使用Chrome Timeline來優(yōu)化頁面性能
有時候，我們就是會不由自主地寫出一些低效的代碼，嚴(yán)重影響頁面運(yùn)行的效率?；蛘呶覀兘邮值捻椖恐校叭藢懗鰜淼拇a千奇百怪，比如為了一個 Canvas 特效需要同時繪制 600 個三角形，又比如 Coding.net 的任務(wù)中心需要同時 watch 上萬個變量的變化等等。那么，如果我們遇到了一個比較低效的頁面，應(yīng)該如何去優(yōu)化它呢?
優(yōu)化前的準(zhǔn)備：知己知彼
在一切開始之前，我們先打開 F12 面板，熟悉一下我們接下來要用到的工具：Timeline：
嗯沒錯就是它。下面逐一介紹一下吧。區(qū)域 1 是一個縮略圖，可以看到除了時間軸以外被上下分成了四塊，分別代表 FPS、CPU 時間、網(wǎng)絡(luò)通信時間、堆棧占用;這個縮略圖可以橫向縮放，白色區(qū)域是下面可以看到的時間段(灰色當(dāng)然是不可見的啦)。區(qū)域 2 可以看一些交互事件，例如你滾動了一下頁面，那么這里會出現(xiàn)一個 scroll 的線段，線段覆蓋的范圍就是滾動經(jīng)過的時間。區(qū)域 3 則是具體的事件列表了。
一開始沒有記錄的時候，所有的區(qū)域都是空的。開始統(tǒng)計和結(jié)束統(tǒng)計都很簡單，左上角那坨黑色的圓圈就是。它右邊那個長得像“禁止通行”的按鈕是用來清除現(xiàn)有記錄的。當(dāng)有數(shù)據(jù)的時候，我們把鼠標(biāo)滾輪向上滾，可以看到區(qū)域被放大了：
短短的時間里，瀏覽器做了這么多事情。對于一般的屏幕，原則上來說一秒要往屏幕上繪制 60 幀，所以理論上講我們一幀內(nèi)的計算時間不能超過 16 毫秒，然而瀏覽器除了執(zhí)行我們的代碼以外，還要干點(diǎn)別的(例如計算 CSS，播放音頻……)，所以其實我們能用的只有 10~12 毫秒左右。
差不多熟悉操作了，那么就來一下實戰(zhàn)吧!假如有一天，你接手了這樣一段代碼：
- <!-- 一段小動畫：點(diǎn)擊按鈕之后會有一個爆炸的粒子效果 -->
- <!DOCTYPE html>
- <html>
- <head>
- <meta charset="utf-8">
- <title>Test</title>
- <style>
- .main {
- position: relative;
- width: 500px;
- height: 500px;
- background: #000;
- overflow: hidden;
- }
- .circle {
- position: absolute;
- border-radius: 50%;
- border: 1px solid #FFF;
- width: 8px;
- height: 8px;
- }
- </style>
- </head>
- <body>
- <div class="main"></div>
- <hr>
- <button onclick="showAnimation()">點(diǎn)我</button>
- <script src="jquery.min.js"></script>
- <script src="animation.js"></script>
- </body>
- </html>
- // animation.js
- // 粒子總數(shù)
- var COUNT = 500;
- // 重力
- var G = -0.1;
- // 摩擦力
- var F = -0.04;
- function init() {
- for (var i = 0; i < COUNT; i++) {
- var d = Math.random() * 2 * Math.PI;
- var v = Math.random() * 5;
- var circle = $('<div id="circle-' + i + '" class="circle" data-x="250" data-y="250" data-d="' + d + '" data-v="' + v + '"></div>');
- circle.appendTo($('.main'));
- }
- }
- function updateCircle() {
- for (var i = 0; i < COUNT; i++) {
- var x = parseFloat($('#circle-' + i).attr('data-x'));
- var y = parseFloat($('#circle-' + i).attr('data-y'));
- var d = parseFloat($('#circle-' + i).attr('data-d'));
- var v = parseFloat($('#circle-' + i).attr('data-v'));
- var vx = v * Math.cos(d);
- var vy = v * Math.sin(d);
- if (Math.abs(vx) < 1e-9) vx = 0;
- // 速度分量改變
- vx += F * Math.cos(d);
- vy += F * Math.sin(d) + G;
- // 計算新速度
- v = Math.sqrt(vx * vx + vy * vy);
- if (vy > 0) d = Math.acos(vx / v);
- else d = -Math.acos(vx / v);
- // 位移分量改變
- x += vx;
- y += vy;
- $('#circle-' + i).attr('data-x', x);
- $('#circle-' + i).attr('data-y', y);
- $('#circle-' + i).attr('data-d', d);
- $('#circle-' + i).attr('data-v', v);
- $('#circle-' + i).css({'top': 400 - y, 'left': x});
- }
- }
- var interval = null;
- function showAnimation() {
- if (interval) clearInterval(interval);
- $('.main').html('');
- init();
- interval = setInterval(updateCircle, 1000 / 60);
- }
效果如下(右上角的 FPS 計數(shù)器是 Chrome 調(diào)試工具自帶的)：
只有 10 FPS……10 FPS……坑爹呢這是!
好吧，打開 Timeline，按下記錄按鈕，點(diǎn)一下頁面中的“點(diǎn)我”，稍微過一會兒停止記錄，就會得到一些數(shù)據(jù)。放大一些，對 jQuery 比較熟悉的同學(xué)可以看出來，這些大部分是 jQuery 的函數(shù)。我們點(diǎn)一下那個 updateCircle 的區(qū)塊，然后看下面：
這里告訴我們，這個函數(shù)運(yùn)行了多久、函數(shù)代碼在哪兒。我們點(diǎn)一下那個鏈接，于是就跳到了 Source 頁：
是不是很震撼，之前這個頁面只是用來 Debug 的，沒想到現(xiàn)在居然帶了精確到行的運(yùn)行時間統(tǒng)計。當(dāng)然，這個時間是當(dāng)前這一行在“剛才我們點(diǎn)擊的區(qū)塊對應(yīng)的執(zhí)行時間段”中運(yùn)行的時間。所以我們就拿最慢的幾句話來下手吧!
優(yōu)化一：減少 DOM 操作
看到這幾行代碼，***反應(yīng)是：mdzz。本來 DOM 操作就慢，還要在字符串和 float 之間轉(zhuǎn)來轉(zhuǎn)去。果斷改掉!于是用一個單獨(dú)的數(shù)組來存 x、y、d、v 這些屬性。
- var objects = [];
- // 在 init 函數(shù)中
- objects.push({
- x: 250,
- y: 250,
- d: d,
- v: v
- });
- // 在 updateCircle 函數(shù)中
- var x = objects[i].x;
- var y = objects[i].y;
- var d = objects[i].d;
- var v = objects[i].v;
- // ….
- objects[i].x = x;
- objects[i].y = y;
- objects[i].d = d;
- objects[i].v = v;
效果顯著!我們再來看一下精確到行的數(shù)據(jù)：
優(yōu)化二：減少不必要的運(yùn)算
所以最耗時的那句話已經(jīng)變成了計算 vx 和 vy，畢竟三角函數(shù)算法比較復(fù)雜嘛，可以理解。至于后面的三角函數(shù)為什么那么快，我猜可能是 Chrome 的 V8 引擎將其緩存了(這句話不保證正確性)。然而不知道大家有沒有發(fā)現(xiàn)，其實計算 d 完全沒必要!我們只需要存 vx 和 vy 即可，不需要存 v 和 d!
- // init
- var vx = v * Math.cos(d);
- var vy = v * Math.sin(d);
- objects.push({
- x: 250,
- y: 250,
- vx: vx,
- vy: vy
- });
- // updateCircle
- var vx = objects[i].vx;
- var vy = objects[i].vy;
- // 計算新速度
- var v = Math.sqrt(vx * vx + vy * vy);
- if (Math.abs(vx) < 1e-9) vx = 0;
- // 速度分量改變
- vx += F * vx / v;
- vy += F * vy / v + G;
- // ….
- objects[i].vx = vx;
- objects[i].vy = vy;
只有加減乘除和開平方運(yùn)算，每次比原來的時間又少了兩毫秒。從流暢的角度來說其實已經(jīng)可以滿幀運(yùn)行了，然而為什么我還是覺得偶爾會有點(diǎn)卡呢?
優(yōu)化三：替換 setInterval
既然偶爾會掉幀，那么就看看是怎么掉的唄~原則上來說，在每一次瀏覽器進(jìn)行繪制之前，Timeline 里面應(yīng)該有一個叫 Paint 的事件，就像這樣：
看到這些綠色的東西了沒?就是它們!看上面的時間軸，雖然代碼中 setInterval 的長度是 1000/16 毫秒，但是其實根本不能保證!所以我們需要使用 requestAnimationFrame 來代替它。這是瀏覽器自帶的專門為動畫服務(wù)的函數(shù)，瀏覽器會自動優(yōu)化這個函數(shù)的調(diào)用時機(jī)。并且如果頁面被隱藏，瀏覽器還會自動暫停調(diào)用，有效地減少了 CPU 的開銷。
- // 在 updateCircle ***加一句
- requestAnimationFrame(updateCircle);
- // 去掉全部跟 setInterval 有關(guān)的句子，把 showAnimation ***一句直接改成這個
- updateCircle();
我們至少可以保證，我們每算一次，屏幕上就會顯示一次，因此不會掉幀(前提是每計算一次的時間小于 12ms)。但是雖然計算時間少了，瀏覽器重計算樣式、繪制圖像的時間可是一點(diǎn)都沒變。能不能再做優(yōu)化呢?
優(yōu)化四：使用硬件加速、避免反復(fù)查找元素
如果我們用 transform 來代替 left 和 top 來對元素進(jìn)行定位，那么瀏覽器會為這個元素單***立一個合成層，專門使用 GPU 進(jìn)行渲染，這樣可以把重計算的代價降到***。有興趣的同學(xué)可以研究一下“CSS 硬件加速”的機(jī)制。同時，我們可以緩存一下 jQuery 的元素(或者 DOM 元素)，這樣不用每次都重新查找，也能稍微提高一點(diǎn)效率。如果把元素緩存在 objects 數(shù)組中，那么連 id 都不用寫了!
- // init
- var circle = $('<div class="circle"></div>');
- objects.push({
- x: 250,
- y: 250,
- vx: vx,
- vy: vy,
- // 其實可以只存 DOM，不存 jQuery 對象
- circle: circle[0]
- });
- // updateCircle 里面 for 循環(huán)的***一句話替換掉
- objects[i].circle.style.transform = 'translate(' + x + 'px, ' + (400 - y) + 'px)';
看起來是不是很爽了?
其實，優(yōu)化是無止境的，例如我在 init 函數(shù)中完全可以不用 jQuery，改用 createDocumentFragment 來拼接元素，這樣初始化的時間就可以急劇縮短;調(diào)換 updateCircle 中的幾個語句的順序，在 V8 引擎下效率可能會有一定的提升;甚至還可以結(jié)合 Profile 面板來分析內(nèi)存占用，查看瀏覽器繪圖的細(xì)節(jié)……然而個人感覺并用不到這么極限的優(yōu)化。對于一個項目來說，如果單純?yōu)榱藘?yōu)化而寫一些奇怪的代碼，是很不合算的。
