英文:Harry?
譯文:sea_ljf
https://juejin.im/post/5bf4bcbee51d4514e0512f72
在博客上,CSS 相關(guān)的文章卻不多。那就結(jié)合 CSS 與性能這兩大主題,為大家?guī)硪黄恼掳伞?/p>
CSS 是頁面渲染的關(guān)鍵因素之一,(當頁面存在外鏈 CSS 時,)瀏覽器會等待全部的 CSS 下載及解析完成后再渲染頁面。關(guān)鍵路徑上的任何延遲都會影響首屏時間,因而我們需要盡快地將 CSS 傳輸?shù)接脩舻脑O(shè)備,否則,(在頁面渲染之前,)用戶只能看到一個空白的屏幕。
最大的問題是什么?
廣義而言,CSS 是(渲染)性能的關(guān)鍵,這是由于:
1、瀏覽器直到渲染樹構(gòu)建完成后才會渲染頁面;
2、渲染樹由 DOM 與 CSSOM 組合而成;
3、DOM 是 HTML 加上(同步)阻塞的 JavaScript 操作(DOM 后的)結(jié)果;
4、CSSOM 是 CSS 規(guī)則應(yīng)用于 DOM 后的結(jié)果;
5、使 JavaScript 非阻塞非常簡單,添加 async 或 defer 屬性即可;
6、相對而言,要讓 CSS 變?yōu)楫惒郊虞d是比較困難的;
7、所以記住這條經(jīng)驗法則:(理想情況下,)最慢樣式表的下載時間決定了頁面渲染的時間。
基于上述考慮,我們需要盡快構(gòu)建 DOM 與 CSSOM。一般情況下,DOM 的構(gòu)建是相對較快,(當請求某個頁面時,)服務(wù)器響應(yīng)的首個請求是 HTML 文檔。但一般 CSS 是作為 HTML 的子資源而存在,因此 CSSOM 的構(gòu)建通常需要更長的時間。
在這篇文章中,會講述 CSS 為何是網(wǎng)絡(luò)瓶頸(無論是對于它自己或是其他資源),該如何突破它,從而縮短關(guān)鍵路徑以減少首次渲染前的等待時間。
使用關(guān)鍵 CSS
如果條件允許,縮短渲染前等待時間最有效的方式就是使用 Critical CSS (關(guān)鍵 CSS)模式:找出首次渲染所需的樣式(通常是首屏相關(guān)的樣式),將它們內(nèi)聯(lián)到?<head>?標簽中,其他樣式則通過異步的方式進行加載。
雖然這十分有效,但實施起來卻并不容易,比如:高度動態(tài)化的網(wǎng)站(譯者注:如 SPA)通常難以提取首屏相關(guān)的樣式、提取的過程需要自動化、需要對首屏不同元素顯示或隱藏的狀態(tài)作出假設(shè)、某些邊界情況難以處理以及相關(guān)工具仍未成熟等問題。如果你的項目相當龐大或是有歷史包袱,這將變得更為復雜。
根據(jù)媒體類型拆分代碼
如果在項目組難以執(zhí)行關(guān)鍵 CSS 策略,可以嘗試根據(jù)媒體查詢拆分 CSS 文件,這也是一種可靠的策略。執(zhí)行此策略后,瀏覽器表現(xiàn)如下:
1、以非常高的優(yōu)先級下載符合當前上下文(設(shè)備、屏幕尺寸、分辨率、方向等)的 CSS 文件,阻塞關(guān)鍵路徑;
2、以非常低的優(yōu)先級下載不符合當前上下文的 CSS 文件,不會阻塞關(guān)鍵路徑。
瀏覽器基本上能將未命中媒體查詢的 CSS 文件延遲下載。
<link rel="stylesheet" href="all.css" />如果我們把全部的 CSS 代碼都放在一個文件中,請求的表現(xiàn)如下:
我們可以觀察到,這個單獨的 CSS 文件會以 最高 的優(yōu)先級下載。
根據(jù)媒體查詢拆分成若干個 CSS 文件后:
<link rel="stylesheet" href="all.css" media="all" /><link rel="stylesheet" href="small.css" media="(min-width: 20em)" /><link rel="stylesheet" href="medium.css" media="(min-width: 64em)" /><link rel="stylesheet" href="large.css" media="(min-width: 90em)" /><link rel="stylesheet" href="extra-large.css" media="(min-width: 120em)" /><link rel="stylesheet" href="print.css" media="print" />瀏覽器會以不同的優(yōu)先級下載 CSS 文件:
不符合當前上下文的 CSS 文件將以 _最低_ 優(yōu)先級進行下載。
瀏覽器仍然會下載全部的 CSS 文件,但只有符合當前上下文的 CSS 文件會阻塞渲染。
避免在 CSS 文件中使用?@import
為縮短渲染等待時間而努力的下一項任務(wù)非常簡單:避免在 CSS 文件中使用?@import
如果了解?@import?的原理,那應(yīng)該清楚它的性能并不高,使用它會阻塞渲染更長時間。這是因為我們在關(guān)鍵路徑上創(chuàng)造了更多(隊列式)的網(wǎng)絡(luò)請求:
1、下載 HTML;
2、請求并下載依賴的 CSS;下載及解析完成后,本該是構(gòu)造渲染樹,然而;
3、CSS 依賴了其他的 CSS,繼續(xù)請求并下載 CSS 文件;
4、構(gòu)造渲染樹。
以下是相關(guān)的案例:
<link rel="stylesheet" href="all.css" />all.css 的內(nèi)容:
@import url(imported.css);最終,瀏覽器的請求瀑布圖呈現(xiàn)為:
關(guān)鍵路徑上的 CSS 文件并沒有并行下載。
通過將?@imports?請求的文件改為?<link rel="stylesheet" />:
<link rel="stylesheet" href="all.css" /><link rel="stylesheet" href="imported.css" />可以提高網(wǎng)絡(luò)性能:
關(guān)鍵路徑上的 CSS 文件是并行下載的。
注意,有一個特殊的情況值得討論。如果你沒有包含?@import?的 CSS 文件的修改權(quán)限,為了讓瀏覽器并行下載 CSS 文件,可以往 HTML 中補充相應(yīng)的?<link rel="stylesheet" src="@import的地址" />。瀏覽器會并行下載相應(yīng)的 CSS 文件且不會重復下載?@import?引用的文件。
在 HTML 中謹慎地使用?@import
本節(jié)的內(nèi)容比較奇怪。各大瀏覽器的相關(guān)實現(xiàn)上似乎都有問題,我以前提交了相關(guān)的bugs(譯者注:簡單說,當頁面中存在:<style>@import?url(xxx.url);</style>,瀏覽器不會并行下載,但加上引號后:<style>@importurl("xxx.url");</style>,瀏覽器會并行下載)。
為了透徹地理解本節(jié)的內(nèi)容,首先我們需要了解瀏覽器的預(yù)加載掃描器:各大瀏覽器都實現(xiàn)了一個名為預(yù)加載掃描器的輔助解析器。瀏覽器的核心解析器主要用于構(gòu)建 DOM、CSSOM、運行 JavaScript 等。HTML 文檔中某些標簽與狀態(tài)會阻塞核心解析器,因而核心解析器的運行是斷斷續(xù)續(xù)的。而預(yù)加載掃描器可以跳到核心解析器尚未解析的部分,用以發(fā)現(xiàn)其他待引用的子資源(如 CSS、JS 文件、圖片等)。一旦發(fā)現(xiàn)此類子資源,預(yù)加載掃描器會開始下載它們,以便核心解析器在解析到對應(yīng)內(nèi)容時就能使用它們(,而不是直到那一刻才開始下載該資源)。預(yù)加載掃描器的出現(xiàn),使網(wǎng)頁的加載性能提高了19%,這是一項了不起的成就,可以極大地優(yōu)化用戶體驗。
作為開發(fā)者,需要警惕預(yù)加載掃描器背后隱藏的問題,這在后文會進行闡述。
在 HTML 中使用?@import,在以 WebKit 與 Blink 為內(nèi)核的瀏覽器中,可能會觸發(fā)它們預(yù)加載掃描器的 bug,在 Firefox 與 IE/Edge 中,則表現(xiàn)低效。
Firefox 與 IE / Edge:在 HTML 中將?@import?放在 JS 和 CSS 之前
在 Firefox 與 IE/Edge 中,預(yù)加載掃描器不會并行下載?<script src="">?和?<link rel="stylesheet" />?后?@imports?引用的資源。
這意味著如下的 HTML:
<script src="app.js"></script><style>
?@import url(app.css);</style>會出現(xiàn)這樣的請求瀑布圖:
由于預(yù)加載掃描器失效,導致資源在 Firefox 中無法并行下載(IE/Edge 中有著同樣的問題)。
通過上圖,可以清晰地觀察到:直到 JavaScript 文件下載完成之后,@import引用的 CSS 文件才開始下載。
不單?<script>?標簽會觸發(fā)此問題,<link>?標簽也會:
<link rel="stylesheet" href="style.css" /><style>
?@import url(app.css);</style>與?<script>?標簽一樣,子資源無法并行下載。
此問題最簡單的解決方案是調(diào)換?<script>?或?<link rel="stylesheet" />標簽與(包含?@import?的)<style>?標簽的位置。然而,當我們改變順序時,可能會對頁面造成影響。
最佳解決方案是完全不使用?@import,再往 HTML 文檔中加入另一個?<link rel="stylesheet" />?取而代之:
<link rel="stylesheet" href="style.css" /><link rel="stylesheet" href="app.css" />修改后,瀏覽器表現(xiàn)更好:
瀏覽器并行下載資源,IE/Edge 表現(xiàn)相同。
以 Blink 或 WebKit 內(nèi)核的瀏覽器:在 HTML 文檔中使用?@import?時,要用引號包裹 url。
對于以 Blink 或 WebKit 為內(nèi)核的瀏覽器而言,當?@import?引用的 url 未被引號包裹時,表現(xiàn)與 Firefox 和 IE/Edge 一致(無法并行下載)。這意味著上述兩個內(nèi)核的預(yù)加載掃描器存在 bug。
因此,無需調(diào)整代碼的順序,只需要添加引號即可解決問題。但我還是建議使用另一個?<link rel="stylesheet" />?取代?@import。
未添加引號時的代碼:
<link rel="stylesheet" href="style.css" /><style>
?@import url(app.css);</style>瀑布圖:
可以看到,缺失引號會破壞 Chrome 的預(yù)加載(Opera 與 Safari 表現(xiàn)也是如此。)
添加引號后的代碼:
<link rel="stylesheet" href="style.css" /><style>
?@import url("app.css");</style>添加引號后,Chrome、Opera 和 Safari 的預(yù)加載掃描器表現(xiàn)恢復正常,
這絕對是 WebKit 與 Blink 內(nèi)核的一個 bug,是否添加引號不應(yīng)成為影響預(yù)加載掃描器的因素。
感謝?Yoav?幫我追蹤這個問題。
現(xiàn)在這個 bug 現(xiàn)已在 Chromium 的待修復列表)中。
不要將動態(tài)插入 JavaScript 的代碼放在?<link rel="stylesheet" />?之后
在上一節(jié)中,我們了解到某些引用 CSS 文件路徑 的方法,會對其他資源的下載造成負面影響。在本節(jié)中,我們將探究為何稍有不慎,CSS 將延遲其他資源的下載。該問題主要出現(xiàn)在動態(tài)創(chuàng)建的?<script>?標簽中:
<script>
?var script = document.createElement('script');
?script.src = "analytics.js";
?document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);</script>所有瀏覽器都存在一個鮮為人知,但符合邏輯的現(xiàn)象,它會對性能造成很大的影響:
在瀏覽器下載完該 CSS 文件之前,不會執(zhí)行下面的 JS
<link rel="stylesheet" href="slow-loading-stylesheet.css" /><script>
?console.log("I will not run until slow-loading-stylesheet.css is downloaded.");</script>這是合理的。當 CSS 文件尚未下載完成時,HTML 文檔中任何同步的 JavaScript 代碼,均不會執(zhí)行??紤]以下場景:?<script>?中的代碼會訪問當前的頁面樣式,為確保結(jié)果正確,需要等待(?<script>?標簽前)所有 CSS 文件下載并解析完畢后再獲取,否則無法保證正確性。因此,在 CSSOM 構(gòu)建完成之前,<script>?中的代碼不會執(zhí)行。
根據(jù)這現(xiàn)象,CSS 文件的下載時間會對后續(xù)?<script>?的執(zhí)行時間造成影響。下面的例子能較好地說明問題。
如果我們將一個?<link rel="stylesheet" />?放在?<script>?之前,<script>?中動態(tài)創(chuàng)建新?<script>?的代碼只會在 CSS 文件下載完之后才會執(zhí)行,這意味著 CSS 推遲了資源的下載與執(zhí)行:
<link rel="stylesheet" href="app.css" /><script>
?var script = document.createElement('script');
?script.src = "analytics.js";
?document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);</script>從下面的瀑布圖可以看到,JavaScript 文件在 CSSOM 構(gòu)建完成之后才開始下載,完全失去了并行下載的優(yōu)勢:
盡管預(yù)加載掃描器希望能預(yù)下載?analytics.js,但對?analytics.js?的引用并非一開始就存在于 HTML 的文檔之中,它是由?<link>?后面?<script>的代碼動態(tài)創(chuàng)建的,在創(chuàng)建之前,它只是一些字符串,而不是預(yù)加載掃描器可識別的資源,無形中它被隱藏起來了。
為了更安全地加載腳本,第三方服務(wù)商經(jīng)常提供這樣的代碼片段。然而,開發(fā)者通常不信任第三方的代碼,因而會把該片段放在頁面的最后,但這可能會導致不良的后果。事實上,Google Analytics (在文檔中)對此的建議是:
將代碼復制后,作為第一項粘貼到待追蹤頁面的 中。
綜上,我的建議是:
如果?<script>?中的代碼并不依賴 CSS,把它們放在樣式表之前。
調(diào)整一下代碼:
<script>
?var script = document.createElement('script');
?script.src = "analytics.js";
?document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);</script><link rel="stylesheet" href="app.css" />交換位置之后,子資源可以并行下載,頁面的整體性能提高了兩倍以上。(譯者注:本節(jié)的內(nèi)容只同意一半,<head>?中的代碼,確實是建議先放?<script>,再放?<link>,后文也會有相關(guān)的內(nèi)容,但第三方代碼放在?<head>?中的第一項,取決于相關(guān)代碼的用途。如非必要,放在頁面末尾或空閑時下載及執(zhí)行也未嘗不可)
將無需查詢 CSSOM 的 JavaScript 代碼放在 CSS 文件之前,需要查詢的放在 CSS 文件之后
這條建議遠比你想象中的有用。
上文討論了插入新?<script>?的代碼應(yīng)放在?<link>?之前,那是否能推廣到其他的 CSS 與 JavaScript 呢?為了弄明白這個問題,先提出以下假設(shè):
假設(shè):
1、CSSOM 的構(gòu)建會阻塞 CSS 后面同步 JS 的執(zhí)行;
2、同步的 JS 會阻塞 DOM 的構(gòu)建…
那如果 JS 并不依賴 CSSOM,以下那種情況會更快?
1、script 在前 style 在后;
2、style 在前 script 在后?
答案是:
如果 JS 文件沒有依賴 CSS,你應(yīng)該將 JS 代碼放在樣式表之前。?既然沒有依賴,那就沒有任何理由阻塞 JavaScript 代碼的執(zhí)行。
(盡管執(zhí)行 JavaScript 代碼時會停止解析 DOM, 但預(yù)加載掃描器會提前下載之后的 CSS)
如果你一部分 JavaScript 需要依賴 CSS 而另一部分卻不用,最佳的實踐是將 JavaScript 分為兩部分,分別置于 CSS 的兩側(cè):
<!-- 這部分 JavaScript 代碼下載完后會立即執(zhí)行 --><script src="i-need-to-block-dom-but-DONT-need-to-query-cssom.js"></script><link rel="stylesheet" href="app.css" /><!-- 這部分 JavaScript 代碼在 CSSOM 構(gòu)建完成后才會執(zhí)行 --><script src="i-need-to-block-dom-but-DO-need-to-query-cssom.js"></script>根據(jù)這種組織方式,我們的頁面會按最佳的方式下載與執(zhí)行相關(guān)代碼。下面的截圖中,粉色代表 JS 的執(zhí)行,但它們都比較“纖細”了,希望你能看得清楚。(第一欄的(下同))第一行是整個頁面的時間軸,留意該行粉色的部分,代表 JS 正在執(zhí)行。第二行是首個 JS 文件的時間軸,可以看到下載完后并立即執(zhí)行。第三行是 CSS 的時間軸,因而沒有任何 JS 執(zhí)行。最后一行是第二個 JS 文件的時間軸,可以清晰地看到,直到 CSS 下載完成后才執(zhí)行。
注意,你應(yīng)該根據(jù)頁面的實際情況測試這種代碼組織方式,取決于 CSS 與 JavaScript 文件大小與 JavaScript 文件執(zhí)行所需的時間,可能會出現(xiàn)不同的結(jié)果。記得多測試?。ㄗg者注:根據(jù)實踐經(jīng)驗,<head>?中的代碼組織基本可以按照這種方式,即 JS 在 CSS 之前,因為?<head>?中的 JS 代碼基本不依賴 CSS,唯一的反例是 JS 代碼體積非常大或執(zhí)行時間很長。)
將?<link rel="stylesheet" />?放在?<body>?中。
最后一條優(yōu)化策略比較新穎,它對頁面性能有很大幫助,并使頁面達到逐步渲染的效果,同時易于執(zhí)行。
在 HTTP/1.1 中,我們習慣于將全部的 css 打成一個文件,如 app.css:
<html><head>
?<link rel="stylesheet" href="app.css" /></head><body>
?<header class="site-header">
? ?<nav class="site-nav">...</nav>
?</header>
?<main class="content">
? ?<section class="content-primary">
? ? ?<h1>...</h1>
? ? ?<div class="date-picker">...</div>
? ?</section>
? ?<aside class="content-secondary">
? ? ?<div class="ads">...</div>
? ?</aside>
?</main>
?<footer class="site-footer"></footer></body>然而,從三方面而言,渲染性能降低了:
1、每個頁面只用到 app.css 中的部分樣式:用戶會下載多余的 CSS。
2、難以制定緩存策略:例如,某個頁面使用的日期選擇器更改了背景顏色,重新生成 app.css 后,舊的 app.css 緩存將失效。
3、整個 app.css 在解析構(gòu)建完 CSSOM 之前,頁面渲染被阻塞:盡管當前頁面可能只用到了 17% 的 CSS代碼,但(瀏覽器)仍需等待其他 83% 的代碼下載并解析完后,才能開始渲染。
使用 HTTP/2,可以解決第一與第二點:
<html><head>
?<link rel="stylesheet" href="core.css" />
?<link rel="stylesheet" href="site-header.css" />
?<link rel="stylesheet" href="site-nav.css" />
?<link rel="stylesheet" href="content.css" />
?<link rel="stylesheet" href="content-primary.css" />
?<link rel="stylesheet" href="date-picker.css" />
?<link rel="stylesheet" href="content-secondary.css" />
?<link rel="stylesheet" href="ads.css" />
?<link rel="stylesheet" href="site-footer.css" /></head><body>
?<header class="site-header">
? ?<nav class="site-nav">...</nav>
?</header>
?<main class="content">
? ?<section class="content-primary">
? ? ?<h1>...</h1>
? ? ?<div class="date-picker">...</div>
? ?</section>
? ?<aside class="content-secondary">
? ? ?<div class="ads">...</div>
? ?</aside>
?</main>
?<footer class="site-footer"></footer></body>根據(jù)頁面的不同組件下載不同的 CSS,能有效地解決冗余問題。這減少了對關(guān)鍵路徑造成阻塞的 CSS 文件總大小。
同時,我們可以制定更有效的緩存策略,(當代碼產(chǎn)生變化之后,)只會影響對應(yīng)文件的緩存,其他的文件保持不變。
但仍有解決的問題:下載并解析全部 CSS 文件之前,頁面的渲染仍然是阻塞的。頁面的渲染時間仍然取決于最慢的 CSS 文件下載與解析的時間。假設(shè)由于某種原因,頁腳的 CSS 下載需要很長時間,(即使頁頭的 CSSOM 已經(jīng)構(gòu)建完成,)瀏覽器也只能等待而無法渲染頁頭。
然而,這現(xiàn)象在 Chrome (v69)中得到緩解,F(xiàn)irefox 與 IE/Edge 也已經(jīng)進行了相關(guān)的優(yōu)化。<link rel="stylesheet" />?只會阻塞后續(xù)內(nèi)容,而不是整個頁面的渲染。這意味著我們可以用以下方式組織代碼:
<html><head>
?<link rel="stylesheet" href="core.css" /></head><body>
?<link rel="stylesheet" href="site-header.css" />
?<header class="site-header">
? ?<link rel="stylesheet" href="site-nav.css" />
? ?<nav class="site-nav">...</nav>
?</header>
?<link rel="stylesheet" href="content.css" />
?<main class="content">
? ?<link rel="stylesheet" href="content-primary.css" />
? ?<section class="content-primary">
? ? ?<h1>...</h1>
? ? ?<link rel="stylesheet" href="date-picker.css" />
? ? ?<div class="date-picker">...</div>
? ?</section>
? ?<link rel="stylesheet" href="content-secondary.css" />
? ?<aside class="content-secondary">
? ? ?<link rel="stylesheet" href="ads.css" />
? ? ?<div class="ads">...</div>
? ?</aside>
?</main>
?<link rel="stylesheet" href="site-footer.css" />
?<footer class="site-footer">
?</footer></body>這樣的結(jié)果是我們能逐步渲染頁面,當前面的 CSS 可用時,頁面將呈現(xiàn)對應(yīng)的內(nèi)容(,而不需等待全部 CSS 下載并解析完畢)。
I如果瀏覽器不支持這種特性,也不會損害頁面的性能。整個頁面將回退為原來的模式,只有在最慢的 CSS 下載并解析完成后,才能渲染頁面。
有關(guān)這種特性的更多細節(jié),建議閱讀這篇文章。
總結(jié)
本文內(nèi)容比較?繁雜,成文后超出了本來的預(yù)期,嘗試總結(jié)了 CSS 加載相關(guān)的一系列的最佳實踐,值得仔細體會:
1、懶加載非關(guān)鍵 CSS:
2、優(yōu)先加載關(guān)鍵 CSS,懶加載其他 CSS;
3、或根據(jù)媒體類型拆分 CSS 文件。
4、避免使用?@import:
5、在 HTML 文檔中應(yīng)該避免;
6、在 CSS 文件之中更應(yīng)避免;
7、以及警惕預(yù)加載掃描器的怪異行為。
8、關(guān)注 CSS 與 JavaScript 的順序:
9、在 CSS 文件后的 JavaScript 僅在 CSSOM 構(gòu)建完成后才會執(zhí)行;
10、如果你的 JavaScript 不依賴 CSS;
11、將它放置于 CSS 之前;
12、如果 JavaScript 依賴 CSS:
13、將它放置于 CSS 之后。
14、僅加載 DOM 依賴的 CSS:
15、這將提高初次渲染的速度使讓頁面逐步渲染。
注意
本文敘述的內(nèi)容都遵循規(guī)范或根據(jù)瀏覽器的行為推導得出,然而,你應(yīng)該親自進行測試。盡管理論上是正確的,但在實踐中可能會有所不同。記得好好測試!
感謝
感謝?Yoav、?Andy?與?Ryan?在過去幾天對本文提出的意見與校對。
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