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CSS `Critical Path Rendering` 优化与性能预算

大家好，我是你们今天的CSS性能优化小工匠，很高兴能跟大家聊聊Critical Path Rendering（关键渲染路径）这个听起来很唬人，但其实挺有意思的话题。今天我们不仅要聊理论，还要撸起袖子敲代码，让大家真正理解如何优化，以及如何在性能预算的约束下，让你的网页跑得飞起。

开场白：网页加载速度，比对象还重要？

咳咳，开个玩笑。但说实话，在这个用户耐心值越来越低的时代，网页加载速度真的非常重要。如果你的网页半天打不开，用户可能就直接关掉走人了，根本没机会欣赏你的精美设计和精彩内容。所以，优化网页加载速度，就是优化用户体验，就是留住用户，就是…增加收入！（老板们最喜欢听这个）

什么是Critical Path Rendering (CPR)？

简单来说，CPR就是浏览器为了渲染网页，必须经历的一系列步骤。这个过程包括：

  1. 构建DOM (Document Object Model): 浏览器解析HTML代码，创建一个代表网页结构的树形模型。
  2. 构建CSSOM (CSS Object Model): 浏览器解析CSS代码，创建一个代表样式信息的树形模型。
  3. 构建Render Tree: 浏览器将DOM和CSSOM合并，创建一个只包含需要渲染的节点和样式的树形模型。
  4. 布局 (Layout): 浏览器计算每个节点在屏幕上的位置和大小。
  5. 绘制 (Paint): 浏览器将节点绘制到屏幕上。

关键渲染路径就是指上述步骤中最耗时、最关键的环节。优化CPR的目的就是缩短这些环节的时间，让浏览器更快地渲染网页。

关键资源，关键中的关键

在CPR中，有些资源是“关键资源”，浏览器必须下载、解析和处理这些资源才能开始渲染网页。一般来说，关键资源包括：

  • HTML文档: 这是必须的，没有HTML，啥都别想渲染。
  • CSS: 除非你用的是非常简单的网页，否则CSS几乎总是关键资源。
  • JavaScript: 如果JavaScript会修改DOM结构或CSSOM，那么它也可能成为关键资源。

性能预算：戴着镣铐跳舞

性能预算是指你为网页的性能设定的一个上限。这个上限可以包括加载时间、资源大小、请求数量等等。性能预算的目的是确保网页在各种设备和网络环境下都能保持良好的性能。

想象一下，你是一个厨师，老板给你设定了食材预算和烹饪时间预算。你必须在有限的食材和时间内，做出美味佳肴。性能预算就是这样，它限制了你可以使用的资源和时间，迫使你进行优化。

实战：优化CPR，让你的网页“嗖”一下

现在，让我们通过一些实际的例子，来看看如何优化CPR。

1. 优化CSS

  • 内联关键CSS (Inline Critical CSS): 将渲染首屏内容所需的最小化CSS直接嵌入到HTML文档的<head>标签中。这样可以避免浏览器发送额外的CSS请求，加快首屏渲染速度。

    <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>我的优化网页</title>
<style>
/* 关键CSS */
body {
  font-family: sans-serif;
  margin: 0;
}
h1 {
  font-size: 2em;
  color: #333;
}
</style>
<link rel="preload" href="style.css" as="style" onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'">
<noscript><link rel="stylesheet" href="style.css"></noscript>
</head>
<body>
<h1>欢迎来到我的网页！</h1>
<p>这里有一些内容...</p>
</body>
</html>
    • rel="preload": 告诉浏览器提前下载style.css，但不会阻塞渲染。
    • as="style": 指定预加载的资源类型为CSS。
    • onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'": 在style.css加载完成后，将其应用到页面上。
    • <noscript>: 如果浏览器不支持JavaScript，则使用style.css。

  • 延迟加载非关键CSS (Defer Non-Critical CSS): 将非关键CSS放在HTML文档的<body>标签底部，或者使用JavaScript异步加载。

  • 移除未使用的CSS (Remove Unused CSS): 使用工具（如PurgeCSS、UnCSS）扫描你的CSS文件，找出并移除未使用的样式。

  • 压缩CSS (Minify CSS): 使用工具（如CSSNano、UglifyCSS）压缩你的CSS文件，减小文件大小。

  • 合并CSS文件 (Combine CSS Files): 将多个CSS文件合并成一个文件，减少HTTP请求数量。但要注意，过度合并可能会导致文件过大，影响加载速度。

2. 优化JavaScript

  • 延迟加载JavaScript (Defer JavaScript): 将JavaScript放在HTML文档的<body>标签底部，或者使用defer或async属性。

    • defer: 告诉浏览器异步下载JavaScript文件，并在HTML解析完成后执行。defer会按照脚本在HTML中出现的顺序执行。
    • async: 告诉浏览器异步下载JavaScript文件，并在下载完成后立即执行。async不会保证脚本的执行顺序。
    <!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>我的优化网页</title>
<style>
/* 关键CSS */
body {
  font-family: sans-serif;
  margin: 0;
}
h1 {
  font-size: 2em;
  color: #333;
}
</style>
</head>
<body>
<h1>欢迎来到我的网页！</h1>
<p>这里有一些内容...</p>
<script src="script.js" defer></script>
</body>
</html>

  • 异步加载JavaScript (Asynchronous JavaScript): 对于非关键的JavaScript，可以使用异步加载的方式，避免阻塞渲染。

  • 代码分割 (Code Splitting): 将JavaScript代码分割成多个小的文件，只加载当前页面需要的代码。可以使用工具（如Webpack、Parcel）进行代码分割。

  • 移除未使用的JavaScript (Remove Unused JavaScript): 使用工具（如Tree Shaking）找出并移除未使用的JavaScript代码。

  • 压缩JavaScript (Minify JavaScript): 使用工具（如UglifyJS、Terser）压缩你的JavaScript文件，减小文件大小。

3. 优化HTML

  • 压缩HTML (Minify HTML): 使用工具（如HTMLMinifier）压缩你的HTML文件，减小文件大小。

  • 优化图片 (Optimize Images): 使用工具（如ImageOptim、TinyPNG）压缩你的图片，减小文件大小。使用适当的图片格式（如WebP）。使用srcset属性提供不同尺寸的图片，让浏览器选择最合适的图片。

  • 使用CDN (Content Delivery Network): 将你的静态资源（如CSS、JavaScript、图片）放在CDN上，让用户从离他们最近的服务器下载资源，加快加载速度。

4. 服务器端优化

  • 启用Gzip压缩 (Enable Gzip Compression): 启用Gzip压缩可以大大减小HTML、CSS、JavaScript等文件的大小。

  • 使用HTTP/2: HTTP/2 协议支持多路复用、头部压缩等特性，可以显著提高网页加载速度。

  • 优化服务器响应时间 (Optimize Server Response Time): 服务器响应时间是影响网页加载速度的重要因素。优化你的服务器配置，确保服务器能够快速响应请求。

性能预算的制定与监控

制定性能预算需要考虑多个因素，包括：

  • 目标用户: 你的目标用户是谁？他们使用什么样的设备和网络？
  • 竞争对手: 你的竞争对手的网页性能如何？
  • 业务需求: 你的业务需求是什么？哪些功能是必须的？

一个简单的性能预算表格：

指标 预算值 说明
首次内容绘制 (FCP) < 1s 用户第一次看到页面内容的时间
首次有效绘制 (LCP) < 2.5s 用户第一次看到页面主要内容的时间
可交互时间 (TTI) < 5s 页面变得完全可交互的时间
总阻塞时间 (TBT) < 300ms 页面在首次内容绘制和可交互时间之间，被阻塞的时间
页面大小 < 2MB 整个页面的大小（包括HTML、CSS、JavaScript、图片等）
请求数量 < 50 页面发起的HTTP请求数量

可以使用工具（如Lighthouse、WebPageTest）来监控你的网页性能，并根据监控结果调整你的优化策略。

小贴士：工具是你的好朋友

  • Chrome DevTools: Chrome DevTools是一个强大的网页调试工具，可以用来分析网页性能、查看资源加载情况、分析代码执行时间等等。
  • Lighthouse: Lighthouse是一个自动化网页性能评估工具，可以生成网页性能报告，并提供优化建议。
  • WebPageTest: WebPageTest是一个在线网页性能测试工具，可以模拟不同的设备和网络环境，测试你的网页性能。

总结：优化永无止境

Critical Path Rendering优化是一个持续的过程，需要不断地测试、调整和优化。希望今天的分享能够帮助大家更好地理解CPR，并应用到实际项目中，让你的网页跑得更快，用户体验更好！

记住，性能优化不是一蹴而就的，它需要耐心、细致和不断地学习。祝大家在性能优化的道路上越走越远！

现在，如果大家有什么问题，可以提出来，我们一起讨论。

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