隨著Web2.0技術(shù)的不斷推廣，越來(lái)越多的應(yīng)用使用 JavaScript 技術(shù)在客戶端進(jìn)行處理，從而使JavaScript在瀏覽器中的性能成為開(kāi)發(fā)者所面臨的最重要的可用性問(wèn)題。而這個(gè)問(wèn)題又因JavaScript的阻塞特性變的復(fù)雜，也就是說(shuō)當(dāng)瀏覽器在執(zhí)行JavaScript代碼時(shí)，不能同時(shí)做其他任何事情。本文詳細(xì)介紹了如何正確的加載和執(zhí)行 JavaScript代碼，從而提高其在瀏覽器中的性能。
無(wú)論當(dāng)前JavaScript代碼是內(nèi)嵌還是在外鏈文件中，頁(yè)面的下載和渲染都必須停下來(lái)等待腳本執(zhí)行完成。JavaScript執(zhí)行過(guò)程耗時(shí)越久，瀏覽器等待響應(yīng)用戶輸入的時(shí)間就越長(zhǎng)。瀏覽器在下載和執(zhí)行腳本時(shí)出現(xiàn)阻塞的原因在于，腳本可能會(huì)改變頁(yè)面或JavaScript的命名空間，它們對(duì)后面頁(yè)面內(nèi)容造成影響。一個(gè)典型的例子就是在頁(yè)面中使用document.write()。例如清單 1：
- <html>
- <head>
- <title>Source Example</title>
- </head>
- <body>
- <p>
- <script type="text/javascript">
- document.write("Today is " + (new Date()).toDateString());
- </script>
- </p>
- </body>
- </html>
當(dāng)瀏覽器遇到<script>標(biāo)簽時(shí)，當(dāng)前HTML頁(yè)面無(wú)從獲知JavaScript是否會(huì)向<p> 標(biāo)簽添加內(nèi)容，或引入其他元素，或甚至移除該標(biāo)簽。因此，這時(shí)瀏覽器會(huì)停止處理頁(yè)面，先執(zhí)行JavaScript代碼，然后再繼續(xù)解析和渲染頁(yè)面。同樣的情況也發(fā)生在使用src屬性加載JavaScript的過(guò)程中，瀏覽器必須先花時(shí)間下載外鏈文件中的代碼，然后解析并執(zhí)行它。在這個(gè)過(guò)程中，頁(yè)面渲染和用戶交互完全被阻塞了。
腳本位置
HTML 4 規(guī)范指出 <script> 標(biāo)簽可以放在 HTML 文檔的<head>或<body>中，并允許出現(xiàn)多次。Web 開(kāi)發(fā)人員一般習(xí)慣在 <head> 中加載外鏈的 JavaScript，接著用 <link> 標(biāo)簽用來(lái)加載外鏈的 CSS 文件或者其他頁(yè)面信息。例如清單 2
清單 2 低效率腳本位置示例
- <html>
- <head>
- <title>Source Example</title>
- <script type="text/javascript" src="script1.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="script2.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="script3.js"></script>
- <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css">
- </head>
- <body>
- <p>Hello world!</p>
- </body>
- </html>
然而這種常規(guī)的做法卻隱藏著嚴(yán)重的性能問(wèn)題。在清單 2 的示例中，當(dāng)瀏覽器解析到 <script> 標(biāo)簽（第 4 行）時(shí)，瀏覽器會(huì)停止解析其后的內(nèi)容，而優(yōu)先下載腳本文件，并執(zhí)行其中的代碼，這意味著，其后的 styles.css 樣式文件和<body>標(biāo)簽都無(wú)法被加載，由于<body>標(biāo)簽無(wú)法被加載，那么頁(yè)面自然就無(wú)法渲染了。因此在該JavaScript代碼完全執(zhí)行完之前，頁(yè)面都是一片空白。圖 1 描述了頁(yè)面加載過(guò)程中腳本和樣式文件的下載過(guò)程。
圖 1 JavaScript 文件的加載和執(zhí)行阻塞其他文件的下載
我們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象：第一個(gè) JavaScript 文件開(kāi)始下載，與此同時(shí)阻塞了頁(yè)面其他文件的下載。此外，從 script1.js 下載完成到 script2.js 開(kāi)始下載前存在一個(gè)延時(shí)，這段時(shí)間正好是 script1.js 文件的執(zhí)行過(guò)程。每個(gè)文件必須等到前一個(gè)文件下載并執(zhí)行完成才會(huì)開(kāi)始下載。在這些文件逐個(gè)下載過(guò)程中，用戶看到的是一片空白的頁(yè)面。
從 IE 8、Firefox 3.5、Safari 4 和 Chrome 2 開(kāi)始都允許并行下載 JavaScript 文件。這是個(gè)好消息，因?yàn)?lt;script>標(biāo)簽在下載外部資源時(shí)不會(huì)阻塞其他<script>標(biāo)簽。遺憾的是，JavaScript 下載過(guò)程仍然會(huì)阻塞其他資源的下載，比如樣式文件和圖片。盡管腳本的下載過(guò)程不會(huì)互相影響，但頁(yè)面仍然必須等待所有 JavaScript 代碼下載并執(zhí)行完成才能繼續(xù)。因此，盡管最新的瀏覽器通過(guò)允許并行下載提高了性能，但問(wèn)題尚未完全解決，腳本阻塞仍然是一個(gè)問(wèn)題。
由于腳本會(huì)阻塞頁(yè)面其他資源的下載，因此推薦將所有<script>標(biāo)簽盡可能放到<body>標(biāo)簽的底部，以盡量減少對(duì)整個(gè)頁(yè)面下載的影響。例如清單 3
清單 3 推薦的代碼放置位置示例
- <html>
- <head>
- <title>Source Example</title>
- <link rel="stylesheet" type="text/css" href="styles.css">
- </head>
- <body>
- <p>Hello world!</p>
- <!-- Example of efficient script positioning -->
- <script type="text/javascript" src="script1.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="script2.js"></script>
- <script type="text/javascript" src="script3.js"></script>
- </body>
- </html>
這段代碼展示了在 HTML 文檔中放置<script>標(biāo)簽的推薦位置。盡管腳本下載會(huì)阻塞另一個(gè)腳本，但是頁(yè)面的大部分內(nèi)容都已經(jīng)下載完成并顯示給了用戶，因此頁(yè)面下載不會(huì)顯得太慢。這是優(yōu)化 JavaScript 的首要規(guī)則：將腳本放在底部。
組織腳本
由于每個(gè)<script>標(biāo)簽初始下載時(shí)都會(huì)阻塞頁(yè)面渲染，所以減少頁(yè)面包含的<script>標(biāo)簽數(shù)量有助于改善這一情況。這不僅針對(duì)外鏈腳本，內(nèi)嵌腳本的數(shù)量同樣也要限制。瀏覽器在解析 HTML 頁(yè)面的過(guò)程中每遇到一個(gè)<script>標(biāo)簽，都會(huì)因執(zhí)行腳本而導(dǎo)致一定的延時(shí)，因此最小化延遲時(shí)間將會(huì)明顯改善頁(yè)面的總體性能。
這個(gè)問(wèn)題在處理外鏈 JavaScript 文件時(shí)略有不同?？紤]到 HTTP 請(qǐng)求會(huì)帶來(lái)額外的性能開(kāi)銷(xiāo)，因此下載單個(gè) 100Kb 的文件將比下載 5 個(gè) 20Kb 的文件更快。也就是說(shuō)，減少頁(yè)面中外鏈腳本的數(shù)量將會(huì)改善性能。
通常一個(gè)大型網(wǎng)站或應(yīng)用需要依賴數(shù)個(gè) JavaScript 文件。您可以把多個(gè)文件合并成一個(gè)，這樣只需要引用一個(gè)<script>標(biāo)簽，就可以減少性能消耗。文件合并的工作可通過(guò)離線的打包工具或者一些實(shí)時(shí)的在線服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
需要特別提醒的是，把一段內(nèi)嵌腳本放在引用外鏈樣式表的<link>之后會(huì)導(dǎo)致頁(yè)面阻塞去等待樣式表的下載。這樣做是為了確保內(nèi)嵌腳本在執(zhí)行時(shí)能獲得最精確的樣式信息。因此，建議不要把內(nèi)嵌腳本緊跟在<link>標(biāo)簽后面。
無(wú)阻塞的腳本
減少 JavaScript 文件大小并限制 HTTP 請(qǐng)求數(shù)在功能豐富的 Web 應(yīng)用或大型網(wǎng)站上并不總是可行。Web 應(yīng)用的功能越豐富，所需要的 JavaScript 代碼就越多，盡管下載單個(gè)較大的 JavaScript 文件只產(chǎn)生一次 HTTP 請(qǐng)求，卻會(huì)鎖死瀏覽器的一大段時(shí)間。為避免這種情況，需要通過(guò)一些特定的技術(shù)向頁(yè)面中逐步加載 JavaScript 文件，這樣做在某種程度上來(lái)說(shuō)不會(huì)阻塞瀏覽器。
無(wú)阻塞腳本的秘訣在于，在頁(yè)面加載完成后才加載 JavaScript 代碼。這就意味著在 window 對(duì)象的onload事件觸發(fā)后再下載腳本。有多種方式可以實(shí)現(xiàn)這一效果。
延遲加載腳本
HTML 4 為<script>標(biāo)簽定義了一個(gè)擴(kuò)展屬性：defer。Defer 屬性指明本元素所含的腳本不會(huì)修改 DOM，因此代碼能安全地延遲執(zhí)行。defer 屬性只被 IE 4 和 Firefox 3.5 更高版本的瀏覽器所支持，所以它不是一個(gè)理想的跨瀏覽器解決方案。在其他瀏覽器中，defer 屬性會(huì)被直接忽略，因此<script>標(biāo)簽會(huì)以默認(rèn)的方式處理，也就是說(shuō)會(huì)造成阻塞。然而，如果您的目標(biāo)瀏覽器支持的話，這仍然是個(gè)有用的解決方案。清單 4 是一個(gè)例子
清單 4 defer 屬性使用方法示例
- <script type="text/javascript" src="script1.js" defer></script>
帶有defer屬性的<script>標(biāo)簽可以放置在文檔的任何位置。對(duì)應(yīng)的 JavaScript 文件將在頁(yè)面解析到<script>標(biāo)簽時(shí)開(kāi)始下載，但不會(huì)執(zhí)行，直到 DOM 加載完成，即onload事件觸發(fā)前才會(huì)被執(zhí)行。當(dāng)一個(gè)帶有 defer 屬性的 JavaScript 文件下載時(shí)，它不會(huì)阻塞瀏覽器的其他進(jìn)程，因此這類(lèi)文件可以與其他資源文件一起并行下載。
任何帶有 defer 屬性的<script>元素在 DOM 完成加載之前都不會(huì)被執(zhí)行，無(wú)論內(nèi)嵌或者是外鏈腳本都是如此。清單 5 的例子展示了defer屬性如何影響腳本行為：
清單 5 defer 屬性對(duì)腳本行為的影響
- <html>
- <head>
- <title>Script Defer Example</title>
- </head>
- <body>
- <script type="text/javascript" defer>
- alert("defer");
- </script>
- <script type="text/javascript">
- alert("script");
- </script>
- <script type="text/javascript">
- window.onload = function(){
- alert("load");
- };
- </script>
- </body>
- </html>
這段代碼在頁(yè)面處理過(guò)程中彈出三次對(duì)話框。不支持 defer 屬性的瀏覽器的彈出順序是：“defer”、“script”、“l(fā)oad”。而在支持 defer 屬性的瀏覽器上，彈出的順序則是：“script”、“defer”、“l(fā)oad”。請(qǐng)注意，帶有 defer 屬性的<script>元素不是跟在第二個(gè)后面執(zhí)行，而是在 onload 事件被觸發(fā)前被調(diào)用。
如果您的目標(biāo)瀏覽器只包括 Internet Explorer 和 Firefox 3.5，那么 defer 腳本確實(shí)有用。如果您需要支持跨領(lǐng)域的多種瀏覽器，那么還有更一致的實(shí)現(xiàn)方式。
HTML 5 為<script>標(biāo)簽定義了一個(gè)新的擴(kuò)展屬性：async。它的作用和 defer 一樣，能夠異步地加載和執(zhí)行腳本，不因?yàn)榧虞d腳本而阻塞頁(yè)面的加載。但是有一點(diǎn)需要注意，在有 async 的情況下，JavaScript 腳本一旦下載好了就會(huì)執(zhí)行，所以很有可能不是按照原本的順序來(lái)執(zhí)行的。如果 JavaScript 腳本前后有依賴性，使用 async 就很有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤。
動(dòng)態(tài)腳本元素
文檔對(duì)象模型（DOM）允許您使用 JavaScript 動(dòng)態(tài)創(chuàng)建 HTML 的幾乎全部文檔內(nèi)容。<script>元素與頁(yè)面其他元素一樣，可以非常容易地通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) DOM 函數(shù)創(chuàng)建：
清單 6 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) DOM 函數(shù)創(chuàng)建<script>元素
- var script = document.createElement ("script");
- script.type = "text/javascript";
- script.src = "script1.js";
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
新的<script>元素加載 script1.js 源文件。此文件當(dāng)元素添加到頁(yè)面之后立刻開(kāi)始下載。此技術(shù)的重點(diǎn)在于：無(wú)論在何處啟動(dòng)下載，文件的下載和運(yùn)行都不會(huì)阻塞其他頁(yè)面處理過(guò)程。您甚至可以將這些代碼放在<head>部分而不會(huì)對(duì)其余部分的頁(yè)面代碼造成影響（除了用于下載文件的 HTTP 連接）。
當(dāng)文件使用動(dòng)態(tài)腳本節(jié)點(diǎn)下載時(shí)，返回的代碼通常立即執(zhí)行（除了 Firefox 和 Opera，他們將等待此前的所有動(dòng)態(tài)腳本節(jié)點(diǎn)執(zhí)行完畢）。當(dāng)腳本是“自運(yùn)行”類(lèi)型時(shí)，這一機(jī)制運(yùn)行正常，但是如果腳本只包含供頁(yè)面其他腳本調(diào)用調(diào)用的接口，則會(huì)帶來(lái)問(wèn)題。這種情況下，您需要跟蹤腳本下載完成并是否準(zhǔn)備妥善?？梢允褂脛?dòng)態(tài) <script> 節(jié)點(diǎn)發(fā)出事件得到相關(guān)信息。
Firefox、Opera, Chorme 和 Safari 3+會(huì)在<script>節(jié)點(diǎn)接收完成之后發(fā)出一個(gè) onload 事件。您可以監(jiān)聽(tīng)這一事件，以得到腳本準(zhǔn)備好的通知：
清單 7 通過(guò)監(jiān)聽(tīng) onload 事件加載 JavaScript 腳本
- var script = document.createElement ("script")
- script.type = "text/javascript";
- //Firefox, Opera, Chrome, Safari 3+
- script.onload = function(){
- alert("Script loaded!");
- };
- script.src = "script1.js";
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
Internet Explorer 支持另一種實(shí)現(xiàn)方式，它發(fā)出一個(gè) readystatechange 事件。<script>元素有一個(gè)readyState 屬性，它的值隨著下載外部文件的過(guò)程而改變。readyState 有五種取值：
- “uninitialized”：默認(rèn)狀態(tài)
- “l(fā)oading”：下載開(kāi)始
- “l(fā)oaded”：下載完成
- “interactive”：下載完成但尚不可用
- “complete”：所有數(shù)據(jù)已經(jīng)準(zhǔn)備好
微軟文檔上說(shuō)，在<script>元素的生命周期中，readyState 的這些取值不一定全部出現(xiàn)，但并沒(méi)有指出哪些取值總會(huì)被用到。實(shí)踐中，我們最感興趣的是“l(fā)oaded”和“complete”狀態(tài)。Internet Explorer 對(duì)這兩個(gè) readyState 值所表示的最終狀態(tài)并不一致，有時(shí)<script>元素會(huì)得到“l(fā)oader”卻從不出現(xiàn)“complete”，但另外一些情況下出現(xiàn)“complete”而用不到“l(fā)oaded”。最安全的辦法就是在readystatechange 事件中檢查這兩種狀態(tài)，并且當(dāng)其中一種狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)，刪除readystatechange事件句柄（保證事件不會(huì)被處理兩次）：
清單 8 通過(guò)檢查readyState狀態(tài)加載JavaScript腳本
- var script = document.createElement("script")
- script.type = "text/javascript";
- //Internet Explorer
- script.onreadystatechange = function(){
- if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
- script.onreadystatechange = null;
- alert("Script loaded.");
- }
- };
- script.src = "script1.js";
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
大多數(shù)情況下，您希望調(diào)用一個(gè)函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)JavaScript文件的動(dòng)態(tài)加載。下面的函數(shù)封裝了標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)和 IE 實(shí)現(xiàn)所需的功能：
清單 9 通過(guò)函數(shù)進(jìn)行封裝
- function loadScript(url, callback){
- var script = document.createElement ("script")
- script.type = "text/javascript";
- if (script.readyState){ //IE
- script.onreadystatechange = function(){
- if (script.readyState == "loaded" || script.readyState == "complete"){
- script.onreadystatechange = null;
- callback();
- }
- };
- } else { //Others
- script.onload = function(){
- callback();
- };
- }
- script.src = url;
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(script);
- }
此函數(shù)接收兩個(gè)參數(shù)：JavaScript 文件的 URL，和一個(gè)當(dāng) JavaScript 接收完成時(shí)觸發(fā)的回調(diào)函數(shù)。屬性檢查用于決定監(jiān)視哪種事件。最后一步，設(shè)置 src 屬性，并將<script>元素添加至頁(yè)面。此loadScript() 函數(shù)使用方法如下：
清單 10 loadScript()函數(shù)使用方法
- loadScript("script1.js", function(){
- alert("File is loaded!");
- });
您可以在頁(yè)面中動(dòng)態(tài)加載很多 JavaScript 文件，但要注意，瀏覽器不保證文件加載的順序。所有主流瀏覽器之中，只有 Firefox 和 Opera 保證腳本按照您指定的順序執(zhí)行。其他瀏覽器將按照服務(wù)器返回它們的次序下載并運(yùn)行不同的代碼文件。您可以將下載操作串聯(lián)在一起以保證他們的次序，如下：
清單 11 通過(guò) loadScript()函數(shù)加載多個(gè)JavaScript腳本
- loadScript("script1.js", function(){
- loadScript("script2.js", function(){
- loadScript("script3.js", function(){
- alert("All files are loaded!");
- });
- });
- });
此代碼等待 script1.js 可用之后才開(kāi)始加載 script2.js，等 script2.js 可用之后才開(kāi)始加載 script3.js。雖然此方法可行，但如果要下載和執(zhí)行的文件很多，還是有些麻煩。如果多個(gè)文件的次序十分重要，更好的辦法是將這些文件按照正確的次序連接成一個(gè)文件。獨(dú)立文件可以一次性下載所有代碼（由于這是異步進(jìn)行的，使用一個(gè)大文件并沒(méi)有什么損失）。
動(dòng)態(tài)腳本加載是非阻塞 JavaScript 下載中最常用的模式，因?yàn)樗梢钥鐬g覽器，而且簡(jiǎn)單易用。
使用XMLHttpRequest(XHR)對(duì)象
此技術(shù)首先創(chuàng)建一個(gè) XHR 對(duì)象，然后下載 JavaScript 文件，接著用一個(gè)動(dòng)態(tài) <script> 元素將 JavaScript 代碼注入頁(yè)面。清單 12 是一個(gè)簡(jiǎn)單的例子：
清單 12 通過(guò) XHR 對(duì)象加載 JavaScript 腳本
- var xhr = new XMLHttpRequest();
- xhr.open("get", "script1.js", true);
- xhr.onreadystatechange = function(){
- if (xhr.readyState == 4){
- if (xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status == 304){
- var script = document.createElement ("script");
- script.type = "text/javascript";
- script.text = xhr.responseText;
- document.body.appendChild(script);
- }
- }
- };
- xhr.send(null);
此代碼向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)獲取 script1.js 文件的 GET 請(qǐng)求。onreadystatechange 事件處理函數(shù)檢查readyState 是不是 4，然后檢查 HTTP 狀態(tài)碼是不是有效（2XX 表示有效的回應(yīng)，304 表示一個(gè)緩存響應(yīng)）。如果收到了一個(gè)有效的響應(yīng)，那么就創(chuàng)建一個(gè)新的<script>元素，將它的文本屬性設(shè)置為從服務(wù)器接收到的 responseText 字符串。這樣做實(shí)際上會(huì)創(chuàng)建一個(gè)帶有內(nèi)聯(lián)代碼的<script>元素。一旦新<script>元素被添加到文檔，代碼將被執(zhí)行，并準(zhǔn)備使用。
這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是，您可以下載不立即執(zhí)行的 JavaScript 代碼。由于代碼返回在<script>標(biāo)簽之外（換句話說(shuō)不受<script>標(biāo)簽約束），它下載后不會(huì)自動(dòng)執(zhí)行，這使得您可以推遲執(zhí)行，直到一切都準(zhǔn)備好了。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，同樣的代碼在所有現(xiàn)代瀏覽器中都不會(huì)引發(fā)異常。
此方法最主要的限制是：JavaScript 文件必須與頁(yè)面放置在同一個(gè)域內(nèi)，不能從 CDN 下載（CDN 指”內(nèi)容投遞網(wǎng)絡(luò)（Content Delivery Network）”，所以大型網(wǎng)頁(yè)通常不采用 XHR 腳本注入技術(shù)。
總結(jié)
減少 JavaScript 對(duì)性能的影響有以下幾種方法：
- 將所有的
<script>標(biāo)簽放到頁(yè)面底部，也就是</body>閉合標(biāo)簽之前，這能確保在腳本執(zhí)行前頁(yè)面已經(jīng)完成了渲染。 - 盡可能地合并腳本。頁(yè)面中的
<script>標(biāo)簽越少，加載也就越快，響應(yīng)也越迅速。無(wú)論是外鏈腳本還是內(nèi)嵌腳本都是如此。 - 采用無(wú)阻塞下載 JavaScript 腳本的方法：
- 使用
<script>標(biāo)簽的 defer 屬性（僅適用于 IE 和 Firefox 3.5 以上版本）； - 使用動(dòng)態(tài)創(chuàng)建的
<script>元素來(lái)下載并執(zhí)行代碼； - 使用 XHR 對(duì)象下載 JavaScript 代碼并注入頁(yè)面中。
通過(guò)以上策略，可以在很大程度上提高那些需要使用大量 JavaScript 的 Web 網(wǎng)站和應(yīng)用的實(shí)際性能。
