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Web 性能 API——帮你分析 Web 前端性能

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开发一个现代化的互联网网站是一项复杂的任务,需要各种职能的密切合作以应对用户日新月异的需求。其中,网页的性能直接决定了用户的体验,而随着新型客户端浏览设备的出现与网站功能的日益复杂化,对于性能的专注也达到了前所未有的高度。


传统的网站性能监测通常有以下几种方式:



  • 借助传统的开发者工具查看网络请求,例如浏览器的 F12 工具、FiddlerCharles等等。基本方式是通过追踪 HTTP 请求与响应的时间,以图形的方式列出所有资源的下载情况。这种方式依赖于人为操作,难以实现批量测试与统计。

  • 使用侵入式的 JavaScript 代码检测 DOM 事件的发生时间。例如 DOMContentLoaded 和 document.onreadystatechange 等等。这种方式会在页面中引入额外的代码,加重了开发者与测试人员的负担,还有可能因为检测代码本身的潜在问题影响页面的性能。

  • 使用第三方的服务与工具,例如WebPagetestPingdom等等,这些服务通常能够实现在不同浏览器和不同地域进行测试,并且为用户提供一些优化建议。但某些服务需要排队等待,并且多次测试结果之间往往区别较大。第一条方式的问题也同样存在。


除此之外,以上各种方式的测量指标都比较单一,基本只能起到计时和流量计算的作用。对于其它一些指标,例如电池状态等无能为力。并且难以实现自动化,以及在持续集成流程中统计测试结果。


W3C Web 性能工作小组与各浏览器厂商都已认识到性能对于 web 开发的重要性,为了解决当前性能测试的困难,W3C 推出了一套性能 API标准,各种浏览器对这套标准的支持如今也逐渐成熟起来。这套 API 的目的是简化开发者对网站性能进行精确分析与控制的过程,最终实现性能的提高。其中还包括了一些新协议与 HTML 元素的提议,目的是让内容的展现更快、更加优化。


性能 API 示例


整套标准包含了 10 余种 API,各自针对性能检测的某个方面。为了保证整套标准的质量与互操作性,W3C 按照惯例对它们应用了规范成熟度流程,这些 API 各自处于流程的不同阶段。在下图中可以看到它们当前的进展:



以下将通过简单的示例介绍目前已属于 W3C 推荐标准(REC)的三个 API。


Navigation Timing (导航计时)


Navigation Timing API能够帮助网站开发者检测真实用户数据(RUM),例如带宽、延迟或主页的整体页面加载时间。开发者可以用以下 JavaScript 代码检测页面的性能:


varpage = performance.timing,
plt = page.loadEventStart - page.navigationStart,
console.log(plt);
// Page load time (PTL) output for specific browser/user in ms

需要注意的是,Navigation Timing 的目的是用于分析页面整体性能指标。如果要获取个别资源(例如 JS、图片)的性能指标,请使用 Resource Timing API。


W3C 刚刚宣布了Navigation Timing 2,它将替代之前的版本。


High Resolution Timing(高精度计时)


该 API规范所定义的 JavaScript 接口能够提供精确到微秒级的当前时间,并且不会受到系统时钟偏差或调整的影响。对于性能分析来说,精确的测量结果意义重大。


varperf = performance.now();
// console output 439985.4570000316

Page Visibility (页面可见性)


通过这一规范,网站开发者能够以编程方式确定页面的当前可见状态,从而使网站能够更有效地利用电源与 CPU。


当页面获得或失去焦点时,文档对象的visibilitychange事件便会被触发。


document.addEventListener('visibilitychange', function(event){if(document.hidden){// Page currently hidden.}else{// Page currently visible.}});

这一事件对于了解页面的可见状态十分有用,举例来说,用户可能会同时打开多个浏览器标签,而你希望只在用户显示你的网站页面时才进行某些操作(比如播放一段音频文件、或是执行一段 JavaScript 动画),就可以通过这一事件进行触发。对于移动设备来说,如果用户在某个标签中打开了你的网站,但正在另一个标签中浏览其它内容时,这一特性能够节省该设备的电池消耗。(虽然对于你的网站性能来说意义不大……)


其它部分 API 功能简介



  • Resource Timing(资源计时)——对单个资源(如图片)的计时,可以对细粒度的用户体验进行检测。

  • Performance Timeline(性能时间线)——以一个统一的接口获取由 Navigation Timing、Resourcing Timing 和 User Timing 所收集的性能数据。

  • Battery Status(电池状态)——能够检测当前设备的电池状态,例如是否正在充电、电量等级等等。可以根据当前电量决定是否显示某些内容(例如视频、动画等等),对于移动设备来说非常实用。

  • User Timing(用户计时)——可以对某段代码、函数进行自定义计时,以了解这段代码的具体运行时间,类似于 stop watch 的作用。

  • Beacon(灯塔)——可以将分析结果或诊断代码发送给服务器,它采用了异步执行的方式,因此不会影响页面中其它代码的运行。对于收集测试结果并进行统计分析来说是一种十分便利的工具。

  • Animation Timing(动画计时) - 通过 requestAnimationFrame 函数让浏览器精通地控制动画的帧数,能够有效地配合显示器的刷新率,提供更平滑的动画效果,减少对 CPU 和电池的消耗。

  • Resource Hits(资源提示) - 通过 html 属性指定资源的预加载,例如在浏览相册时能够预先加载下一张图片,加快翻页的显示速度。

  • Frame Timing(帧计时)——通过一个接口获取与帧相关的性能数据,例如每秒帧数和 TTF。该标准目前尚未被支持。

  • Navigation Error Logging(导航错误日志记录)——通过一个接口存储及获取与某个文档的导航相关的错误记录。该标准目前尚未被支持。


浏览器支持


下表列举了当前主流浏览器对性能 API 的支持,其中标注星号的内容并非来自于 Web 性能工作小组。

















































































































































规范Internet ExplorerFirefoxChromeSafariOperaiOS SafariAndroid
Navigation Timing931全部8268 (不包括 8.1)4.1
High Resolution Timing1031全部8268 (不包括 8.1)4.4
Page Visibility1031全部7267.14.4
Resource Timing1034全部-26-4.4
Battery Status-31 (部分支持)38-26--
User Timing10-全部-26-4.4
Beacon-3139-26--
Animation Timing1031全部6.1267.14.4
Resource Hints--仅限 Canary 版----
Frame Timing-------
Navigation Error Logging-------
WebP--全部-26-4.1
Picture element and srcset attribute *--38-26--

其它


DZone.com 在《Performance & Monitoring 2015》这份白皮书中专门介绍了性能 API 以及 W3C 所推荐的新协议、标准及 HTML 元素,并提供了简单的示例。可以在这里下载完整的白皮书(需要注册)。本文中的示例代码即来自于该白皮书。


如果想了解有关 Web 性能 API 的更多内容,可以参考W3C 官方文档或这篇博客




感谢徐川对本文的审校。


 


转自: http://www.infoq.com/cn/news/2015/06/web-performance-api


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