JavaScript性能优化

0. 提要

　　自从JavaScript诞生以来，用这门语言编写网页的开发人员有了极大的增长。与此同时，JavaScript代码的执行效率也越来越受到关注。因为JavaScript最初是一个解释型语言，执行速度要比编译型语言慢得多。Chrome是第一款内置优化引擎，将JavaScript变异成本地代码的浏览器。此后，主流浏览器纷纷效仿，陆续实现了JavaScript的编译执行。

　　即使到了编译执行JavaScript的新阶段，仍然会存在低效率的代码。不过，还是有一些方式可以改进代码的整体性能的。

　　主要有以下四个方面：

1. 作用域方面。
2. 选择方法方面。
3. 最小化语句数方面。
4. 优化DOM交互方面。

1.作用域方面

1.1避免全局查找

　　可能优化脚本性能最重要的就是注意全局查找。使用全局变量和函数肯定要比局部的开销更大，因为要涉及作用域链上的查找。请看以下函数：

function updateUI(){
var imgs = document.getElementsByTagName("img");
for (var i=0, len=imgs.length; i < len; i++){
imgs[i].title = document.title + " image " + i;
}
var msg = document.getElementById("msg");
msg.innerHTML = "Update complete.";
}

　　该函数可能看上去完全正常，但是它包含了三个对于全局document对象的引用。如果在页面上有多个图片，那么for循环中的document引用就会被执行多次甚至上百次，每次都会要进行作用域链查找。通过创建一个指向document对象的局部变量，就可以通过限制一次全局查找来改进这个函数的性能：

function updateUI(){
var doc = document;
var imgs = doc.getElementsByTagName("img");
for (var i=0, len=imgs.length; i < len; i++){
imgs[i].title = doc.title + " image " + i;
}
var msg = doc.getElementById("msg");
msg.innerHTML = "Update complete.";
}

　　这里，首先将 document 对象存在本地的 doc 变量中；然后在余下的代码中替换原来的 document。与原来的的版本相比，现在的函数只有一次全局查找，肯定更快。
　　将在一个函数中会用到多次的全局对象存储为局部变量总是没错的。

1.2避免with语句

　　在性能非常重要的地方必须避免使用with语句。和函数类似，with语句会创建自己的作用域，因此会增加其中执行的代码的作用域链的长度。由于额外的作用域链查找，在with语句中执行的代码肯定会比外米娜执行的代码要慢。

　　对比一下以下两段作用相同的代码：

function updateBody(){
with(document.body){
alert(tagName);
innerHTML = "Hello world!";
}
}

function updateBody(){
var body = document.body
alert(body.tagName);
body.innerHTML = "Hello world!";
}

　　第一个使用了with语句，第二个没有使用。第二个代码虽然稍微长了点，但是阅读起来比with语句版本更好，它确保让你知道tagName和innerHTML是属于哪个对象的。同时，这段代码通过将document.body存储在局部变量中省去了额外的全局查找。

2.选择方法方面

2.1避免不必要的属性查找

var values = [5, 10];
var sum = values[0] + values[1];
alert(sum);

var values = { first: 5, second: 10};
var sum = values.first + values.second;
alert(sum);

　　对比一下上述两个代码，第一段代码使用数组相加来得到sum值，第二段代码使用访问对象的属性方法相加来得到sum值，前者为O（1），后者为O（n）。

　　对象上的任何属性查找都要比访问变量或者数组花费更长时间，因为必须在原型链中对拥有该名称的属性进行一次搜索。如第二段代码进行一两次属性查找并不会导致显著的性能问题，但是进行成百上千次则肯定会减慢执行速度。

　　简而言之，属性查找越多，执行时间就越长。

2.2优化循环

1. 减值迭代——大多数循环使用一个从0开始、增加到某个特定值的迭代器。在很多情况下，从最大值开始，在循环中不断减值的迭代器更加高效。
2. 简化终止条件——由于每次循环过程都会计算终止条件，所以必须保证它尽可能快。也就是说避免属性查找或其他O（n）的操作。
3. 简化循环体——循环体是执行最多的，所以要确保其被最大限度地优化。确保没有某些可以被很容易移出循环的密集计算。
4. 使用后测试循环——最常用for循环和while循环都是前测试循环。而如do-while这种后测试循环，可以避免最初终止条件的计算，因此运行更快。

2.3展开循环

　　当循环的次数是确定的，消除循环并使用多次函数调用往往更快。

for (var i=values.length -1; i >= 0; i--){
process(values[i]);
}

//消除循环
process(values[0]);
process(values[1]);
process(values[2]);

　　如果数组的长度总是一样的，对每个元素都调用process()可能更优。这个例子假设values数组里面只有3个元素，直接对每个元素调用process()。这样展开循环可以消除建立循环和处理终止条件的额外开销，使代码运行得更快。

2.4性能的其他注意事项

• 原生方法较快——只要有可能，使用原生方法而不是自己用JavaScript重写一个。
• switch语句较快。
• 位运算符较快——当进行数学运算的时候，位运算操作要比任何布尔运算或者算数运算快。选择性地用位运算替换算数运算可以极大提升复杂运算的性能。诸如取模，逻辑与和逻辑或都可以考虑用位运算来替换。

3.最小化语句数方面

3.1多个变量声明

//4 个语句—— 很浪费
var count = 5;
var color = "blue";
var values = [1,2,3];
var now = new Date();

改为

//一个语句
var count = 5,
color = "blue",
values = [1,2,3],
now = new Date();

　　此处，变量声明只用了一个var语句，之间由逗号隔开。在大多数情况下这种优化都非常容易做，并且要比单个变量分别声明快很多。

3.2插入迭代值

var name = values[i];
i++;

改为

var name = values[i++];

3.3使用数组和对象字面量

　　有两种创建数组和对象的方法：构造函数和字面量。使用构造函数总是要用到更多的语句来插入元素或者定义属性，而字面量可以将这些操作在一个语句中完成。

//用 4 个语句创建和初始化数组——浪费
var values = new Array();
values[0] = 123;
values[1] = 456;
values[2] = 789;
//用 4 个语句创建和初始化对象——浪费
var person = new Object();
person.name = "Nicholas";
person.age = 29;
person.sayName = function(){
alert(this.name);
};

改为

//只用一条语句创建和初始化数组
var values = [123, 456, 789];
//只用一条语句创建和初始化对象
var person = {
name : "Nicholas",
age : 29,
sayName : function(){
alert(this.name);
}
};

　　重写后的代码只包含两条语句，一条创建和初始化数组，另一条创建和初始化对象。之前用了八条语句的东西现在只用了两条，减少了75%的语句量。在包含成千上万行JavaScript的代码库中，这些优化的价值更大。

4.优化DOM交互

　　在JavaScript各个方面中，DOM毫无疑问是最慢的一部分。DOM操作与交互要消耗大量时间，因为它们往往需要重新渲染整个页面或者某一部分。进一步说，看似细微的操作也可能要花很久来执行，因为DOM要处理非常多的信息。理解如何优化与DOM的交互可以极大得提高脚本完成的速度。

4.1最小化现场更新

　　一旦你需要访问的DOM部分是已经显示的页面的一部分，那么你就是在进行一个现场更新。之所以叫现场更新，是因为需要立即（现场）对页面对用户的显示进行更新。每一个更改，不管是插入单个字符，还是移除整个片段，都有一个性能惩罚，因为浏览器要重新计算无数尺寸以进行更新。现场更新进行得越多，代码完成执行所花的时间就越长；完成一个操作所需的现场更新越少，代码就越快。

　　要修正这个性能瓶颈，需要减少现场更新的数量。一般有2种方法。

1. 将列表从页面上移除，最后进行更新，最后再将列表插回到同样的位置。这个方法不是非常理想，因为每次页面更新的时候它会不必要的闪烁。
2. 使用文档片段来构建DOM结构，接着将其添加到List元素中。这个方式避免了现场更新和页面闪烁问题。

var list = document.getElementById("myList"),
item,
i;
for (i=0; i < 10; i++) {
item = document.createElement("li");
list.appendChild(item);
item.appendChild(document.createTextNode("Item " + i));
}

改为

var list = document.getElementById("myList"),
fragment = document.createDocumentFragment(),
item,
i;
for (i=0; i < 10; i++) {
item = document.createElement("li");
fragment.appendChild(item);
item.appendChild(document.createTextNode("Item " + i));
}
list.appendChild(fragment);

在这个例子中只有一次现场更新，它发生在所有项目都创建好之后。文档片段用作一个临时的占位符，放置新创建的项目。然后使用appendChild()将所有项目添加到列表中。

　　一旦需要更新DOM，请考虑使用文档片段来构建DOM结构，然后再将其添加到现存的文档中。

4.2使用innerHTML

　　有两种在页面上创建DOM节点的方法：

1. 使用诸如createElement()和appendChild()之类的DOM方法。
2. 使用innerHTML。

　　对于小的DOM更改而言，两种方法效率都差不多。然而，对于大的DOM更改，使用innerHTML要比使用标准DOM方法创建同样的DOM结构快得多。

var list = document.getElementById("myList"),
item,
i;
for (i=0; i < 10; i++) {
item = document.createElement("li");
list.appendChild(item);
item.appendChild(document.createTextNode("Item " + i));
}

改为

var list = document.getElementById("myList"),
html = "",
i;
for (i=0; i < 10; i++) {
html += "<li>Item " + i + "</li>";
}
list.innerHTML = html;

参考文献：《JavaScript高级程序设计（第三版）》。