JS `Web Vitals` 指标：深入理解 `LCP`, `FID`, `CLS` 并优化

各位前端的英雄们，晚上好！我是你们的老朋友，今晚咱们不聊妹子，只聊网页性能的那些事儿，特别是Google爸爸钦定的“Web Vitals”。这玩意儿搞好了，升职加薪指日可待！

今天的主题就是：JS Web Vitals 指标：深入理解 LCP, FID, CLS 并优化。简单来说，就是让你网站跑得更快，用户体验更好，老板看了也开心。

啥是Web Vitals？

Web Vitals就是Google用来衡量网页用户体验的一套指标。它主要关注加载速度、交互性和视觉稳定性。Google把它作为搜索排名的一个重要因素。所以，想让你的网站在Google上排名更高，就得好好优化Web Vitals。

Web Vitals包括许多指标，但核心的三个是：

LCP (Largest Contentful Paint)：最大内容渲染时间，衡量加载性能。
FID (First Input Delay)：首次输入延迟，衡量交互性。
CLS (Cumulative Layout Shift)：累积布局偏移，衡量视觉稳定性。

这三个家伙，就是我们今晚的主角。咱们一个个来扒他们的皮。

一、LCP：老大，先来个“大”的！

LCP，顾名思义，就是浏览器渲染页面中最大的元素所需的时间。这个“最大”可以是图片、视频、<h1> 到 <h6> 标题、块级元素等等。说白了，就是用户最先看到的东西。

理想值： 2.5 秒以内
需要改进： 2.5 秒到 4 秒
很差： 超过 4 秒

想象一下，你打开一个网页，等了半天，最大的那张图才慢吞吞地显示出来，你是不是想砸电脑？所以，LCP非常重要。

如何确定LCP元素？

可以使用浏览器的开发者工具。在Chrome中，打开开发者工具，选择“Performance”面板，录制一段时间的网页加载过程，然后就可以在Timeline中看到LCP元素。或者，可以使用Web Vitals Chrome扩展程序。

优化LCP的策略：

优化服务器响应时间 (TTFB)：

这是LCP的第一步。如果服务器响应慢，后面的所有事情都会被拖慢。

策略： 使用CDN，优化后端代码，选择更快的服务器。

// 这是一个假的后端优化，实际上你需要真正优化你的后端代码
async function getFastData() {
  // 模拟快速响应
  await new Promise(resolve => setTimeout(resolve, 100));
  return { message: "快速数据！" };
}

// 使用示例 (仅用于演示)
async function displayData() {
  const data = await getFastData();
  document.getElementById('data-container').textContent = data.message;
}

displayData();

<div id="data-container"></div>

优化资源加载时间：

LCP元素通常是图片或者视频，所以优化它们的加载时间至关重要。

策略： 压缩图片，使用WebP格式，使用CDN，设置fetchpriority="high"，预加载关键资源。

<!-- 预加载关键图片 -->
<link rel="preload" href="hero-image.webp" as="image" type="image/webp" fetchpriority="high">

<img src="hero-image.webp" alt="Hero Image" loading="lazy">

<!-- 优先加载关键脚本 -->
<link rel="preload" href="critical.js" as="script">
<script src="critical.js"></script>

优化渲染阻塞资源：

CSS和JavaScript可能会阻塞页面的渲染。

策略： 压缩CSS和JavaScript，移除未使用的CSS，使用async或defer加载JavaScript，内联关键CSS。

<!-- 使用async异步加载脚本 -->
<script src="analytics.js" async></script>

<!-- 使用defer延迟加载脚本 -->
<script src="interactions.js" defer></script>

<!-- 内联关键CSS -->
<style>
  body { font-family: sans-serif; }
  /* 其他关键CSS */
</style>

优化客户端渲染：

如果你的网站使用JavaScript进行大量渲染，这可能会影响LCP。

策略： 使用服务器端渲染 (SSR)，预渲染 (Prerendering)，优化JavaScript代码，代码分割 (Code Splitting)。

// 代码分割示例 (使用webpack)
// 在webpack.config.js中：
module.exports = {
  // ...
  optimization: {
    splitChunks: {
      chunks: 'all',
    },
  },
};

// 在你的代码中：
// 动态导入
async function loadModule() {
  const module = await import('./my-module.js');
  module.default(); // 调用模块的默认导出
}

loadModule();

二、FID：别让用户等太久！

FID，就是用户第一次与页面交互（例如点击链接、按钮）到浏览器响应这个交互之间的时间。简单来说，就是用户点击后，页面多久才开始有反应。

理想值： 100 毫秒以内
需要改进： 100 毫秒到 300 毫秒
很差： 超过 300 毫秒

想象一下，你点击一个按钮，结果半天没反应，你是不是以为网页卡死了？FID直接影响用户体验。

为什么会有FID？

通常是因为浏览器正在忙于解析、编译和执行JavaScript代码，而无法立即响应用户的交互。

优化FID的策略：

减少JavaScript执行时间：

策略： 优化JavaScript代码，移除未使用的代码，代码分割，延迟加载非关键代码。

// 使用requestAnimationFrame来执行非关键任务
function nonCriticalTask() {
  // 你的非关键任务代码
  console.log("执行非关键任务");
}

requestAnimationFrame(nonCriticalTask);

避免长时间的任务：

长时间的任务会阻塞主线程，导致FID变差。

策略： 将长时间的任务分解成多个小任务，使用setTimeout或requestAnimationFrame将任务分散到多个帧中执行。

// 将长时间的任务分解成小任务
function longTask() {
  const data = generateLargeData(); // 假设生成大量数据
  const chunkSize = 100;
  let i = 0;

  function processChunk() {
    const end = Math.min(i + chunkSize, data.length);
    for (; i < end; i++) {
      // 处理数据
      console.log(`处理数据 ${i}`);
    }

    if (i < data.length) {
      // 使用setTimeout安排下一个chunk
      setTimeout(processChunk, 0);
    } else {
      console.log("任务完成");
    }
  }

  processChunk();
}

longTask();

使用Web Workers：

Web Workers可以在后台线程中运行JavaScript代码，不会阻塞主线程。

策略： 将计算密集型的任务放到Web Workers中执行。

// 主线程
const worker = new Worker('worker.js');

worker.onmessage = function(event) {
  console.log('从worker线程接收到消息：', event.data);
};

worker.postMessage({ message: '开始计算' });

// worker.js (后台线程)
self.onmessage = function(event) {
  console.log('worker线程接收到消息：', event.data);
  const result = performHeavyComputation(); // 执行耗时计算
  self.postMessage({ result: result });
};

function performHeavyComputation() {
  // 执行耗时计算的代码
  let result = 0;
  for (let i = 0; i < 1000000000; i++) {
    result += i;
  }
  return result;
}

优化第三方代码：

第三方代码可能会影响FID。
- 策略： 延迟加载第三方代码，移除不必要的第三方代码。

三、CLS：别让用户抓狂！

CLS，就是页面在加载过程中，元素的意外移动程度。简单来说，就是你正准备点击一个按钮，结果按钮突然往下跳了一下，你点到了旁边的广告，是不是很崩溃？

理想值： 0.1 以内
需要改进： 0.1 到 0.25
很差： 超过 0.25

CLS会严重影响用户体验，甚至导致用户误操作。

为什么会有CLS？

通常是因为：

没有为图片或视频设置尺寸。
广告、嵌入内容或iframe在加载后改变了大小。
动态注入内容。
字体加载导致文本重排。

优化CLS的策略：

为图片和视频设置尺寸：

策略： 使用width和height属性，或者使用aspect-ratio CSS属性。

<!-- 使用width和height属性 -->
<img src="my-image.jpg" width="640" height="360" alt="My Image">

<!-- 使用aspect-ratio CSS属性 -->
<img src="my-image.jpg" style="aspect-ratio: 16 / 9;" alt="My Image">

为广告、嵌入内容或iframe预留空间：
- 策略： 在页面加载时，为这些元素预留足够的空间。
```
<div style="width: 300px; height: 250px;">
  
</div>
```
尽量避免在现有内容上方插入新内容：
- 策略： 如果必须插入新内容，尽量在用户交互后进行，或者在视口之外插入。

使用font-display: swap：

策略： 这可以防止字体加载导致的文本重排。

@font-face {
  font-family: 'MyFont';
  src: url('my-font.woff2') format('woff2');
  font-display: swap; /* 使用swap */
}

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

测试你的网站：
- 策略： 使用Lighthouse或WebPageTest等工具来测试你的网站，找出CLS问题。

Web Vitals的监控和报告

使用Google Search Console： Google Search Console会报告你的网站的Web Vitals性能。
使用Real User Monitoring (RUM)： RUM工具可以收集真实用户的Web Vitals数据。
使用Google Analytics： 你可以通过 Google Analytics 设置自定义事件来跟踪 Web Vitals。

代码示例：使用 JavaScript 收集 LCP、FID 和 CLS 指标

import { getLCP, getFID, getCLS } from 'web-vitals';

getLCP(console.log);
getFID(console.log);
getCLS(console.log);

// 更详细的示例：发送数据到分析服务器
function sendToAnalytics(metric) {
  const body = JSON.stringify(metric);
  // 注意：这里的端点需要替换成你自己的分析服务器端点
  navigator.sendBeacon('/analytics', body);
}

getLCP(sendToAnalytics);
getFID(sendToAnalytics);
getCLS(sendToAnalytics);

总结：

Web Vitals是衡量网页用户体验的重要指标。优化LCP、FID和CLS可以显著提升用户体验，并提高网站在Google搜索中的排名。

记住，优化是一个持续的过程。定期监控Web Vitals，并根据数据进行优化。

希望今天的讲座对大家有所帮助。记住，代码不仅要能跑，还要跑得快，跑得稳，让用户用得爽！下次见！

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