JS Chrome DevTools Performance 面板：高级火焰图与性能瀑布流分析

各位观众老爷，大家好！今天咱们来聊聊 Chrome DevTools Performance 面板里的两个重量级选手：高级火焰图和性能瀑布流。别怕，听名字唬人，其实掌握了它们，你就能像福尔摩斯一样，轻松找出网页性能问题的真凶！

开场白：性能优化的重要性

想象一下，你精心设计了一个网页，界面美观，功能强大，但是加载速度慢如蜗牛。用户打开后等了半天，页面还是白花花一片。结果呢？用户毫不犹豫地关掉网页，投奔了竞争对手的怀抱。这就是性能优化的重要性！

Chrome DevTools Performance 面板就是你的秘密武器，它可以帮你分析网页的性能瓶颈，找到需要优化的地方。而高级火焰图和性能瀑布流，则是 Performance 面板中最强大的两个工具。

第一部分：火焰图，让性能问题无处遁形

1. 什么是火焰图？

火焰图（Flame Graph）是一种可视化工具，用于分析程序运行时的 CPU 使用情况。它的横轴表示时间，纵轴表示调用栈的深度。每一块 "火焰" 代表一个函数，火焰的宽度表示该函数在采样期间被命中的次数，也就是该函数占用的 CPU 时间。火焰越宽，说明该函数占用的 CPU 时间越多，越有可能是性能瓶颈。

2. 如何生成火焰图？

在 Chrome DevTools Performance 面板中，点击 "Record" 按钮开始录制，然后执行你的网页操作。录制完成后，点击 "Stop" 按钮停止录制。Performance 面板会自动生成一个火焰图。

3. 火焰图的解读技巧

火焰的颜色： 火焰的颜色通常是随机的，没有什么特殊含义。主要关注火焰的宽度。
火焰的宽度： 火焰越宽，表示该函数占用的 CPU 时间越多。优先关注最宽的火焰。
火焰的堆叠： 火焰的堆叠表示调用栈。从底部到顶部，依次是函数的调用顺序。
自底向上： 从底部开始，找到最宽的火焰，然后沿着火焰向上追踪，找到导致该函数被调用的原因。

4. 火焰图实战案例

假设我们有一个简单的 JavaScript 函数，用于计算斐波那契数列：

function fibonacci(n) {
  if (n <= 1) {
    return n;
  }
  return fibonacci(n - 1) + fibonacci(n - 2);
}

function runFibonacci() {
  console.time("fibonacci");
  fibonacci(40);
  console.timeEnd("fibonacci");
}

runFibonacci();

运行这段代码，并在 Chrome DevTools Performance 面板中录制，你会看到类似这样的火焰图：

(请注意，由于无法在此处直接显示火焰图，以下是火焰图的文字描述)

火焰图中，最宽的火焰是 fibonacci 函数。
fibonacci 函数的顶部，是递归调用 fibonacci 函数自身。
这意味着 fibonacci 函数是性能瓶颈，因为它被多次递归调用。

优化方案：

使用 memoization 技术优化 fibonacci 函数：

function fibonacciMemo(n, memo = {}) {
  if (n in memo) {
    return memo[n];
  }
  if (n <= 1) {
    return n;
  }
  memo[n] = fibonacciMemo(n - 1, memo) + fibonacciMemo(n - 2, memo);
  return memo[n];
}

function runFibonacciMemo() {
  console.time("fibonacciMemo");
  fibonacciMemo(40);
  console.timeEnd("fibonacciMemo");
}

runFibonacciMemo();

再次运行这段代码，并在 Chrome DevTools Performance 面板中录制，你会发现火焰图中的 fibonacciMemo 函数的火焰明显变窄了，性能得到了显著提升。

5. 火焰图的进阶技巧

Filters： 使用 Filters 功能，可以过滤掉不感兴趣的火焰，只关注特定的函数或模块。
Bottom-Up / Call Tree / Event Log： Performance 面板提供了多种视图，可以从不同的角度分析性能数据。
JavaScript VM Samples： 可以查看 JavaScript 虚拟机（VM）的采样数据，了解 JavaScript 代码的执行情况。

第二部分：性能瀑布流，让时间线一目了然

1. 什么是性能瀑布流？

性能瀑布流（Waterfall Chart）是一种时间线图，用于展示网页加载过程中发生的各种事件，以及这些事件所花费的时间。它的横轴表示时间，纵轴表示事件的类型。每一个条状图代表一个事件，条状图的长度表示该事件所花费的时间。

2. 如何生成性能瀑布流？

在 Chrome DevTools Performance 面板中，点击 "Record" 按钮开始录制，然后执行你的网页操作。录制完成后，点击 "Stop" 按钮停止录制。Performance 面板会自动生成一个性能瀑布流。

3. 性能瀑布流的解读技巧

时间线： 沿着时间线，从左到右，依次查看发生的事件。
事件类型： 关注不同类型的事件，例如：
- Loading： 网络请求、资源加载
- Scripting： JavaScript 代码执行
- Rendering： 页面渲染
- Painting： 绘制像素
- Other： 其他事件
条状图的长度： 条状图越长，表示该事件所花费的时间越多。优先关注最长的条状图。
阻塞时间： 关注阻塞时间，例如：
- Blocking Time： 被阻塞的时间，例如：等待网络请求完成。
- Long Tasks： 长时间运行的任务，会阻塞主线程。

4. 性能瀑布流实战案例

假设我们有一个简单的 HTML 文件，包含一些图片和 JavaScript 代码：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Performance Test</title>
</head>
<body>
  <h1>Performance Test</h1>
  <img src="image1.jpg">
  <img src="image2.jpg">
  <script>
    function longTask() {
      let sum = 0;
      for (let i = 0; i < 100000000; i++) {
        sum += i;
      }
      console.log(sum);
    }

    longTask();
  </script>
</body>
</html>

运行这段代码，并在 Chrome DevTools Performance 面板中录制，你会看到类似这样的性能瀑布流：

(请注意，由于无法在此处直接显示性能瀑布流，以下是性能瀑布流的文字描述)

在瀑布流中，你可以看到 Loading 部分，显示了 image1.jpg 和 image2.jpg 的加载时间。
你还会看到一个很长的 Scripting 任务，对应于 longTask() 函数的执行时间。
这个 longTask() 函数会阻塞主线程，导致页面卡顿。

优化方案：

图片优化： 压缩图片大小，使用 CDN 加速图片加载。
避免长任务： 将 longTask() 函数分解成多个小任务，使用 setTimeout() 或 requestAnimationFrame() 将任务分散到多个帧中执行。

function longTaskChunk(i, sum, callback) {
  if (i < 100000000) {
    sum += i;
    setTimeout(() => {
      longTaskChunk(i + 10000, sum, callback); // 分批处理
    }, 0);
  } else {
    callback(sum);
  }
}

function runLongTaskChunked() {
  longTaskChunk(0, 0, (sum) => {
    console.log(sum);
  });
}

runLongTaskChunked();

再次运行这段代码，并在 Chrome DevTools Performance 面板中录制，你会发现 Scripting 部分的阻塞时间明显减少了，页面变得更加流畅。

5. 性能瀑布流的进阶技巧

Timeline Explorer： 使用 Timeline Explorer 可以更详细地查看每个事件的耗时。
Network： 结合 Network 面板，可以分析网络请求的性能瓶颈。
Memory： 结合 Memory 面板，可以分析内存泄漏问题。

第三部分：火焰图与性能瀑布流的完美结合

火焰图和性能瀑布流并不是孤立存在的，它们可以互相补充，共同解决性能问题。

先用性能瀑布流找到性能瓶颈： 通过性能瀑布流，可以快速定位到哪些事件耗时较长，例如：长时间的 JavaScript 代码执行、网络请求、页面渲染等。
再用火焰图深入分析： 找到耗时较长的事件后，可以使用火焰图深入分析该事件的 CPU 使用情况，找出导致该事件耗时较长的具体函数。

例如，如果你在性能瀑布流中发现 JavaScript 代码执行时间过长，可以使用火焰图分析哪些 JavaScript 函数占用了大量的 CPU 时间。

总结：

掌握 Chrome DevTools Performance 面板中的高级火焰图和性能瀑布流，你就能像一位经验丰富的医生一样，诊断网页的性能问题，并开出有效的优化方案。记住，性能优化是一个持续的过程，需要不断地学习和实践。

一些额外的建议：

模拟真实用户场景： 在录制性能数据时，尽量模拟真实用户的操作，例如：滚动页面、点击按钮、输入文本等。
多次录制： 多次录制性能数据，取平均值，以减少误差。
关注关键指标： 关注关键的性能指标，例如：首次内容绘制（FCP）、最大内容绘制（LCP）、首次输入延迟（FID）等。

希望今天的讲座对你有所帮助！祝你早日成为性能优化大师！

现在，谁还有什么问题要问吗？（眨眼）

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