Vue应用中的渲染性能基准测试：利用第三方工具实现用户体验指标的自动化采集

Vue 应用渲染性能基准测试：自动化采集用户体验指标

各位好，今天我们来聊聊 Vue 应用的渲染性能基准测试，以及如何利用第三方工具实现用户体验指标的自动化采集。一个流畅、响应迅速的 Web 应用对于用户体验至关重要。而渲染性能是直接影响用户体验的关键因素之一。我们需要一种方法来衡量和优化 Vue 应用的渲染性能，并且能自动化地进行基准测试，以便在开发过程中尽早发现并解决潜在的性能问题。

1. 为什么需要渲染性能基准测试？

在 Vue 应用的开发过程中，我们可能会引入各种组件、指令、过滤器，使用不同的状态管理方案，以及执行各种异步操作。这些操作都可能影响应用的渲染性能。如果没有有效的基准测试，我们很难客观地评估这些改动对性能的影响。

以下是一些需要进行渲染性能基准测试的常见场景：

• 新功能开发: 新功能的引入是否导致性能下降？
• 代码重构: 代码重构后，性能是否保持不变或有所提升？
• 依赖升级: 升级 Vue 版本或第三方库后，性能是否受到影响？
• 环境变更: 在不同的浏览器、设备或网络环境下，性能表现如何？
• 性能优化: 针对性能瓶颈进行优化后，优化效果如何？

2. 用户体验指标与渲染性能的关系

用户体验指标直接反映了用户对应用的感知。以下是一些常见的用户体验指标，它们与渲染性能密切相关：

• 首次内容绘制 (FCP): 浏览器首次渲染任何文本、图像、非空白 Canvas 或 SVG 的时间。FCP 越短，用户越早看到内容。
• 最大内容绘制 (LCP): 浏览器首次渲染页面上最大的可见元素的时间。LCP 反映了页面主要内容加载的速度。
• 首次有效绘制 (FMP): 浏览器首次渲染任何有意义内容的时间。FMP 比 FCP 更能反映页面的可用性。
• 可交互时间 (TTI): 页面变得完全交互的时间。TTI 越短，用户越早可以进行操作。
• 输入延迟 (Input Delay): 用户交互到浏览器响应之间的时间。输入延迟越短，用户体验越流畅。
• 总阻塞时间 (TBT): FCP 和 TTI 之间，主线程被阻塞的时间。TBT 越短，页面响应越快。

这些指标可以通过 Chrome DevTools、Lighthouse 等工具手动测量，但手动测量效率低下，且难以进行自动化基准测试。我们需要利用第三方工具来实现自动化采集。

3. 自动化采集用户体验指标的工具：Puppeteer 和 Lighthouse

Puppeteer 是一个 Node 库，它提供了一个高级 API 来控制 Chrome 或 Chromium。Lighthouse 是一个 Google 开源的自动化工具，用于改进 Web 应用的质量。我们可以使用 Puppeteer 来启动 Chrome，导航到 Vue 应用，并使用 Lighthouse 来分析页面性能并采集用户体验指标。

3.1 环境准备

首先，确保你已经安装了 Node.js 和 npm (或 yarn)。然后，创建一个新的 Node.js 项目，并安装 Puppeteer 和 Lighthouse：

mkdir vue-performance-test
cd vue-performance-test
npm init -y
npm install puppeteer lighthouse --save-dev

3.2 创建 Vue 应用 (示例)

为了演示，我们创建一个简单的 Vue 应用，包含一个列表，列表中的每个项目都有一个图片和一个文本。

vue create vue-app  # 如果你还没有 Vue CLI
cd vue-app
npm install axios #用于获取图片，非必须

在 src/components/MyListComponent.vue 中添加以下代码：

<template>
  <ul>
    <li v-for="item in items" :key="item.id">
      <img :src="item.image" alt="Item Image" width="50">
      <span>{{ item.text }}</span>
    </li>
  </ul>
</template>

<script>
import axios from 'axios';

export default {
  data() {
    return {
      items: [],
    };
  },
  async mounted() {
    try {
      const response = await axios.get('https://jsonplaceholder.typicode.com/photos?_limit=10');
      this.items = response.data.map(item => ({
        id: item.id,
        image: item.thumbnailUrl,
        text: item.title,
      }));
    } catch (error) {
      console.error('Error fetching data:', error);
    }
  },
};
</script>

<style scoped>
ul {
  list-style: none;
  padding: 0;
}

li {
  display: flex;
  align-items: center;
  margin-bottom: 10px;
}

img {
  margin-right: 10px;
}
</style>

在 src/App.vue 中使用 MyListComponent 组件：

<template>
  <div id="app">
    <h1>Vue Performance Test</h1>
    <MyListComponent />
  </div>
</template>

<script>
import MyListComponent from './components/MyListComponent.vue';

export default {
  components: {
    MyListComponent,
  },
};
</script>

<style>
#app {
  font-family: Avenir, Helvetica, Arial, sans-serif;
  -webkit-font-smoothing: antialiased;
  -moz-osx-font-smoothing: grayscale;
  text-align: center;
  color: #2c3e50;
  margin-top: 60px;
}
</style>

运行 Vue 应用：

npm run serve

默认情况下，应用会在 http://localhost:8080 运行。

3.3 使用 Puppeteer 和 Lighthouse 进行基准测试

创建一个名为 test.js 的文件，并添加以下代码：

const puppeteer = require('puppeteer');
const lighthouse = require('lighthouse');
const { URL } = require('url');
const fs = require('fs');

const URL_TO_TEST = 'http://localhost:8080';  // 修改为你的 Vue 应用的 URL
const NUMBER_OF_RUNS = 3; // 测试运行的次数
const REPORT_DIRECTORY = './reports'; //报告存放目录

async function runLighthouse(url, flags = {}, config = null) {
  const browser = await puppeteer.launch({
    headless: 'new', // 使用新的 headless 模式
    // args: ['--show-paint-rects'] // 可选：显示绘制矩形，用于调试
  });

  const page = await browser.newPage();

  // 模拟不同的网络条件 (可选)
  // await page.emulateNetworkConditions(puppeteer.networkConditions['Slow 3G']);

  // 模拟不同的 CPU 节流 (可选)
  // await page.emulateCPUThrottling(4);

  await page.goto(url, { waitUntil: 'networkidle0' }); // 等待网络空闲

  const result = await lighthouse(url, {
    port: (new URL(browser.wsEndpoint())).port,
    output: 'json', // 输出 JSON 格式的报告
    ...flags,
  }, config);

  await browser.close();
  return result;
}

async function runMultipleTests(url, numberOfRuns) {
  const results = [];
  for (let i = 0; i < numberOfRuns; i++) {
    console.log(`Running test ${i + 1} of ${numberOfRuns}...`);
    const result = await runLighthouse(url);
    results.push(result.lhr); // lighthouse 的报告
  }
  return results;
}

function analyzeResults(results) {
  const metrics = {
    'first-contentful-paint': 'First Contentful Paint',
    'largest-contentful-paint': 'Largest Contentful Paint',
    'first-meaningful-paint': 'First Meaningful Paint',
    'interactive': 'Time to Interactive',
    'speed-index': 'Speed Index',
    'total-blocking-time': 'Total Blocking Time',
  };

  const averages = {};

  for (const metricKey in metrics) {
    const values = results.map(result => result.audits[metricKey].numeric);
    const average = values.reduce((sum, value) => sum + value, 0) / values.length;
    averages[metricKey] = average;
  }

  return averages;
}

function generateReport(results, averages) {
  let report = '# Lighthouse Performance Reportnn';

  report += '## Average Metrics (milliseconds)nn';
  report += '| Metric | Value (ms) |n';
  report += '|---|---| n';

  for (const metricKey in averages) {
    report += `| ${metrics[metricKey]} | ${averages[metricKey].toFixed(2)} |n`;
  }

  report += 'n## Individual Test Resultsnn';

  for (let i = 0; i < results.length; i++) {
    report += `### Run ${i + 1}nn`;
    report += '| Metric | Value (ms) |n';
    report += '|---|---| n';

    for (const metricKey in metrics) {
      report += `| ${metrics[metricKey]} | ${results[i].audits[metricKey].numeric.toFixed(2)} |n`;
    }
    report += 'n';
  }

  return report;
}

async function main() {
  // 确保报告目录存在
  if (!fs.existsSync(REPORT_DIRECTORY)) {
    fs.mkdirSync(REPORT_DIRECTORY);
  }

  const results = await runMultipleTests(URL_TO_TEST, NUMBER_OF_RUNS);
  const averages = analyzeResults(results);
  const report = generateReport(results, averages);

  const timestamp = new Date().toISOString().replace(/[:T]/g, '-').slice(0, 19); // 生成基于时间的唯一文件名
  const reportFilename = `${REPORT_DIRECTORY}/lighthouse-report-${timestamp}.md`;
  fs.writeFileSync(reportFilename, report);

  console.log(`Report generated: ${reportFilename}`);
}

main().catch(err => {
  console.error(err);
  process.exit(1);
});

代码解释:

1. 引入模块: 引入 puppeteer 和 lighthouse 模块。
2. 配置项: 定义了要测试的 URL (URL_TO_TEST) 和测试运行的次数 (NUMBER_OF_RUNS)。可以根据实际情况修改这些配置。
3. runLighthouse 函数:
   • 使用 Puppeteer 启动 Chrome 浏览器。
   • 创建一个新的页面。
   • 导航到指定的 URL，并等待网络空闲 (waitUntil: 'networkidle0')。
   • 使用 Lighthouse 分析页面性能，并指定输出格式为 JSON。
   • 关闭浏览器。
   • 返回 Lighthouse 的报告。
4. runMultipleTests 函数: 循环运行 Lighthouse 测试 numberOfRuns 次，并将结果收集到一个数组中。
5. analyzeResults 函数: 计算多次测试结果中各项指标的平均值。
6. generateReport 函数: 将测试结果和平均值生成 Markdown 格式的报告。
7. main 函数:
   • 调用 runMultipleTests 运行测试。
   • 调用 analyzeResults 分析结果。
   • 调用 generateReport 生成报告。
   • 将报告保存到文件中。
8. 错误处理: 捕获并处理可能发生的错误。

3.4 运行基准测试

在终端中运行 test.js 文件：

node test.js

运行完成后，会在 reports 目录下生成一个 Markdown 格式的报告文件，例如 lighthouse-report-2023-10-27-10-00-00.md。

3.5 查看报告

打开生成的 Markdown 报告文件，可以看到详细的性能指标和平均值。报告包括以下内容：

• 平均指标: 各项性能指标的平均值，例如 FCP、LCP、TTI 等。
• 个体测试结果: 每次测试的详细结果，包括各项指标的值。

例如：

# Lighthouse Performance Report

## Average Metrics (milliseconds)

| Metric | Value (ms) |
|---|---|
| First Contentful Paint | 200.00 |
| Largest Contentful Paint | 350.00 |
| First Meaningful Paint | 250.00 |
| Time to Interactive | 500.00 |
| Speed Index | 280.00 |
| Total Blocking Time | 50.00 |

## Individual Test Results

### Run 1

| Metric | Value (ms) |
|---|---|
| First Contentful Paint | 190.00 |
| Largest Contentful Paint | 340.00 |
| First Meaningful Paint | 240.00 |
| Time to Interactive | 490.00 |
| Speed Index | 270.00 |
| Total Blocking Time | 40.00 |

### Run 2

| Metric | Value (ms) |
|---|---|
| First Contentful Paint | 210.00 |
| Largest Contentful Paint | 360.00 |
| First Meaningful Paint | 260.00 |
| Time to Interactive | 510.00 |
| Speed Index | 290.00 |
| Total Blocking Time | 60.00 |

4. 优化策略与基准测试的结合

有了基准测试，我们就可以针对性能瓶颈进行优化，并验证优化效果。以下是一些常见的 Vue 应用优化策略，以及如何结合基准测试来评估效果：

优化策略	描述	如何结合基准测试
代码分割 (Code Splitting)	将应用拆分成多个小的 chunk，按需加载。	比较代码分割前后的 FCP、LCP 和 TTI。
懒加载 (Lazy Loading)	延迟加载非关键资源，例如图片、组件等。	比较懒加载前后的 FCP、LCP 和 TTI。
组件优化 (Component Optimization)	避免不必要的组件渲染、减少组件的大小、使用 v-once 指令等。	比较优化前后的 FCP、LCP 和 TTI，并使用 Chrome DevTools 分析组件渲染时间。
图片优化 (Image Optimization)	使用合适的图片格式、压缩图片大小、使用响应式图片等。	比较优化前后的 FCP、LCP 和 Speed Index。
服务端渲染 (Server-Side Rendering, SSR)	在服务器端渲染页面，将渲染好的 HTML 返回给客户端。	比较 SSR 前后的 FCP、LCP 和 TTI。
缓存 (Caching)	使用浏览器缓存、CDN 缓存等。	比较缓存前后的 FCP、LCP 和 Speed Index。
减少第三方依赖	移除不必要的第三方库，避免引入过大的依赖。	比较移除依赖前后的 FCP、LCP 和 TTI。
虚拟滚动 (Virtual Scrolling)	对于大量数据的列表，只渲染可视区域内的元素。	比较虚拟滚动前后的 FCP、LCP 和 TTI，特别是在数据量较大时。
事件委托 (Event Delegation)	将事件监听器添加到父元素，而不是每个子元素。	使用 Chrome DevTools 分析事件处理时间，比较事件委托前后的性能。
避免深层嵌套的组件结构	尽量扁平化组件结构，减少渲染时的计算量。	比较优化前后组件渲染时间。
使用 v-memo指令	v-memo 指令允许有条件地跳过组件或模板子树的更新。	比较使用 v-memo指令前后的更新时间和整体渲染时间。

示例：使用 v-memo 优化组件

假设我们有一个组件，它的部分内容是不经常变化的，我们可以使用 v-memo 指令来跳过这些内容的更新。

<template>
  <div>
    <div v-memo="[item.id]">  <!-- 只有 item.id 改变时才更新 -->
      <h2>{{ item.title }}</h2>
      <p>{{ item.description }}</p>
    </div>
    <button @click="updateItem">Update Item</button>
  </div>
</template>

<script>
export default {
  data() {
    return {
      item: {
        id: 1,
        title: 'Initial Title',
        description: 'Initial Description',
      },
    };
  },
  methods: {
    updateItem() {
      // 模拟更新 item 的其他属性，但 id 不变
      this.item = {
        ...this.item,
        description: 'Updated Description',
      };
    },
  },
};
</script>

在使用 v-memo 之前，每次点击 "Update Item" 按钮都会导致整个 <div> 重新渲染。使用 v-memo 之后，只有 item.id 改变时才会重新渲染，因此可以提高性能。我们可以使用基准测试来比较使用 v-memo 前后的渲染时间，从而验证优化效果。

5. 注意事项

• 环境一致性: 确保每次测试的环境尽可能一致，例如使用相同的浏览器版本、操作系统和硬件配置。
• 多次运行: 单次测试结果可能存在偏差，建议多次运行测试，并取平均值。
• 真实用户环境: 尽可能模拟真实用户的网络环境和设备性能。
• 关注趋势: 关注性能指标的趋势，而不是绝对值。如果在代码变更后，性能指标持续下降，则需要进行优化。
• 持续集成: 将基准测试集成到持续集成流程中，以便在每次代码提交时自动进行性能测试。

6. 其他工具

除了 Puppeteer 和 Lighthouse，还有一些其他的工具可以用于 Vue 应用的性能测试：

• WebPageTest: 一个在线性能测试工具，可以模拟不同的网络环境和设备。
• Sitespeed.io: 一个开源的网站性能监控工具，可以定期进行性能测试并生成报告。
• Chrome DevTools: Chrome 浏览器自带的开发者工具，可以用于分析页面性能瓶颈。
• Vue Devtools: Vue 官方提供的浏览器插件，可以用于调试 Vue 应用，并查看组件的渲染时间和性能。

7. 总结

通过结合 Puppeteer 和 Lighthouse，我们可以实现 Vue 应用渲染性能基准测试的自动化，并采集关键的用户体验指标。有了这些数据，我们就可以客观地评估代码变更对性能的影响，并针对性能瓶颈进行优化。将基准测试集成到开发流程中，可以帮助我们构建更快、更流畅的 Vue 应用，从而提升用户体验。

掌握自动化性能测试，持续优化应用

掌握自动化性能测试的方法，才能在开发过程中及时发现和解决性能问题，构建出更优质的 Vue 应用。持续进行性能测试，并根据测试结果进行优化，才能不断提升用户体验。

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