多语言字体回退（Fallback）：`unicode-range` 优化中日韩（CJK）字体的下载策略

大家好，今天我们来深入探讨一个Web开发中常见但又容易被忽视的问题：多语言字体回退，特别是针对中日韩（CJK）字体的优化下载策略。在多语言网站和应用中，确保用户看到正确的字符至关重要。如果缺少合适的字体，用户可能会看到乱码或错误的字符，严重影响用户体验。而对于CJK字体，由于其字符集庞大，动辄几兆甚至十几兆的字体文件会严重拖慢网页加载速度。

我们的目标是：在保证正确显示CJK字符的前提下，尽可能减少字体文件的下载量，提升页面加载速度。

1. 字体回退机制与问题

浏览器默认的字体回退机制是：当遇到当前字体无法显示的字符时，会自动尝试使用系统或其他已加载的字体来显示。这个过程被称为字体回退（Fallback）。然而，这种机制存在以下问题：

不确定性： 字体回退的结果依赖于用户的操作系统和已安装的字体，无法保证所有用户都能看到一致的显示效果。
性能问题： 如果字体回退链很长，浏览器需要尝试多个字体才能找到合适的字形，这会增加渲染时间。
盲目下载： 为了覆盖所有可能的字符，开发者可能会选择加载包含所有字符的字体文件，即使页面上只使用了其中的一小部分。

2. unicode-range 的作用与原理

unicode-range 是一个CSS描述符，允许开发者指定字体文件中包含的 Unicode 字符范围。通过 unicode-range，我们可以将一个字体文件分割成多个子集，只下载包含页面所需字符的子集，从而大大减少字体文件的下载量。

unicode-range 的语法如下：

@font-face {
  font-family: 'MyCJKFont';
  src: url('mycjkfont-subset1.woff2') format('woff2');
  unicode-range: U+4E00-9FFF; /* 常用汉字范围 */
}

在这个例子中，我们定义了一个名为 MyCJKFont 的字体，并指定它只包含 Unicode 码位在 U+4E00 到 U+9FFF 之间的字符，即常用汉字范围。

3. CJK 字体的分片策略

CJK 字体通常包含数万个字符，如果简单地将它们全部包含在一个字体文件中，会造成巨大的浪费。一个更有效的策略是将 CJK 字体分成多个子集，每个子集包含特定范围的字符。

以下是一种常用的 CJK 字体分片策略，它基于字符的使用频率和语言特性：

子集名称	Unicode 范围	描述
常用汉字	U+4E00-9FFF	包含最常用的汉字，覆盖大部分日常使用场景。
补充汉字	U+3400-4DBF, U+20000-2A6DF	包含一些不常用的汉字，用于处理一些古籍、人名、地名等特殊情况。
日文假名	U+3040-30FF	包含平假名和片假名，用于显示日文内容。
韩文音节	U+AC00-D7AF	包含韩文音节，用于显示韩文内容。
标点符号	U+3000-303F, U+FF01-FF60	包含常用的中文、日文、韩文标点符号。
数字和英文字符	U+0030-0039, U+0041-005A, U+0061-007A	包含数字和英文字符，可以与西文字体配合使用，避免重复下载。
其他符号	…	可以根据实际需求添加其他符号的范围。

4. 代码示例：实现字体子集化和加载

接下来，我们将通过代码示例来演示如何实现 CJK 字体的子集化和加载。

4.1. 使用 fonttools 进行字体子集化

fonttools 是一个强大的 Python 库，用于处理字体文件。我们可以使用它来提取字体子集。

首先，安装 fonttools：

pip install fonttools

然后，编写 Python 脚本来生成字体子集：

from fontTools.ttLib import TTFont

def subset_font(input_font_path, output_font_path, unicode_range):
  """
  生成字体子集。

  Args:
    input_font_path: 输入字体文件的路径。
    output_font_path: 输出字体文件的路径。
    unicode_range: 要包含的 Unicode 范围，例如 "U+4E00-9FFF"。
  """
  font = TTFont(input_font_path)
  subset = font.subset([unicode_range])  # 使用 subset 方法
  subset.save(output_font_path)

# 示例：生成常用汉字子集
input_font_path = 'NotoSansCJKsc-Regular.otf'  # 替换为你的字体文件路径
output_font_path = 'NotoSansCJKsc-Regular-subset1.woff2'
unicode_range = 'U+4E00-9FFF'
subset_font(input_font_path, output_font_path, unicode_range)

# 示例：生成日文假名子集
output_font_path = 'NotoSansCJKsc-Regular-subset2.woff2'
unicode_range = 'U+3040-30FF'
subset_font(input_font_path, output_font_path, unicode_range)

print("字体子集生成完成!")

说明:

subset_font 函数接收输入字体文件路径、输出字体文件路径和 Unicode 范围作为参数。
TTFont 类用于加载字体文件。
font.subset([unicode_range]) 方法用于生成字体子集。这个方法需要一个包含 Unicode 范围的列表作为参数。
subset.save(output_font_path) 方法用于保存字体子集。
运行此脚本前，你需要将 NotoSansCJKsc-Regular.otf 替换为你实际的字体文件路径。你可能需要将生成的 .otf 文件转换为 .woff2 格式以获得更好的压缩效果。

4.2. 在 CSS 中使用 unicode-range 加载字体子集

在 CSS 中，我们可以使用 @font-face 规则和 unicode-range 描述符来加载字体子集。

@font-face {
  font-family: 'MyCJKFont';
  src: url('NotoSansCJKsc-Regular-subset1.woff2') format('woff2');
  unicode-range: U+4E00-9FFF; /* 常用汉字 */
}

@font-face {
  font-family: 'MyCJKFont';
  src: url('NotoSansCJKsc-Regular-subset2.woff2') format('woff2');
  unicode-range: U+3040-30FF; /* 日文假名 */
}

/* 默认字体 */
@font-face {
  font-family: 'MyFallbackFont';
  src: local('Arial'), local('Helvetica'); /* 使用系统默认字体 */
  unicode-range: U+0000-00FF; /* 基本拉丁字符 */
}

body {
  font-family: 'MyCJKFont', 'MyFallbackFont', sans-serif;
}

说明:

我们定义了多个 @font-face 规则，每个规则对应一个字体子集。
每个 @font-face 规则都指定了 unicode-range 描述符，用于限定该字体子集包含的字符范围。
font-family 属性的值是一个字体列表，浏览器会按照列表的顺序尝试使用字体。如果第一个字体无法显示某个字符，浏览器会尝试使用列表中的下一个字体，以此类推。
MyFallbackFont 使用系统默认字体，处理不在 CJK 范围内的字符，比如英文和数字，避免加载不必要的 CJK 字体。
sans-serif 是一个通用的字体族，作为最后的备选项，确保在所有情况下都有字体可用。

5. 字体格式的选择

选择合适的字体格式对于优化字体加载至关重要。以下是一些常用的字体格式：

WOFF2: WOFF2 是目前最推荐的字体格式。它具有优秀的压缩率和广泛的浏览器支持。
WOFF: WOFF 是 WOFF2 的前身，浏览器支持度也很高，但压缩率不如 WOFF2。
TTF/OTF: TTF/OTF 是传统的字体格式，压缩率较低，不推荐在 Web 上使用。

建议优先使用 WOFF2 格式，如果需要兼容旧版本的浏览器，可以提供 WOFF 作为备选项。

6. 动态字体加载

在某些情况下，我们可能只需要在特定情况下才需要加载 CJK 字体。例如，当用户访问包含中文内容的页面时，才加载中文字体。这时，我们可以使用 JavaScript 来动态加载字体。

function loadCJKFont() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const link = document.createElement('link');
    link.rel = 'stylesheet';
    link.href = 'cjk-font.css'; // 包含 @font-face 规则的 CSS 文件

    link.onload = () => {
      console.log('CJK 字体加载完成');
      resolve();
    };

    link.onerror = () => {
      console.error('CJK 字体加载失败');
      reject();
    };

    document.head.appendChild(link);
  });
}

// 示例：当页面包含中文内容时加载字体
if (document.body.textContent.match(/[u4E00-u9FFF]/)) {
  loadCJKFont().then(() => {
    // 字体加载完成后执行的操作
    console.log('页面可以使用 CJK 字体了');
  }).catch(() => {
    // 字体加载失败的处理
    console.error('CJK 字体加载失败，使用回退字体');
  });
}

说明:

loadCJKFont 函数创建一个 <link> 元素，并将其 rel 属性设置为 stylesheet，href 属性设置为包含 @font-face 规则的 CSS 文件。
当字体加载完成时，link.onload 事件会被触发。
当字体加载失败时，link.onerror 事件会被触发。
document.body.textContent.match(/[u4E00-u9FFF]/) 用于检测页面是否包含中文内容。

7. CDN 加速

将字体文件存储在 CDN 上可以利用 CDN 的缓存和加速功能，提升字体文件的下载速度。

8. 测试与优化

在部署字体优化策略后，务必进行充分的测试，以确保所有字符都能正确显示，并且页面加载速度得到了提升。可以使用浏览器的开发者工具来监控字体文件的加载情况。

以下是一些可以使用的测试工具：

Chrome DevTools: 可以查看字体文件的加载时间和大小，以及页面的渲染性能。
WebPageTest: 可以模拟不同网络环境下的页面加载速度。
Lighthouse: 可以评估页面的性能、可访问性、最佳实践和 SEO。

9. 注意事项

字符范围的准确性： unicode-range 的范围要尽可能精确，避免包含不必要的字符。
字体文件的兼容性： 要确保字体文件在不同的浏览器和操作系统上都能正常工作。
字体文件的缓存： 要合理设置字体文件的缓存策略，避免频繁下载。
字体授权： 使用字体时要注意版权问题，确保你有权使用该字体。

10. 避免过度优化

虽然优化字体加载很重要，但也要避免过度优化。过度优化可能会导致字体显示不一致、页面布局混乱等问题。要根据实际情况，找到一个平衡点。例如，如果你的网站主要面向中国用户，那么加载一个包含常用汉字的字体子集是合理的。但如果你的网站只包含少量中文内容，那么可能就不值得为了这几个汉字而加载一个额外的字体文件。

一个好的实践

使用Google Fonts提供的subset功能。Google Fonts允许你通过&subset=cyrillic,greek等参数在请求时指定需要包含的字符集，从而动态生成字体子集。这种方法无需你自己手动生成字体子集，也无需担心字符范围的准确性。

总结

通过使用 unicode-range 描述符、字体子集化、动态字体加载和 CDN 加速等技术，我们可以有效地优化 CJK 字体的下载策略，提升页面加载速度，改善用户体验。记住，优化是一个持续的过程，需要不断地测试和调整。

更多IT精英技术系列讲座，到智猿学院

多语言字体回退（Fallback）：unicode-range 优化中日韩（CJK）字体的下载策略

发表回复 取消回复

多语言字体回退（Fallback）：`unicode-range` 优化中日韩（CJK）字体的下载策略

发表回复取消回复