探索“：实现关键资源预加载与优先级注入的精确控制 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

`<link rel='preload'>`: 解锁前端性能优化的新境界

大家好，今天我们要深入探讨一个前端性能优化利器：<link rel='preload'>。它允许我们精确控制关键资源的预加载和优先级，从而显著提升用户体验，特别是首次加载速度。

什么是预加载（Preload）？

在Web开发中，浏览器通常按照HTML文档的解析顺序逐步加载资源。这意味着，某些关键资源（如字体、样式表、脚本、图片）可能在页面渲染的关键路径上被延迟加载，导致页面出现空白或布局闪烁等问题。预加载就是提前告知浏览器哪些资源是页面渲染所必需的，以便浏览器尽早开始下载这些资源，而无需等待解析到相应的HTML标记。

<link rel='preload'>是一种声明式的预加载机制，它通过HTML的<link>标签来指定需要预加载的资源。与传统的预加载方式（如使用JavaScript创建Image对象）相比，<link rel='preload'>具有以下优势：

声明式: 更加简洁和易于维护，避免了JavaScript侵入。
优先级控制: 允许指定资源的优先级，指导浏览器更合理地分配带宽。
浏览器优化: 让浏览器更好地理解资源依赖关系，从而进行更有效的资源调度。
避免重复下载: 浏览器可以识别预加载的资源，避免重复下载。

`<link rel='preload'>` 的基本语法

<link rel='preload'>的基本语法如下：

<link rel="preload" href="path/to/resource" as="resource_type" crossorigin="[anonymous|use-credentials]" media="[media_query]" imagesrcset="[srcset]" imagesizes="[sizes]" type="[mime_type]" fetchpriority="[high|low|auto]">

接下来，我们详细解释每个属性：

rel="preload": 这是必须的属性，用于声明该链接用于预加载资源。
href="path/to/resource": 指定要预加载的资源的URL。必须是有效的URL。
as="resource_type": 指定要预加载的资源的类型。这是必须的属性，它告诉浏览器如何处理预加载的资源。常见的值包括：
- script: JavaScript文件。
- style: CSS样式表。
- font: 字体文件 (WOFF, WOFF2, TTF, OTF)。
- image: 图片文件 (JPEG, PNG, GIF, SVG)。
- fetch: 通过fetch API请求的数据。
- document: HTML文档或片段。
- audio: 音频文件。
- video: 视频文件。
- worker: Web Worker脚本。
- embed: 嵌入式资源。
- object: 对象资源。
crossorigin="[anonymous|use-credentials]": 用于处理跨域请求。
- anonymous: 发送不带凭据（cookies, HTTP认证）的跨域请求。
- use-credentials: 发送带凭据的跨域请求。当预加载字体或CSS时，如果资源位于不同的域名下，通常需要设置crossorigin属性，否则浏览器可能拒绝加载资源。
media="[media_query]": 指定媒体查询，只有当媒体查询匹配时，才会预加载资源。
imagesrcset="[srcset]" 和 imagesizes="[sizes]": 这两个属性与<img>标签中的srcset和sizes属性类似，用于响应式图片。它们允许浏览器根据屏幕大小和分辨率选择合适的图片资源进行预加载。
type="[mime_type]": 指定资源的MIME类型。虽然不是必需的，但强烈建议提供，特别是对于字体文件。这可以帮助浏览器更准确地识别资源类型，避免下载不必要的资源。
fetchpriority="[high|low|auto]": 指定资源的获取优先级。
- high: 告诉浏览器将该资源视为高优先级，尽早下载。
- low: 告诉浏览器将该资源视为低优先级，延迟下载。
- auto: 浏览器根据自身算法自动确定优先级（默认值）。

不同资源类型的预加载示例

1. 预加载CSS样式表

<link rel="preload" href="styles.css" as="style" onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'" onerror="this.onerror=null;this.rel='stylesheet'">
<noscript><link rel="stylesheet" href="styles.css"></noscript>

as="style": 指定资源类型为样式表。
onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'": 在资源加载完成后，将rel属性更改为stylesheet，从而应用样式。这是关键的一步，因为preload本身不会应用样式，需要手动触发。
onerror="this.onerror=null;this.rel='stylesheet'": 如果资源加载失败，同样将rel属性更改为stylesheet，以确保即使预加载失败，样式也能正常加载。
<noscript><link rel="stylesheet" href="styles.css"></noscript>: 为禁用JavaScript的用户提供回退方案。

2. 预加载JavaScript脚本

<link rel="preload" href="app.js" as="script">
<script src="app.js" defer></script>

as="script": 指定资源类型为JavaScript脚本。
<script src="app.js" defer></script>: 使用defer属性，确保脚本在HTML解析完成后执行，避免阻塞页面渲染。预加载只是提前下载，实际执行仍然需要 <script> 标签。

3. 预加载字体文件

<link rel="preload" href="fonts/myfont.woff2" as="font" type="font/woff2" crossorigin="anonymous">

as="font": 指定资源类型为字体。
type="font/woff2": 指定MIME类型。
crossorigin="anonymous": 处理跨域字体请求。

4. 预加载图片

<link rel="preload" href="image.png" as="image" type="image/png">

as="image": 指定资源类型为图片。
type="image/png": 指定MIME类型。

5. 预加载 `fetch` API 请求的数据

<link rel="preload" href="data.json" as="fetch" crossorigin="anonymous">

<script>
  fetch('data.json')
    .then(response => response.json())
    .then(data => {
      // 处理数据
      console.log(data);
    });
</script>

as="fetch": 指定资源类型为fetch API 请求的数据。
crossorigin="anonymous": 处理跨域请求。

优先级控制 `fetchpriority`

fetchpriority 属性允许开发者更细粒度地控制资源的加载优先级。它可以设置为 high、low 或 auto。

high: 适用于页面渲染的关键资源，例如首屏图片、关键CSS样式。
low: 适用于非关键资源，例如延迟加载的图片、不影响首屏渲染的脚本。
auto: 让浏览器自行决定优先级。

示例：

<link rel="preload" href="critical.css" as="style" fetchpriority="high">
<link rel="preload" href="lazy.png" as="image" fetchpriority="low">

使用 `imagesrcset` 和 `imagesizes` 实现响应式图片预加载

<link rel="preload" href="image-480w.jpg" as="image" imagesrcset="image-480w.jpg 480w, image-800w.jpg 800w" imagesizes="(max-width: 600px) 480px, 800px">
<img src="image-480w.jpg" srcset="image-480w.jpg 480w, image-800w.jpg 800w" sizes="(max-width: 600px) 480px, 800px" alt="Responsive Image">

imagesrcset: 指定不同尺寸的图片资源及其对应的宽度描述符。
imagesizes: 指定不同屏幕尺寸下使用的图片尺寸。

最佳实践和注意事项

只预加载关键资源: 过度预加载会浪费带宽，反而降低性能。只预加载页面渲染所必需的资源。
使用正确的 as 属性: as属性必须与资源的类型匹配，否则浏览器可能无法正确处理预加载的资源。
提供 type 属性: 特别是对于字体文件，提供type属性可以帮助浏览器更准确地识别资源类型。
处理跨域请求: 对于跨域资源，需要设置crossorigin属性。
测试和监控: 使用浏览器开发者工具或性能分析工具测试预加载的效果，并监控关键指标，如首次内容绘制（FCP）和最大内容绘制（LCP）。
避免重复声明: 确保预加载的资源只声明一次，避免浏览器重复下载。
考虑缓存策略: 预加载的资源应该设置合适的缓存策略，以便浏览器可以从缓存中加载资源，提高性能。
谨慎使用 fetchpriority: 过度使用 fetchpriority="high" 可能会导致其他资源加载延迟，影响整体性能。

代码示例：完整的HTML结构

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Preload Example</title>

  <!-- Preload Critical CSS -->
  <link rel="preload" href="critical.css" as="style" onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'" onerror="this.onerror=null;this.rel='stylesheet'">
  <noscript><link rel="stylesheet" href="critical.css"></noscript>

  <!-- Preload JavaScript -->
  <link rel="preload" href="app.js" as="script">

  <!-- Preload Font -->
  <link rel="preload" href="fonts/myfont.woff2" as="font" type="font/woff2" crossorigin="anonymous">

  <!-- Preload Image -->
  <link rel="preload" href="hero.jpg" as="image" type="image/jpeg" fetchpriority="high">

  <!-- Preload Data -->
  <link rel="preload" href="data.json" as="fetch" crossorigin="anonymous">

  <style>
    body {
      font-family: sans-serif;
    }
  </style>
</head>
<body>
  <header>
    <h1>Preload Example</h1>
  </header>

  <main>
    <img src="hero.jpg" alt="Hero Image">
    <p>This is a simple example demonstrating the use of <code>&lt;link rel="preload"&gt;</code>.</p>
    <div id="data-container"></div>
  </main>

  <script src="app.js"></script>
</body>
</html>

app.js:

document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
  fetch('data.json')
    .then(response => response.json())
    .then(data => {
      const dataContainer = document.getElementById('data-container');
      dataContainer.textContent = JSON.stringify(data);
    });
});

critical.css:

body {
  background-color: #f0f0f0;
}

header {
  padding: 20px;
  background-color: #ddd;
}

data.json:

{
  "message": "Hello from data.json!"
}

与 `preconnect` 和 `prefetch` 的区别

preload: 告诉浏览器立即下载当前页面需要的关键资源，并将其存储在缓存中，以便后续使用。主要用于优化首次加载性能。
preconnect: 告诉浏览器提前建立与服务器的连接，包括DNS解析、TCP握手和TLS协商。主要用于减少建立连接的延迟。
prefetch: 告诉浏览器在空闲时下载未来可能需要的资源。主要用于优化后续页面加载性能。

简单来说，preload 针对当前页面，prefetch 针对未来页面，而 preconnect 则是为了加速连接建立。

浏览器兼容性

<link rel='preload'> 的浏览器兼容性良好，主流浏览器都支持。可以通过CanIUse网站查询具体的兼容性信息。

使用工具进行优化

一些构建工具和插件可以帮助我们自动生成<link rel='preload'>标签，例如：

Webpack: 可以使用preload-webpack-plugin。
Gulp: 可以使用gulp-preload。
在线工具: 有一些在线工具可以分析页面并生成推荐的<link rel='preload'>标签。

预加载与性能的平衡

预加载是一个强大的工具，但过度使用可能会适得其反。关键在于找到性能优化和资源消耗之间的平衡点。通过仔细分析页面依赖关系和用户行为，我们可以选择性地预加载最关键的资源，从而最大程度地提高用户体验。

总结和展望

<link rel='preload'>提供了一种声明式、可控的方式来预加载关键资源，从而显著提升Web应用的性能，特别是首次加载速度。通过合理地使用as、type、crossorigin、fetchpriority、imagesrcset和imagesizes等属性，我们可以精确控制资源的加载行为，并优化用户体验。随着Web技术的不断发展，<link rel='preload'>将在前端性能优化中扮演越来越重要的角色。

<link rel='preload'>: 解锁前端性能优化的新境界