精读 The Cost of JavaScript In 2018

如今，JavaScript 仍然是我们向移动终端分发页面时成本最高的资源，因为它可以在很大程度上延迟页面的交互性。一个页面在开发时都要考虑哪些问题，用户实际访问页面的效果与感受又是如何，Google 开发 Lighthouse 的初衷以及其具体用途，JavaScript 的成本究竟有多高，如何降低 JavaScript 成本与优雅的持续集成实践等等。

这周在完善师兄 PWA Demo 时查阅了不少资料，对页面性能优化也做了一些比较有意思的尝试。而如上这些问题 Addy 在 The Cost of JavaScript In 2018一文中都给出了很详实的介绍，并分享了在保证用户友好交互体验的前提下如何高效分发 JavaScript 的开发经验。正巧 JavaScript Weekly 看到这篇文章，2天 Meidum 鼓掌17k+，内容非常丰富，便尝试结合自己的理解做一次导读。

作者首先将全文的内容压缩成几条观点总结出来，之后从用户体验为 Web 带来的变化开始说起，到 JavaScript 的成本有哪些、它们为何如此高昂、如何降低开销以及持续集成，全文形成一个非常完整的优化流程。我将原文拆分为如下几节进行叙述（由于拆分了原文结构，对此在意的同学可以直接阅读原文或观看 Addy 油管演讲）：

1. #0 写在开头的话
2. #1 tl;dr:
3. #2 膨胀的 JavaScript 与 Web 现状
4. #3 JavaScript 的成本所在
5. #4 页面交互性解释与建议
6. #5 处理 JavaScript 成本为何如此昂贵
7. #6 千差万别的移动用户与应对策略
8. #7 分发更少 JavaScript 的常见技巧
9. #8 持续集成四部曲

原文地址见 https://medium.com/@addyosmani/the-cost-of-javascript-in-2018-7d8950fbb5d4，视频地址见 https://www.youtube.com/watch?v=63I-mEuSvGA，以下开始正文。

#0 写在开头的话

上图为通过 WebPageTest (src) 测定的 CNN.com 中 JavaScript 处理时间。高端机型 (iPhone 8) 的脚本处理时长在4秒以内。与之相对应的是长达13秒处理时长的一般机型 (Moto G4) 和36秒之久的2018款低端机型 (Alcatel 1X)。

如今，可交互性已经成为构建网站时不可或缺的一个考虑点，而作为最重要的实现手段，你需要将 JavaScript 代码分发到用户的设备上。考虑到此，你是否曾经历过用手机打开一个网页，当你想点击其中的链接或者滑动屏幕时，页面却没有任何响应？

#1 tl;dr:

• 想要保持页面的快速运行，你需要仅加载当前页面所需的 JavaScript 代码。优先考虑用户所需，之后运用代码分离懒加载其他内容。
• 拥抱性能估算并学会与他相处。比如为自己的网页下一个目标——压缩后的 JS 代码体积小于 170KB。
• 学会如何审查并修剪你的 JavaScript bundle。比如你只用到了一个函数，但最终却引入了一整个三方库；又或者你为了做老旧浏览器的兼容实现了 polyfill，但最终发现你的用户都在用现代浏览器。
• 请记住每次交互都是一次新的 ‘Time-to-Interactive’ 的开始，以此进行代码优化。
• 如果用户端的 JavaScript 并没有提升用户体验，你则需要问问自己这些代码是否多余。比如，服务端渲染 HTML 或许更适合你？

#2 膨胀的 JavaScript 与 Web 现状

当用户访问你的网站时，为了达到预期的交互体验，你需要向他分发各类资源文件，其中脚本就占据了很大一部分。即便我们都很喜欢 JavaScript，但它一直都是网站数据传输成本中最高的那一部分，作者举了几个数据来说明这个问题：

• 资源大小与耗时：当下网页传输的压缩过的 JavaScript 资源平均大小为 350KB，解压后的资源大小则会超过 1MB；而处理这么多 JavaScript 代码直至网页具备交互性会耗费移动设备超过14秒的时间。

数据源自 HTTP Archive state of JavaScript report, July 2018

• 移动网络现状：来自 OpenSignal 的全球4G网络可用性统计表明，很多国家依旧经历着比我们想象还要慢的连接速度，而这还不包括很多未列入统计范畴的国家与地区。

• 现实情况：一些著名网站例如 Google、Facebook、LinkedIn 等所需加载的脚本大小早已远超平均大小 350KB，桌面端的 Facebook 站点 JavaScript 解压后可以达到 7.1MB。

数据源自 Bringing Facebook.com and the web up to speed

#3 JavaScript 的成本所在

由此作者提出了一个疑问：我们真的可以负担起这么多 JavaScript 么？一般来说，庞杂的 JS bundle 中包括：

• 运行于客户端的框架或者 UI 库；
• 状态管理方案（例如 Redux）；
• Polyfills；
• 完整的工具库或者分割过的其中一部分方法代码；
• 一套 UI 组件，按钮、导航栏等等；

代码越多，你的页面加载时间就越长，JavaScript 的成本主要取决于三个因素。分别是 Is it happening? Is it useful? Is it usable?

• Is it happening – 在这个时期，你可以开始往屏幕上分发内容（页面是否开始跳转？服务端是否开始响应？）。
• Is it useful – 在这个时期，你已经完成了文本或内容的绘制，并允许用户从其中获取价值与有用信息。
• Is it usable – 在这个时期，用户可以与页面进行实际操作，并能产生一些有意义的交互。

#4 页面交互性解释与建议

作者反复在文中提到交互性，在他看来，一个页面具有交互性的条件是它必须具有快速响应用户输入的能力。即不论用户点击一个链接，或者滚动页面时，他们都需要获得一些反馈以响应他们的操作。一个解释交互性的示意图如下所示：

Chrome 中提供了 LightHouse 可以对页面的各项性能指标（比如 Time-to-Interactive）进行评估：

而说到 JavaScript 的实际成本所在，则不得不说说的浏览器的线程。当浏览器在处理你在 JavaScript 中定义的各种事件时，它可能同时在该线程上还在处理用户的输入，而这就是我们所说的主线程。关于浏览器与线程的具体细节可以参考《聊聊 JavaScript 与浏览器的那些事 – 引擎与线程》，这里就不展开叙述了。

总之作者想让大家清楚的一点是，我们可以通过 Web Worker 来处理部分 JavaScript 逻辑或者通过 Service Worker 来缓存资源，以达到减轻 JavaScript 成本的目的。尽量避免阻塞主线程，了解更多这一方面的细节可以移步 Why web developers need to care about interactivity。

一些 JavaScript 影响页面交互性的例子，比如 Google Search 中的各类 Tab 或者 Button

通过 WebPageTest 和 Lighthouse (源)测得到移动端 Google News 的 Time-to-Interactive 数据显示，不同机型在完成交互性上存在巨大差异，高端机型需花费7秒才能让页面具备交互性，而针对同一场景低端机型则需要55秒之久。我们都希望页面的可交互性可以越快越好，但怎样为交互性定义一个好的目标呢？

作者提出一个评估基线，即我们应该让页面在慢速3G网络下也能达到五秒之内具备可交互性。而一些公司已经开始尝试分发更少的 JavaScript 并减少 Time-to-Interactive 耗时：

• Pinterest 将 JavaScript bundle 从 2.5MB 降低到小于 200KB，而 Time-to-Interactive 时间则从23秒降到5.6s. 收入增长44％，注册增长753％，移动互联网周活跃用户增长103％。
• AutoTrader 将 JavaScript bundle 大小降低了 56% 并将达到 Time-to-Interactive 的时长缩短了一半。
• Nikkei 将 JavaScript bundle 大小降低了 43% 并将 Time-to-Interactive 耗时缩短了13秒。

#5 处理 JavaScript 成本为何如此昂贵

当我们在浏览器中输入一串 URL，实际都发生了些什么？这是一个经典的面试题，作者借由这个问题尝试解释为什么 JavaScript 成本如此高昂。

当一个请求发送给了服务端，它会返回一些标记文件。之后，浏览器则解析这些标记（通常是 HTML），并从中找到必要的 CSS，JavaScript 与图片资源引用，然后向服务端再次获取这些额外资源并处理。如上描述正是 Chrome 的现有实现逻辑，我们希望浏览器快速绘制，然后使页面具备可交互性，而事实则为 JavaScript 会成为整个过程的瓶颈。那么如何避免 JavaScript 成为现代交互体验的瓶颈呢？

作为一名开发者，我们必须知道：如果我们想让 JavaScript “变快”，我们必须让下载、解析、编译和执行 JavaScript 的整个过程都变快。所以我们不仅要保证快速的网络传输，还要保证快速的脚本处理能力。

来看作者提供的一些数据，V8（Chrome 的 JavaScript 引擎）在处理包含脚本的页面时花费时间的细分统计图如下：

橙色代表的是解析 JavaScript 所用的时间，黄色代表的是编译耗时。两者加到一起占了大部分页面 JavaScript 执行的30%的时间。尽管从 Chrome 66 开始，V8 开始在后台线程编译代码，但依旧很少看到大型 JavaScript 代码能够在50ms内完成解析与编译过程。

还有一个老生常谈的话题，即作者提醒我们：执行一个200KB的脚本和一个200KB的图片成本会相差很大。它们可能占用相同的下载时长，但在执行上并不是所有的字节都占用相同的成本。

一张 JPEG 图片需要被解码、栅格化然后绘制在屏幕上，而一段 JavaScript bundle 需要被下载、解释、编译然后被执行 — 与此同时还有很多其他的环节。有关这部分可以参考[译] JavaScript 引擎基础：Shapes 和 Inline Caches。

#6 千差万别的移动用户与应对策略

移动设备市场广阔，我们无法保证自己的用户都在使用平均水平以上的设备。而对于低端机型来说，缓存大小、CPU、GPU 规格都会成为限制处理诸如 JavaScript 资源速度的瓶颈。你的低端手机用户群甚至可能大部分都在美国。

Android 手机正变得越来越便宜，但却没有越来越快。这些设备的 CPU L2/L3 缓存依旧很小，请不要高估了你的用户群体。让我们再回到文章开头 那张 https://CNN.com 中 JavaScript 处理时间统计图上看看。

iPhone 8（采用 A11 芯片）在完成 JavaScript 上比中端机型快9秒。而通过对比三类机型的 filmstrips 片段，能看出低端机型甚至都不能用简单的慢来形容了，我们必须要摒弃曾经一度以为的“我们用户网络环境一直很好、很快”的天真想法。

既然如此，那么在实际开发中，我们便要想办法在真实机型和网络环境中进行测试。如果你不方便购买一堆中低端设备用于测试，类似 webpagetest.org/easy 这样的模拟配置可以为你提供便利。此外，不同网络环境的测试也同样重要，Chrome Devtools 就提供有多种模拟网络环境用于开发测试。

并不是所有网站都需要在2G网络或者低端机型上表现良好，这取决于你的实际用户群，这也是当下大家一直都在说的“用数据说话”。但请记住，即便高端机型用户也可能会遇到弱网环境，所以 JavaScript 下载时间至关重要，请善用压缩技术（例如 gzip, Brotli, Zopfli）。

在用户重复访问时利用好缓存，低配 CPU 在解析上是非常耗时的。

#7 分发更少 JavaScript 的常见技巧

代码分离 技术是一个可选项。其思想是说，取而代之一次下发所有 JavaScript bundle，我们将代码分离开，针对每个页面只下发正好保证其运行的最小 JavaScript 代码。

代码分离可以是页面级别、路由级别或者组件级别的，很多现代框架或工具库也对他有很好的支持，比如 webpack, Parcel 以及 React, Vue.js 和 Angular。有关代码分离的更多细节也可以参考[译] 超大型 JavaScript 应用的设计哲学。来看一段示意代码：

// 优化前
import OtherComponent from './OtherComponent';

const MyComponent = () => (
  <OtherComponent/>
);

// 优化后
import Loadable from 'react-loadable';

const LoadableOtherComponent = Loadable({
  loader: () => import('./OtherComponent'),
  loading: () => <div>Loading...</div>,
});

const MyComponent = () => (
  <LoadableOtherComponent/>
);

很多团队在投入代码分离后都获得了不小的收益。

在这些团队的项目改造中，除了代码分离，代码审查也是它们关注的一点。由于 JavaScript 生态的繁荣，已经有很多工具可以帮助我们实现这一点，例如 Webpack Bundle Analyzer, Source Map Explorer 和 Bundle Buddy。

常规审查方式

审查结果举例

#8 持续集成四部曲

#8.1 度量与优化

如果您不确定自己的 JavaScript 消耗是否有任何问题，可以试试 Lighthouse:

Lighthouse 已经集成到 Chrome 开发者工具中。当然，你也可以使用 Chrome 插件。它为你提供了深入的性能分析，并给出了一些潜在可以提高性能的建议。

LightHouse 最近添加了一个功能，即对 “高启动时间 JavaScript” 的标记支持。你可以利用它分析出当前代码中有哪些 JavaScript 会导致解析/编译耗时过长并延迟交互性，并据此拆分和优化你的代码。

你可以做的另一件事是确保没有将未使用到的代码分发给用户：

同样，代码覆盖也是 DevTools 提供的一个新特性，你可以在 Chrome 中尽情使用。

如果你正在寻找一种为用户提供高效的 JavaScript 分发模式，可以试试 PRPL 模式。

PRPL 即推送，渲染，预缓存和懒加载。结合 service worker 使用更加。例如这周给师兄完善 PWA Demo 的一个小功能时，就用到了 React 在服务端渲染时采用的 renderToString 方法，在这个过程中，就是利用 HTML 在未加载 JavaScript 等资源的情况 下使用 App Shell 优化页面首次访问时的白屏体验。还挺有意思，有时间可以细说一下这个事。

#8.2 监控

为了防止多人协作或持续集成时的合作混乱，作者建议大家采用 performance budget 来进行管理与度量。

在表现性能预估这方面也有相应的 CI 工具提供支持——Lighthouse CI。

开发时的性能考虑是一方面，但实际运行时用户端的表现又是怎样的呢？所以，这要求网站必须同时具有理论数据和实际表现数据的支持。

在真实的用户场景监控上，作者有两点建议：

1. Long Tasks — 利用这个 API 你可以收集那些耗时超过50毫秒、可能会阻塞主线程的任务（及其脚本），并将其数据记录用于后续分析
2. First Input Delay (FID) 是一个度量标准，用于衡量用户首次与你的网站互动（即点击按钮时）到浏览器实际能够响应该互动的时间。虽然它还是一个新标准，但已经有 polyfill 实现。

众所周知，第三方 JavaScript 代码也是影响页面加载性能的重要因素之一，如果这是你当前需要考虑的因素之一，Google 提供有一份优化指导，可以移步 Third-party JavaScript 查看更多。

#8.3 如此往复

性能是一段旅程。许多微小的变化却可以带来巨大的收益。确保用最少的 JavaScript 代码为用户提供真正的价值，减少他们在访问网站时的困惑。不断的重复如上步骤，精益求精。

后记：原文对如上所述的很多方面提供了详尽的介绍，感兴趣可以移步 The Cost of JavaScript In 2018 精读原文。

参考

• Can You Afford It?: Real-world Web Performance Budgets
• Progressive Performance
• Reducing JavaScript payloads with Tree-shaking
• Ouch, your JavaScript hurts!
• Fast & Resilient — Why carving out the “fast” path isn’t enough
• Web performance optimization with Webpack
• JavaScript Start-up Optimization
• The Impact Of Page Weight On Load Time
• Beyond The Bubble — Real-world Performance
• How To Think About Speed Tools
• Thinking PRPL

本文文字及图片出自 zhuanlan.zhihu.com

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