移動WEB 性能優(yōu)化方案

WindySky 2016-03-01

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最近一項研究表明,80%的網(wǎng)民對移動端的瀏覽體驗感到失望,同時,當體驗提升時,他們會在智能手機上花費更多的時間。

這不奇怪,，因為64%的智能手機用戶希望網(wǎng)站可以在4秒內(nèi)加載完畢,，但一半的網(wǎng)站花費了二倍以上的時間,，達到了9秒。這篇文章會闡述一些可以使你的網(wǎng)站在移動端跑得更快的技術,。

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移動端用戶的下載速度

讓我們來研究下究竟是什么影響了智能手機上的網(wǎng)頁加載速度,。

最明顯的原因是智能機的網(wǎng)速。最佳情況下,，移動端用戶使用3g與4g上網(wǎng),。在美國，57%的用戶使用3g上網(wǎng),，27%的用戶使用4g,。在加拿大，4g用戶更少,。而在英國,，4g還是新鮮事物。Pcworld的研究表明,，在美國,，3g平均下載速度為2mbps，4g則為6.2mbps,。ofcom 的研究顯示,，在英國3g的下載速度為2.1mbps。北美和歐洲以外的連接速度一般較慢,。1mpbs可換算為122kb每秒，或者0.12mb每秒，因此以上的數(shù)據(jù)可以轉(zhuǎn)換如下：

244 KB/s 3G用戶平均網(wǎng)速值 (0.24 MB/s)
756 KB/s 4G用戶平均網(wǎng)速值(0.76 MB/s)

如果把上述值乘以移動用戶等待時間4秒,這意味著網(wǎng)站對于3g用戶來說最大為1mb,，而4g用戶為3mb,。

然而下載速度并不是瓶頸，網(wǎng)絡延遲及智能機的內(nèi)存與cpu才是瓶頸,。即使手機可以在4秒內(nèi)下載完1mb,，頁面也要花費更長的時間去加載，因為手機需要接收并解析代碼與圖片,。

在桌面端,，下載文件只占顯示網(wǎng)站時間的20%，其余時間花費在解析http請求,，獲取樣式表,，腳本文件及圖片上。由于移動端的cpu,，內(nèi)存與緩存跟桌面端完全無法相提并論,，這些在手機上會花費更長的時間。

怎樣減少加載時間

構建一個快速的網(wǎng)站,，就是一個做出艱難決定與砍掉非核心體驗的過程,。如果某一項需求價值不大，去掉之,。這個原則適用于所有開發(fā)階段,尤其是規(guī)劃和編碼時,。

減少依賴文件 : 更少的文件意味著更少的http請求與更快的加載時間
降低圖片大小: 適應與調(diào)整高分辨率圖片，在額外的下載時間中占居榜首,，占用了寶貴的內(nèi)存與處理資源,。
減輕客戶端負擔: 最佳實踐是重新思考你的javascript，并使之降低到最小尺寸

怎樣減少依賴文件

如果你想為移動端用戶隱藏圖片,，display:none與visibility：hidden是不能阻止文件下載的,。測試下面的代碼：

<div style="display:none;">
    <img src="logo-none.png" />
</div>

<div style="visibility:hidden;">
    <img src="logo-hidden.png" />
</div>

你可以觀察下面的瀑布圖，圖片容器設置display: none或visibility: hidden后仍然會被下載,。

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替代方案是利用css加載背景圖片,，之后利用media query媒體查詢來通過條件隱藏圖片。這個技術最初被Jason grigsby測試過,，之后被tim kandlec進一步拓展,。亞馬遜獨立的移動端頁面使用了此種技術，根據(jù)設備來條件加載特定的圖片,。

<meta name="viewport" content="width=device-width">

<style>
    @media (max-width:600px) {
        .image {
            display:none;
        }
    }
    @media (min-width:601px) {
        .image {
            background-image: url(image1.jpg);
        }
    }
</style>

<div class="image"></div>

你可以看到圖片不加載的瀑布圖：

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保持最小數(shù)量的外聯(lián)樣式表

如果你已經(jīng)根據(jù)斷點來加載分開的樣式表,，你需要仔細思考這樣的做法了。我們測試了以下的代碼：

<link href="extra-small.css" rel="stylesheet" media="screen and (max-width: 390px)" />
<link href="small.css" rel="stylesheet" media="screen and (min-width: 391px) and (max-width: 500px)" />
<link href="medium.css" rel="stylesheet" media="screen and (min-width: 501px) and (max-width: 767px)" />
<link href="large.css" rel="stylesheet" media="screen and (min-width: 768px)" />

你可以看到這四個樣式表在豎屏下(portrait mode)都被加載了.

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因此無論如何這些樣式表都會被加載,，你需要把這些文件合并在一個文件里,，減少http請求,。另一種方法，你可以通過后端處理,，通過判斷設備來自動插入樣式表,。 (這種方式在的響應式網(wǎng)站中使用過)。

另一種方案可以使用內(nèi)部樣式,。亞馬遜獨立的移動產(chǎn)品頁面有一個6 KB大小的外部樣式表,連同一些內(nèi)部樣式,。這只需要通過一個額外的HTTP請求來下載所有的頁面樣式。亞馬遜的桌面版本并不是很高效,帶有9個外部樣式表,總共40 KB,。

利用CSS3代替圖片

圓角,，陰影，漸變填充等,，這些樣式不需要使用圖片,，可以減少http請求，加快加載時間,。

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Css3可以減少http請求,，但增加了處理負荷。我們創(chuàng)建了一系列的html文件,，每個文件包含一個基本的css3特性,。參考下面的圖表，你可以發(fā)現(xiàn)css3帶來的處理時間很小,，但不能不考慮,。特別注意box-shadow對處理時間的影響最大。

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DATAURI來代替圖片與WEB字體文件

Data uri方案可以不使用任何額外資源就可以向html及css中插入內(nèi)容,。這個技術可以在web頁面中插入任何內(nèi)容,，通常被用于插入圖片及web字體文件。這個技術最大的好處是可以減少http請求,。

Data uri使用很簡單,，你可以按照下面的格式，使用base64編碼過的數(shù)據(jù)直接插入html與css中代替圖片文件,。

data:[MIME-type][;charset=encoding][;base64],[data]

舉個例子,，下面的小圖標就是用data uri創(chuàng)建的:

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代碼在這：

<img alt="" src="data:image/png;base64,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" />

Wordpress.com的響應式網(wǎng)站使用這個技術插入了圖片及字體。波士頓環(huán)球報的響應式網(wǎng)站也使用了這個技術,，他們的網(wǎng)站在智能手機上,，四秒內(nèi)就加載完畢了。

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使用這項技術,，從此不用為外部圖片及字體文件勞心費神,。也需要測試與比較是否值得應用這項技術來代替?zhèn)鹘y(tǒng)方式。

可縮放矢量圖形(SVG)而不是圖片

就像data URIs,可縮放矢量圖形(SVG)可以被嵌入到一個頁面來減少HTTP請求數(shù),。例如,下面的圖片是一個內(nèi)聯(lián)SVG:

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這是代碼：

<svg version="1.1" id="drop" x="0px" y="0px"
   width="17.812px" height="28.664px"
   viewBox="296.641 381.688 17.812 28.664"
   enable-background="new 296.641 381.688 17.812 28.664" 
   xml:space="preserve">
<path fill="#EE1C4E" d="M314.428,401.082c-0.443-5.489-5.146-9.522-7
.52-14.186c-0.816-1.597-1.352-5.208-1.352-5.208 s-0.555,3.792-1.388
,5.425c-2.233,4.371-7.127,8.999-7.507,14.047c-0.36,4.794,4.101,9.191
,8.896,9.191 C310.49,410.354,314.816,405.941,314.428,401.082z"/>
</svg>

SVG文件可以通過一個矢量圖形編輯器,如Adobe Illustrator創(chuàng)建,。一旦創(chuàng)建,在文本編輯器中打開文件并把其代碼拷貝出來(減去任何不必要的數(shù)據(jù)),。

上面的代碼在HTML文件中會生效，,但不會在樣式表中生效,。若在一個樣式表中嵌入SVG文件,需要先將它轉(zhuǎn)換為一個數(shù)據(jù)URI,。如果這樣做,，我們需要從編輯器中(一定要包括元數(shù)據(jù))拷貝出,用base64編碼,然后使用以下格式嵌入樣式表:

data:image/svg+xml[;base64],[data]

這是代碼：

background-image:url(data:image/svg+xml;base64,PD94bWwgdmVyc2lvbj0i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);

Sprites圖

Sprites（雪碧圖）技術可以把經(jīng)常使用的圖片合成為一張圖片,，從而減少http請求。比如當你將四張圖片合成到一個sprite中后,，http請求從4減少到1.需要顯示的圖片利用background-position屬性來控制,。

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字體圖標

字體圖標是利用字體文件來包含符號和圖表(如Wingdings或Webdings 都是某種圖標字體),可以用來代替加載一個圖像文件。例如,下面的圖標不是一個圖像,而是Wingdings字體中的“h”字符:

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Wingdings和Webdings有點過氣了,現(xiàn)在有其他更專業(yè)的Web字體可用的,可以通過font-face加載,。

單獨的Web字體,對于所有圖標來講,，HTTP請求的數(shù)量可以減少到一個。如果Web字體使用數(shù)據(jù)URI(如上所述)嵌入頁面,，HTTP請求可以減少到零,。這正是WordPress.com使用的技術。這是他們樣式表中嵌入的web 字體:

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WordPress.com訪問所有這些圖標,不會有任何額外的HTTP請求,因為圖標通過數(shù)據(jù)URI,以Web字體的方式嵌入到WordPress的樣式表中,。

同時,字體圖標可以使用CSS3關鍵幀動畫(這很有用,，比如“加載”圖標(小菊花))?！　≈饕娜秉c是,字體圖標做成的CSS sprites只能是某個純色,。亞馬遜的css雪碧圖包括彩色圖標,因此它不能使用這種技術。

如IcoMoon之類的工具可以很方便的建立一個自定義Web字體,。所需要的只是每個圖標的SVG文件,。

避免內(nèi)聯(lián)`iframe`

每一個內(nèi)聯(lián)框架(iframe)都會生成一個HTTP請求,這是在iframe內(nèi)沒有另外依賴資源的情況下。這是我們做一個快速測試,比較一個iframe只含有文本,。

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包含一個iframe增加了將近0.2s的加載時間,。為了保證web站點加載迅速，最好不要使用iframe,。

移動先行

移動先行也適用于前端開發(fā),。

編碼時以移動用戶作為第一考慮,然后為平板電腦和桌面逐步增強,減少不必要的依賴。另外一種方式為桌面端優(yōu)先,重型組件默認加載,然后為小屏幕隱藏這些組件(稱為“優(yōu)雅降級”),。

下面例子為桌面端優(yōu)先的編碼:

<style>
    .image {
        background-image: url(image1.jpg);
    }

    @media (max-width:390px) {
        .image {
            display: none;
        }
    }
</style>

<div class="image"></div>

在上面的代碼中,默認是顯示圖像,然后在移動設備上通過媒體查詢隱藏了圖片,。

下面的例子為移動端優(yōu)先的編碼:

<style>
    @media (min-width:391px) {
        .image {
            background-image: url(image1.jpg);
        }
    }
</style>

<div class="image"></div>

默認情況下,圖片不顯示,之后使用媒體查詢對更大的屏幕進行漸進增強。

拆分到多個頁面(單獨的移動網(wǎng)站)

保持你的核心內(nèi)容在頁面上,之后提供到次要內(nèi)容的鏈接到次要內(nèi)容,。這將減少HTML的加載負擔,，同時防止相關的資源被下載。

亞馬遜的移動產(chǎn)品頁面有通用的產(chǎn)品信息,同時提供鏈接到“用戶評論”,、“描述和細節(jié)”和“新&使用提供,。

這就減少了三張圖片的HTTP請求,且HTML的大小減少45 KB,。

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保持最少重定向(單獨的移動網(wǎng)站)

亞馬遜有一個重定向，來引導游客到單獨的移動頁面,這帶來了0.4秒的延遲,。與之相比,戴爾的網(wǎng)站有兩個重定向,帶來了1.2秒延遲,。

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如何縮小圖片尺寸

響應式圖片

響應式圖片的思路是讓訪客圖像只下載那些最適合他們的設備的圖片,對于智能手機,使用低分辨率圖像,可以快速下載和渲染。

亞馬遜的獨立的移動產(chǎn)品頁面使用響應式圖像技術,利用媒體查詢分配一個特定的背景圖像到一個div,。這是亞馬遜的代碼:

<!-- // This meta viewport is inserted for iPhones // -->
<meta name="viewport" content="width=device-width,user-scalable=no,initial-scale=1.0,maximum-scale=1.0">

<!-- // This meta viewport is inserted for the Nexus S // -->
<meta name="viewport" content="width=device-width">

<style>
    @media (max-width:390px) {
        #image-container {
            max-width: 109px;
        }
        .image {
            background-image: url(image1.jpg);
        }
    }
    @media (max-width:390px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:1.5) {
        .image {
            background-image: url(image2.jpg);
        }
    }
    @media (max-width:390px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2) {
        .image {
            background-image: url(image3.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:391px) and (max-width:500px) {
        #image-container {
            max-width: 121px;
        }
        .image {
            background-image: url(image4.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:391px) and (max-width:500px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:1.5) {
        .image {
            background-image: url(image5.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:391px) and (max-width:500px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2) {
        .image {
            background-image: url(image6.jpg);
        }
    }
    @media (min-width: 501px) and (max-width: 767px) {
        #image-container {
            max-width: 182px;
        }
        .image {
            background-image: url(image5.jpg);
        }
    }
    @media (min-width: 501px) and (max-width: 767px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:1.5) {
        .image {
            background-image: url(image7.jpg);
        }
    }
    @media (min-width: 501px) and (max-width: 767px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2) {
        .image {
            background-image: url(image8.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:768px) {
        #image-container {
            max-width: 303px;
        }
        .image {
            background-image: url(image8.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:768px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:1.5) {
        .image {
            background-image: url(image8.jpg);
        }
    }
    @media (min-width:768px) and (-webkit-min-device-pixel-ratio:2) {
        .image {
            background-image: url(image8.jpg);
        }
    }
</style>

<div id="image-container">
    <div class="image">
        <img src="image1.jpg" />
    </div>
</div>

盡管亞馬遜在內(nèi)部樣式中有八個產(chǎn)品圖片,在豎屏模式下的iPhone 4或Nexus S只有兩個被下載,。

《波士頓環(huán)球報》的響應式網(wǎng)站，采用了利用不同的data-fullsrc來加載圖片的響應式圖像技術,。這是一個html標記,和一個服務器端JavaScript重定向規(guī)則的組合:

<img alt="" src="mobile-size.r.jpg" data-fullsrc="desktop-size.jpg" />

src是手機上使用的圖像,確保網(wǎng)站默認為尺寸較小的版本(移動先行),而data-fullsrc是全尺寸的圖像,。JavaScript用來檢測設備的屏幕大小,之后寫入cookie。對于大屏幕,JavaScript利用data-fullsrc上的高分辨率圖像替換較小的圖片,。服務器也使用Apache重寫規(guī)則,，來在圖像文件的名稱中檢查.r.(mobile用的圖片帶有.r.),同時顯示一個備用GIF,而不會使用較小的移動圖像(從而防止手機大小的圖像被下載到桌面)。

微軟的響應式網(wǎng)站使用的斯科特·杰爾的Picturefill技術:

<div data-picture data-alt="Alternate text here">
    <div data-src="image1.png"></div>
    <div data-src="image2.png" data-media="(min-device-pixel-ratio: 2.0)"></div>
    <div data-src="image3.png" data-media="(max-width: 539px)"></div>
    <div data-src="image4.png" data-media="(max-width: 539px) and (min-device-pixel-ratio: 2.0)"></div>

    <noscript><img src="image1.png" alt="Alternate text here" /></noscript>
</div>

注意:上面的代碼片段中, data-picture= " "應該是 data-picture,沒有= " ",。(=字符是smashing magazine的所見即所得編輯器自動插入的),。利用這種技術,JavaScript掃描頁面的代碼,發(fā)現(xiàn)包含data-picture屬性的div。然后根據(jù)data-media屬性插入一個新的img標簽,。

這些響應式圖像技術的主要好處有:

小屏幕下載低分辨率的圖像,而大屏幕下載高分辨率圖像;
只下載所需的圖片,而不需要的圖片不在后臺加載,。

有各種各樣的其他技術實現(xiàn)響應式圖像。你可以查看這些資源,，了解更多的細節(jié):

如何減少客戶端處理

讓JAVASCRIPT降到最低

星巴克的響應式網(wǎng)站在 chrome下禁用javascript后,，桌面端良好的網(wǎng)絡環(huán)境下花費了3.53秒加載完畢，而啟用javascript后,，花費了4.73秒,，增加了 34%。Javascript對加載時間的影響,，在移動端較小的內(nèi)存,，cpu及緩存下會表現(xiàn)得更明顯。通常,，我們要重新思考javascript的使用,，并保持其在最小尺寸。

一個很好的例子是BBC移動網(wǎng)站的JavaScript,。網(wǎng)站不使用外部JavaScript文件——都是內(nèi)聯(lián),。內(nèi)聯(lián)腳本僅限于幾行，沒有顯著影響內(nèi)存,HTML文件和所有內(nèi)聯(lián) JavaScript花費0.78秒加載完畢,。就像BBC那樣,亞馬遜的移動產(chǎn)品頁面也沒有外部JavaScript文件,而使用最少的內(nèi)聯(lián)腳本,。 HTML文件和所有內(nèi)聯(lián)JavaScript花費0.75秒加載完畢。

(請注意,jQuery不是一個輕量的替代方案,事實上是jquery本身的補充,。)這兩個網(wǎng)站在iPhone 4下均在4秒內(nèi)加載完畢,。使用一個JavaScript框架前,考慮它是否真的有必要,。在某些情況下,使用少量的JavaScript比調(diào)用一個框架更有效。

避免組件

組件對實際加載時間的影響是災難性的,。為了驗證這一點,我們創(chuàng)建了一系列簡單的HTML文件,每個文件包含默認的嵌入代碼,一個小部件,。你可以看到下面的結(jié)果多糟糕。注意,這不是一個完美的測試,因為這些都是在模擬環(huán)境中的可控實驗,不過結(jié)果比較有意思,。

技術分享

在單個頁面中,，結(jié)合他們?yōu)橐粋€小部件，結(jié)果只包含這個部件的情況下,，加載時間長達4秒,。

服務器端(后端)技術

除了優(yōu)化前端,服務器端技術也可以用來加速加載時間。這些技術都值得考慮,但不會在本文中介紹:

緩存HTTP重定向來加速重復訪問;
合并HTTP重定向鏈來減少重定向;
使用HTTP壓縮來減少數(shù)量的字節(jié)(Gzip或縮小),。

測試移動設備上的性能

由于移動設備的不可預知性,測試多個設備上的性能是很重要的。這里有一些免費的性能測試工具:

Mobitest,Akamai：可以對對iPhone 4的 iOS 5.0,iPhone 3 g和Nexus S 生成瀑布圖和HAR文件 .注意Nexus S測試結(jié)果與我們自己的內(nèi)部測試不一致,。我們的服務器訪問日志顯示,，當我們測試實際安卓2。x設備時產(chǎn)生了更少的HTTP請求,。
“Network Panel,” Chrome Developer Tools