中非常常见,既然无法避免,则需要通过尽量减少循环次数,减轻每次循环的工作量的方式提升性能。

对于条件语句if else或者switch,其性能在现实中并没有太大区别,关键是要正确处理语义化的需求。有的时候也可以使用查表法进行。

对于递归算法,最好的提升性能方法是缓存上次执行的结果,在下一次递归的时候直接引用而非从头开始计算。

五、字符串和正则表达式

TODO……
(对于正则表达式还没有特别熟悉,这一章跳着看了)

六、快速响应的用户界面

前面五章都是针对JS原生的语法分析性能问题,从这一章开始分析针对用户界面的可感知性能问题。

由于浏览器是单线程运作的,在处理UI事件的时候无法处理js事件,反之亦然,所以对于耗时过长的js任务来说,可以使用定时器的方法使其让出线程控制权,让浏览器优先处理UI事件以提升用户体验。

html5新增的web worker允许多开线程,意味着耗时较长、性能损耗较大的js任务可以放到web worker中进行,而无需阻塞浏览器UI线程的执行。值得注意的是,web worker无法使用浏览器相关的资源,所以无法用以进行dom操作等。

七、Ajax

ajax技术已经是如今的主流技术,在这里就无需赘述了。书上关于其性能优化的内容,多集中在浏览器资源缓存上。如果能够有效利用浏览器的缓存机制,可以大大减少与服务端的交互,提升性能。

书上没有提及的是现在逐渐开始流行的fetch API,关于这方面的性能的问题也值得我们研究。

其他

剩下的内容都是一些编程实践,代码优化等等。

在如今的前端开发领域中,上线的代码一般都会经过代码合并、压缩,服务端开启gzip等工作。随着http2的发展,网页的性能更会得到提高,可能传统”文件合并“这一工作会逐渐被摒弃。另外http2的服务端推送也能极大地提升页面加载速度,这部分内容在我另外一篇文章《深入研究:HTTP2 的真正性能到底如何》有详细研究,有兴趣的读者可以去看看。

《高性能JavaScript》这本书非常精致,内容也非常丰富。这篇读书笔记仅仅作为首次阅读草草而作的读书笔记,对于书中内容的理解或多或少都会有失偏颇,如果发现有错漏或者更好的理解方式,欢迎留言和我交流~

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