JavaScript内核与高级编程之：`JavaScript`的`Lighthouse`：其在网站性能审计中的工作原理。

嘿，大家好！我是你们今天的网站性能审计师，就叫我“灯塔老司机”吧。今天咱们来聊聊JavaScript的 Lighthouse，看看这玩意儿到底是怎么帮我们给网站做体检的。

开场白：网站性能，生死攸关的大事！

想象一下，你吭哧吭哧写了一个超酷的网站，动画炫到飞起，内容丰富到爆炸。结果用户一点进去，页面卡成PPT，加载时间比蜗牛还慢… 用户会怎么样？啪！直接关掉，去竞争对手那里享受丝滑体验了。

所以啊，网站性能不是锦上添花，而是生死攸关的大事！ Lighthouse 就是我们用来诊断网站性能问题的神器。

Lighthouse 是个啥？

Lighthouse 是 Google 开源的一个自动化工具，它可以用来审计网页的性能、可访问性、渐进式 Web 应用 (PWA) 指标、SEO 等等。简单来说，它会模拟用户访问你的网站，然后从各个维度打分，告诉你哪里做得好，哪里需要改进。

Lighthouse 的工作原理：抽丝剥茧，层层分析

Lighthouse 的工作流程大致可以分为以下几个步骤：

1. 模拟用户访问： Lighthouse 会启动一个 Chrome 实例（或者你也可以选择连接到已经运行的 Chrome 实例），然后模拟用户访问你的网站。
2. 收集性能数据： 在页面加载过程中，Lighthouse 会收集大量的性能数据，包括：
   • 网络请求： 每个请求的耗时、大小、类型等。
   • JavaScript 执行： JavaScript 的执行时间、内存占用等。
   • 渲染： 页面渲染的各个阶段的耗时。
   • 布局： 页面布局的计算时间。

3. 指标计算与评分： Lighthouse 会根据收集到的数据，计算出一系列性能指标，比如：

   • First Contentful Paint (FCP)： 首次内容绘制时间，用户第一次看到页面内容的时间。
   • Largest Contentful Paint (LCP)： 最大内容绘制时间，页面上最大的元素完成渲染的时间。
   • First Input Delay (FID)： 首次输入延迟，用户第一次与页面交互时，浏览器响应的延迟时间。
   • Cumulative Layout Shift (CLS)： 累积布局偏移，页面在加载过程中，布局发生意外移动的程度。
   • Time to Interactive (TTI)： 可交互时间，页面可以完全响应用户交互的时间。
   • Speed Index： 速度指标，页面内容可见的速度。

   这些指标会被加权计算，最终得到一个总分的性能评分。

4. 生成报告： Lighthouse 会将所有数据和评分整理成一份详细的报告，报告会告诉你哪些地方做得好，哪些地方需要改进，并给出具体的建议。

Lighthouse 的使用方法：多种姿势，任你选择

Lighthouse 可以通过多种方式使用：

• Chrome DevTools： 这是最常用的方式，直接在 Chrome 开发者工具的 "Lighthouse" 面板运行。
• Chrome 扩展： Lighthouse 也有 Chrome 扩展程序，可以在任何网页上运行。
• Node.js 命令行工具： 可以通过 npm install -g lighthouse 安装，然后在命令行运行 lighthouse <url>。
• PageSpeed Insights： Google 提供的在线工具，可以直接输入网址进行测试。

Lighthouse 报告解读：读懂报告，药到病除

Lighthouse 报告包含以下几个主要部分：

• 评分： 报告顶部会显示总体的性能评分，以及其他类别的评分（如可访问性、PWA、SEO）。
• 指标： 报告会列出各项性能指标的具体数值，以及这些数值是否符合最佳实践。
• 诊断： 报告会列出各种性能问题，并给出具体的建议。
• 通过的审计： 报告会列出已经符合最佳实践的项目。

一些重要的性能指标和优化建议：

指标	描述	优化建议
First Contentful Paint (FCP)	首次内容绘制时间，用户第一次看到页面内容的时间。	优化关键渲染路径，减少阻塞渲染的资源，优化字体加载，使用 CDN。
Largest Contentful Paint (LCP)	最大内容绘制时间，页面上最大的元素完成渲染的时间。	优化图片和视频，优化服务器响应时间，使用 CDN，预加载关键资源，优化 CSS。
First Input Delay (FID)	首次输入延迟，用户第一次与页面交互时，浏览器响应的延迟时间。	减少 JavaScript 执行时间，使用 Web Workers，优化第三方脚本。
Cumulative Layout Shift (CLS)	累积布局偏移，页面在加载过程中，布局发生意外移动的程度。	为图片和视频设置尺寸，预留广告位，避免在已有内容上方插入新内容，避免使用无尺寸的动画。
Time to Interactive (TTI)	可交互时间，页面可以完全响应用户交互的时间。	减少 JavaScript 执行时间，优化第三方脚本，推迟非关键 JavaScript 的加载，使用代码分割，避免长时间的任务。
Speed Index	速度指标，页面内容可见的速度。	优化关键渲染路径，减少阻塞渲染的资源，优化图片和视频，使用 CDN，推迟非关键资源的加载。
Total Blocking Time (TBT)	总阻塞时间，FCP 和 TTI 之间的总阻塞时间，影响用户体验的关键指标。	减少 JavaScript 执行时间，使用代码分割，避免长时间的任务。

JavaScript 相关的优化：重头戏来了！

JavaScript 往往是网站性能问题的罪魁祸首之一。Lighthouse 会检查 JavaScript 的执行时间、代码大小、依赖关系等，并给出优化建议。

• 减少 JavaScript 执行时间：

  • Code Splitting (代码分割)： 将 JavaScript 代码分割成多个小块，只加载当前页面需要的代码。

    // 使用 import() 动态加载模块
    async function loadComponent() {
    const module = await import('./my-component.js');
    const MyComponent = module.default;
    // ... 使用 MyComponent
    }

  • Tree Shaking (摇树优化)： 移除未使用的 JavaScript 代码。现在大多数构建工具（如 Webpack、Rollup、Parcel）都支持 Tree Shaking。

  • 避免长时间的任务： 将长时间的任务分割成多个小任务，使用 requestAnimationFrame 或 setTimeout 来调度这些任务。

    function longRunningTask() {
    const data = generateLargeData(); // 假设生成大量数据
    const chunkSize = 100;
    let i = 0;
    
    function processChunk() {
    for (let j = 0; j < chunkSize && i < data.length; j++) {
      // 处理 data[i]
      console.log(`Processing item ${i}`);
      i++;
    }
    
    if (i < data.length) {
      requestAnimationFrame(processChunk); // 使用 requestAnimationFrame 调度
    } else {
      console.log('Task completed!');
    }
    }
    
    requestAnimationFrame(processChunk);
    }

• 优化第三方脚本：
  • 延迟加载第三方脚本： 将非关键的第三方脚本延迟加载，避免阻塞页面渲染。

    <script src="third-party.js" defer></script>

  • 使用异步加载第三方脚本： 使用 async 属性异步加载第三方脚本，避免阻塞页面渲染。

    <script src="third-party.js" async></script>

  • 移除不必要的第三方脚本： 检查网站上使用的第三方脚本，移除不必要的脚本。

• 使用 Web Workers： 将耗时的 JavaScript 计算放到 Web Workers 中执行，避免阻塞主线程。

  // 主线程
  const worker = new Worker('worker.js');
  
  worker.postMessage({ data: someData });
  
  worker.onmessage = (event) => {
    console.log('Received data from worker:', event.data);
  };
  
  // worker.js
  self.onmessage = (event) => {
    const data = event.data.data;
    const result = performHeavyComputation(data);
    self.postMessage({ result: result });
  };

• 优化 JavaScript 代码：
  • 避免全局变量： 使用模块化（如 ES modules）来管理 JavaScript 代码，避免全局变量污染。
  • 使用高效的算法和数据结构： 选择合适的算法和数据结构，提高 JavaScript 代码的执行效率。
  • 避免不必要的 DOM 操作： 减少 DOM 操作的次数，尽量批量更新 DOM。
  • 使用缓存： 将计算结果缓存起来，避免重复计算。
• 减少 JavaScript 代码体积:
  • 代码压缩（Minification）： 使用工具（如 UglifyJS、Terser）压缩 JavaScript 代码，移除空格、注释等不必要的字符。
  • Gzip 压缩： 使用 Gzip 压缩 JavaScript 文件，减小文件大小。

Lighthouse 的局限性：别太依赖，理性看待

Lighthouse 是一个非常有用的工具，但它也有一些局限性：

• 模拟环境： Lighthouse 是在模拟环境中运行的，与真实用户的环境可能存在差异。
• 单一视角： Lighthouse 只能从前端的角度来分析网站性能，无法检测到后端的问题。
• 指标权重： Lighthouse 的指标权重可能会随着时间而变化，需要定期更新。
• 过度优化： 不要为了追求 Lighthouse 的高分而过度优化，最终影响用户体验。

案例分析：手把手教你优化

假设我们有一个简单的网页，代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>My Website</title>
  <link rel="stylesheet" href="style.css">
</head>
<body>
  <h1>Welcome to my website!</h1>
  <img src="large-image.jpg" alt="Large Image">
  <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

/* style.css */
body {
  font-family: sans-serif;
}

// script.js
function doSomething() {
  // 模拟耗时操作
  for (let i = 0; i < 100000000; i++) {
    // 空循环
  }
  console.log("Done!");
}

doSomething();

这个网页存在以下几个性能问题：

1. 大型图片： large-image.jpg 图片很大，会阻塞页面渲染。
2. 耗时 JavaScript： doSomething() 函数执行时间很长，会阻塞主线程。

我们可以使用 Lighthouse 来分析这个网页的性能，并进行优化。

优化步骤：

1. 优化图片： 压缩图片，使用合适的图片格式（如 WebP），并使用 srcset 属性来提供不同尺寸的图片。
2. 异步执行 JavaScript： 将 doSomething() 函数放到 Web Worker 中执行，避免阻塞主线程。

优化后的代码如下：

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>My Website</title>
  <link rel="stylesheet" href="style.css">
</head>
<body>
  <h1>Welcome to my website!</h1>
  <img src="small-image.webp" alt="Optimized Image">
  <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

// script.js
if (window.Worker) {
  const worker = new Worker('worker.js');
  worker.postMessage('Start');

  worker.onmessage = (event) => {
    console.log('Worker says:', event.data);
  };
} else {
  console.log('Your browser doesn't support web workers.');
}

// worker.js
self.onmessage = function(event) {
  console.log('Worker started');
  function doSomething() {
    // 模拟耗时操作
    for (let i = 0; i < 100000000; i++) {
      // 空循环
    }
    self.postMessage("Done!");
  }

  doSomething();
}

通过这些优化，我们可以显著提高网页的性能，改善用户体验。

总结：Lighthouse，你的性能助手！

Lighthouse 是一个强大的网站性能审计工具，它可以帮助我们发现网站的性能问题，并给出具体的优化建议。但是，我们需要理性看待 Lighthouse 的报告，不要盲目追求高分，而是要根据实际情况进行优化，最终目标是为用户提供更好的体验。

记住，优化网站性能是一个持续的过程，需要不断地学习和实践。希望今天的分享能帮助大家更好地理解 Lighthouse，并在网站性能优化的道路上越走越远！

好了，今天的“灯塔老司机”讲座就到这里，大家有什么问题可以提问，咱们一起探讨！ 祝大家写出高性能，用户体验一流的网站！