一次网站的性能优化之路 -- 天下武功，唯快不破

首屏作为直面用户的第一屏，其重要性不言而喻，如何加快加载的速度是非常重要的一课。

本文讲解的是：笔者对自己搭建的个人博客网站的速度优化的经历。

效果体验地址： http://biaochenxuying.cn

1. 用户期待的速度体验

2018 年 8 月，百度搜索资源平台发布的《百度移动搜索落地页体验白皮书 4.0 》中提到：页面的首屏内容应在 1.5 秒内加载完成。

也许有人有疑惑：为什么是 1.5 秒内？哪些方式可加快加载速度？以下将为您解答这些疑问！

移动互联网时代，用户对于网页的打开速度要求越来越高。百度用户体验部研究表明，页面放弃率和页面的打开时间关系如下图所示：

根据百度用户体验部的研究结果来看，普通用户期望且能够接受的页面加载时间在 3 秒以内。若页面的加载时间过慢，用户就会失去耐心而选择离开，这对用户和站长来说都是一大损失。

百度搜索资源平台有 “闪电算法” 的支持，为了能够保障用户体验，给予优秀站点更多面向用户的机会，“闪电算法”在 2017 年 10 月初上线。

闪电算法 的具体内容如下：

移动网页首屏在 2 秒之内完成打开的，在移动搜索下将获得提升页面评价优待，获得流量倾斜；同时，在移动搜索页面首屏加载非常慢（3 秒及以上）的网页将会被打压。

2. 分析问题

未优化之前，首屏时间居然大概要 7 - 10 秒，简直不要太闹心。

开始分析问题，先来看下 network ：

主要问题：

• 第一个文章列表接口用了 4.42 秒
• 其他的后端接口速度也不快
• 另外 js css 等静态的文件也很大，请求的时间也很长

我还用了 Lighthouse 来测试和分析我的网站。

Lighthouse 是一个开源的自动化工具，用于改进网络应用的质量。 你可以将其作为一个 Chrome 扩展程序运行，或从命令行运行。 为 Lighthouse 提供一个需要审查的网址，它将针对此页面运行一连串的测试，然后生成一个有关页面性能的报告。

未优化之前：

上栏内容分别是页面性能、PWA（渐进式 Web 应用）、可访问性（无障碍）、最佳实践、SEO 五项指标的跑分。

下栏是每一个指标的细化性能评估。

再看下 Lighthouse 对性能问题给出了可行的建议、以及每一项优化操作预期会帮我们节省的时间：

从上面可以看出，主要问题：

• 图片太大
• 一开始图片就加载了太多

知道问题所在就已经成功了一半了，接下来便开始优化之路。

2. 优化之路

网页速度优化的方法实在太多，本文只说本次优化用到的方法。

2.1 前端优化

本项目前端部分是用了 react 和 antd，但是 webpack 用的还是 3.8.X 。

2.1.1 webpack 打包优化

因为 webpack4 对打包做了很多优化，比如 Tree-Shaking ，所以我用最新的 react-create-app 重构了一次项目，把项目升级了一遍，所有的依赖包都是目前最新的稳定版了，webpack 也升级到了 4.28.3 。

用最新 react-create-app 创建的项目，很多配置已经是很好了的，笔者只修改了两处地方。

• 1. 打包配置修改了 webpack.config.js 的这一行代码：

// Source maps are resource heavy and can cause out of memory issue for large source files.
const shouldUseSourceMap = process.env.GENERATE_SOURCEMAP !== 'false';

// 把上面的代码修改为： 
const shouldUseSourceMap = process.env.NODE_ENV === 'production' ? false : true;

生产环境下，打包去掉 SourceMap，静态文件就很小了，从 13M 变成了 3M 。

• 2. 还修改了图片打包大小的限制，这样子小于 40K 的图片都会变成 base64 的图片格式。

{
      test: [/.bmp$/, /.gif$/, /.jpe?g$/, /.png$/,/.jpg$/,/.svg$/],
      loader: require.resolve('url-loader'),
      options: {
            limit: 40000, // 把默认的 10000 修改为 40000
            name: 'static/media/[name].[hash:8].[ext]',
      },
 }

2.1.2 去掉没用的文件

比如之前可能觉得会有用的文件，后面发现用不到了，注释或者删除，比如 reducers 里面的 home 模块。

import { combineReducers } from 'redux'
import { connectRouter } from 'connected-react-router'
// import { home } from './module/home'
import { user } from './module/user'
import { articles } from './module/articles'

const rootReducer = (history) => combineReducers({
 // home, 
  user,
  articles,
  router: connectRouter(history)
})

2.1.3 图片处理

• 把一些静态文件再用 photoshop 换一种格式或者压缩了一下， 比如 logo 图片，原本 111k，压缩后是 23K。

• 首页的文章列表图片，修改为懒加载的方式加载。

之前因为不想为了个懒加载功能而引用一个插件，所以想自己实现，看了网上关于图片懒加载的一些代码，再结合本项目，实现了一个图片懒加载功能，加入了 事件的节流（throttle）与防抖（debounce）。

代码如下：

// fn 是事件回调, delay 是时间间隔的阈值
function throttle(fn, delay) {
  // last 为上一次触发回调的时间, timer 是定时器
  let last = 0,
    timer = null;
  // 将throttle处理结果当作函数返回
  return function() {
    // 保留调用时的 this 上下文
    let context = this;
    // 保留调用时传入的参数
    let args = arguments;
    // 记录本次触发回调的时间
    let now = +new Date();

    // 判断上次触发的时间和本次触发的时间差是否小于时间间隔的阈值
    if (now - last < delay) {
      // 如果时间间隔小于我们设定的时间间隔阈值，则为本次触发操作设立一个新的定时器
      clearTimeout(timer);
      timer = setTimeout(function() {
        last = now;
        fn.apply(context, args);
      }, delay);
    } else {
      // 如果时间间隔超出了我们设定的时间间隔阈值，那就不等了，无论如何要反馈给用户一次响应
      last = now;
      fn.apply(context, args);
    }
  };
}

// 获取可视区域的高度
const viewHeight = window.innerHeight || document.documentElement.clientHeight;
// 用新的 throttle 包装 scroll 的回调
const lazyload = throttle(() => {
  // 获取所有的图片标签
  const imgs = document.querySelectorAll('#list .wrap-img img');
  // num 用于统计当前显示到了哪一张图片，避免每次都从第一张图片开始检查是否露出
  let num = 0;
  for (let i = num; i < imgs.length; i++) {
    // 用可视区域高度减去元素顶部距离可视区域顶部的高度
    let distance = viewHeight - imgs[i].getBoundingClientRect().top;
    // 如果可视区域高度大于等于元素顶部距离可视区域顶部的高度，说明元素露出
    if (distance >= 100) {
      // 给元素写入真实的 src，展示图片
      let hasLaySrc = imgs[i].getAttribute('data-has-lazy-src');
      if (hasLaySrc === 'false') {
        imgs[i].src = imgs[i].getAttribute('data-src');
        imgs[i].setAttribute('data-has-lazy-src', true); // 
      }
      // 前 i 张图片已经加载完毕，下次从第 i+1 张开始检查是否露出
      num = i + 1;
    }
  }
}, 1000);

注意：给元素写入真实的 src 了之后，把 data-has-lazy-src 设置为 true ，是为了避免回滚的时候再设置真实的 src 时，浏览器会再请求这个图片一次，白白浪费服务器带宽。

具体细节请看文件 文章列表

2.2 后端优化

后端用到的技术是 node、express 和 mongodb。

后端主要问题是接口速度很慢，特别是文章列表的接口，已经是分页请求数据了，为什么还那么慢呢 ？

所以查看了接口返回内容之后，发现返回了很多列表不展示的字段内容，特别是文章内容都返回了，而文章内容是很大的，占用了很多资源与带宽，从而使接口消耗的时间加长。

从上图可以看出文章列表接口只要返回文章的 标题、描述、封面、查看数，评论数、点赞数和时间即可。

所以把不需要给前端展示的字段注释掉或者删除。

// 待返回的字段
      let fields = {
        title: 1,
        // author: 1,
        // keyword: 1,
        // content: 1,
        desc: 1,
        img_url: 1,
        tags: 1,
        category: 1,
        // state: 1,
        // type: 1,
        // origin: 1,
        // comments: 1,
        // like_User_id: 1,
        meta: 1,
        create_time: 1,
        // update_time: 1,
      };

同样对其他的接口都做了这个处理。

后端做了处理之后，所有的接口速度都加快了，特别是文章列表接口，只用了 0.04 - 0.05 秒左右，相比之前的 4.3 秒，速度提高了 100 倍，简直不要太爽， 效果如下：

此刻心情如下：

2.3 服务器优化

你以为前后端都优化一下，本文就完了 ？小兄弟，你太天真了，重头戏在后头 ！

笔者服务器用了 nginx 代理。

做的优化如下：

• 隐藏 nginx 版本号

一般来说，软件的漏洞都和版本相关，所以我们要隐藏或消除 web 服务对访问用户显示的各种敏感信息。

如何查看 nginx 版本号？ 直接看 network 的接口或者静态文件请求的 Response Headers 即可。

没有设置之前，可以看到版本号，比如我网站的版本号如下：

Server: nginx/1.6.2

设置之后，直接显示 nginx 了，没有了版本号，如下：

Server: nginx

• 开启 gzip 压缩

nginx 对于处理静态文件的效率要远高于 Web 框架，因为可以使用 gzip 压缩协议，减小静态文件的体积加快静态文件的加载速度、开启缓存和超时时间减少请求静态文件次数。

笔者开启 gzip 压缩之后，请求的静态文件大小大约减少了 2 / 3 呢。

gzip on;
#该指令用于开启或关闭gzip模块(on/off)

gzip_buffers 16 8k;
#设置系统获取几个单位的缓存用于存储gzip的压缩结果数据流。16 8k代表以8k为单位，安装原始数据大小以8k为单位的16倍申请内存

gzip_comp_level 6;
#gzip压缩比，数值范围是1-9，1压缩比最小但处理速度最快，9压缩比最大但处理速度最慢

gzip_http_version 1.1;
#识别http的协议版本

gzip_min_length 256;
#设置允许压缩的页面最小字节数，页面字节数从header头得content-length中进行获取。默认值是0，不管页面多大都压缩。这里我设置了为256

gzip_proxied any;
#这里设置无论header头是怎么样，都是无条件启用压缩

gzip_vary on;
#在http header中添加Vary: Accept-Encoding ,给代理服务器用的

gzip_types
    text/xml application/xml application/atom+xml application/rss+xml application/xhtml+xml image/svg+xml
    text/javascript application/javascript application/x-javascript
    text/x-json application/json application/x-web-app-manifest+json
    text/css text/plain text/x-component
    font/opentype font/ttf application/x-font-ttf application/vnd.ms-fontobject
    image/x-icon;
#进行压缩的文件类型,这里特别添加了对字体的文件类型

gzip_disable "MSIE [1-6].(?!.*SV1)";
#禁用IE 6 gzip

把上面的内容加在 nginx 的配置文件 ngixn.conf 里面的 http 模块里面即可。

是否设置成功，看文件请求的 Content-Encoding 是不是 gzip 即可。

• 设置 expires，设置缓存

 server {
        listen       80;
        server_name  localhost;
        location  / {
            root   /home/blog/blog-react/build/;
            index  index.html;
            try_files $uri $uri/ @router;
            autoindex on;
            expires 7d; # 缓存 7 天
        }
    }

我重新刷新请求的时候是 2019 年 3 月 16 号，是否设置成功看如下几个字段就知道了：

1. Staus Code 里面的 form memory cache 看出，文件是直接从本地浏览器本地请求到的，没有请求服务器。
2. Cache-Control 的 max-age= 604800 看出，过期时间为 7 天。
3. Express 是 2019 年 3 月 23 号过期，也是 7 天过期。

注意：上面最上面的用红色圈中的 Disable cache 是否是打上了勾，打了勾表示：浏览器每次的请求都是请求服务器，无论本地的文件是否过期。所以要把这个勾去掉才能看到缓存的效果。

终极大招：服务端渲染 SSR，也是笔者接下来的方向。

3.1 测试场景

一切优化测试的结果脱离了实际的场景都是在耍流氓，而且不同时间的网速对测试结果的影响也是很大的。

所以笔者的测试场景如下：

• a. 笔者的服务器是阿里的，配置是入门级的学生套餐配置，如下：

• b. 测试网络为 10 M 光纤宽带。

3.2 优化结果

优化之后的首屏速度是 2.07 秒。

最后加了缓存的结果为 0.388 秒。

再来看下 Lighthouse 的测试结果：

比起优化之前，各项指标都提升了很大的空间。

4. 最后

优化之路漫漫，永无止境，天下武功，唯快不破。

本次优化的前端与后端项目，都已经开源在 github 上了，欢迎围观。

前端：https://github.com/biaochenxuying/blog-react

后端：https://github.com/biaochenxuying/blog-node

github 博客地址：https://github.com/biaochenxuying/blog

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