Vue应用的Time-to-Interactive (TTI) 优化：关键路径CSS与JS的加载策略 - 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

Vue 应用的 Time-to-Interactive (TTI) 优化：关键路径 CSS 与 JS 的加载策略

大家好，今天我们来聊聊 Vue 应用性能优化中的一个重要指标：Time-to-Interactive (TTI)，即“可交互时间”。简单来说，TTI 指的是用户可以开始与页面进行有效交互的时间点。一个 TTI 短的页面，用户体验自然会更好。反之，一个 TTI 过长的页面会让用户感到卡顿和延迟，严重影响用户体验。

我们主要关注两个关键要素：关键路径 CSS 和 JavaScript 的加载策略。这两个要素直接影响着页面渲染和交互的效率。优化它们，能有效缩短 TTI，提升 Vue 应用的性能。

一、理解 Time-to-Interactive (TTI)

首先，我们需要明确 TTI 的定义，以及它与其它性能指标的关系。TTI 是 Lighthouse 等性能分析工具评估页面性能的重要指标之一。它与 First Contentful Paint (FCP)、Largest Contentful Paint (LCP) 等指标密切相关，但侧重点不同。

First Contentful Paint (FCP): 浏览器首次渲染任何内容的时间点，可以是文本、图像、 canvas 元素等。
Largest Contentful Paint (LCP): 浏览器首次渲染可见视口中面积最大的内容元素的时间点。
Time-to-Interactive (TTI): 页面上的所有可见内容都已渲染，并且页面可以可靠地响应用户输入的时间点。

TTI 强调的是交互性，这意味着不仅页面要可见，还要能够响应用户的操作。例如，一个按钮在渲染出来后，如果点击没有反应，那么页面仍然未达到可交互状态。

二、关键路径 CSS：识别与优化

关键路径 CSS (Critical CSS) 指的是渲染页面首屏所需的最小 CSS 集合。它必须尽快加载，以避免阻塞首次渲染。

1. 识别关键路径 CSS

手动提取关键 CSS 是一项繁琐的工作。我们可以使用自动化工具来简化这个过程。常见的工具包括：

Critical: 一个 Node.js 模块，可以通过 headless Chrome 提取关键 CSS。
Penthouse: 也是一个 Node.js 模块，具有相似的功能。

这些工具的基本原理是：

加载页面。
获取视口大小。
注入 CSS 样式。
分析哪些 CSS 规则应用于视口内的元素。
提取这些 CSS 规则，生成关键 CSS。

示例：使用 Critical 提取关键 CSS

const critical = require('critical');

critical.generate({
  inline: false, // 是否内联关键 CSS
  base: 'dist/', // 基础目录
  src: 'index.html', // HTML 文件路径
  target: 'critical.css', // 输出文件路径
  width: 1300, // 视口宽度
  height: 900,  // 视口高度
}).then(output => {
  console.log(output.css); // 输出关键 CSS
}).catch(err => {
  console.error(err);
});

2. 应用关键路径 CSS

提取到关键 CSS 后，我们需要将其内联到 <head> 标签中，以确保它能够尽快加载。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>My Vue App</title>
  <style>
    /* 关键 CSS */
    body {
      font-family: sans-serif;
      margin: 0;
    }
    /* ... 更多关键 CSS 规则 */
  </style>
  <link rel="stylesheet" href="style.css" onload="this.onload=null;this.rel='stylesheet'">
  <noscript><link rel="stylesheet" href="style.css"></noscript>
</head>
<body>
  <div id="app"></div>
  <script src="app.js"></script>
</body>
</html>

在上面的示例中，我们将关键 CSS 内联到 <style> 标签中。同时，使用 onload 事件处理程序和 <noscript> 标签来异步加载非关键 CSS (style.css)。这种技术被称为“CSS 优先级划分”。

内联关键 CSS: 确保首屏渲染所需的样式能够立即加载。
异步加载非关键 CSS: 避免阻塞首次渲染。
使用 onload 事件处理程序: 确保 CSS 文件加载完成后才应用样式。
使用 <noscript> 标签: 为禁用 JavaScript 的用户提供备用方案。

3. 关键 CSS 的维护

应用程序的 UI 可能会不断变化，因此关键 CSS 也需要定期更新。建议将关键 CSS 的提取和内联过程集成到构建流程中，以便在每次构建时自动更新关键 CSS。例如，可以将 Critical 集成到 Webpack 或 Vue CLI 的配置中。

三、 JavaScript 加载策略：延迟与异步加载

JavaScript 通常是阻塞渲染和交互的主要瓶颈。我们需要采用合适的加载策略，以最大程度地减少 JavaScript 对 TTI 的影响。

1. 代码分割 (Code Splitting)

代码分割是将应用程序的代码拆分成多个较小的块，然后按需加载这些块。这可以显著减少初始加载时需要下载和解析的 JavaScript 代码量。

Vue CLI 默认支持代码分割。我们可以使用动态导入 (Dynamic Imports) 来实现按需加载组件。

// 异步加载组件
const AsyncComponent = () => ({
  // 需要加载的组件，应该返回一个 Promise
  component: import('./components/MyComponent.vue'),
  // 加载时显示的组件
  loading: LoadingComponent,
  // 出错时显示的组件
  error: ErrorComponent,
  // 延迟显示 loading 组件的时间。默认值是 200ms。
  delay: 200,
  // 最长等待时间。超出此时间则显示 error 组件。默认值是：Infinity
  timeout: 10000
});

export default {
  components: {
    AsyncComponent
  }
};

在上面的示例中，MyComponent.vue 组件只有在需要时才会被加载。这可以显著减少初始加载时需要下载的 JavaScript 代码量。

2. 延迟加载 (Lazy Loading)

延迟加载是指将非关键资源（例如图片、视频、非首屏组件）的加载推迟到用户需要它们时。这可以减少初始加载时间和网络带宽的消耗。

Vue 可以使用 vue-lazyload 等插件来实现图片和组件的延迟加载。

import Vue from 'vue'
import VueLazyload from 'vue-lazyload'

Vue.use(VueLazyload, {
  preLoad: 1.3, // 预加载高度的比例
  error: 'dist/error.png', // 加载失败时显示的图片
  loading: 'dist/loading.gif', // 加载时显示的图片
  attempt: 1 // 尝试加载的次数
})

在模板中使用：

<img v-lazy="'image.png'">

3. 异步加载 (Async Loading)

异步加载是指使用 <script async> 或 <script defer> 标签来加载 JavaScript 文件。

<script async>: 浏览器会并行下载脚本，并在下载完成后立即执行。脚本的执行顺序不确定。
<script defer>: 浏览器会并行下载脚本，并在 HTML 解析完成后，按照脚本在 HTML 中出现的顺序执行。

通常，我们可以将非关键的 JavaScript 文件（例如分析代码、广告代码）使用 async 加载。对于需要在 DOMContentLoaded 事件之后执行的脚本，可以使用 defer 加载。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>My Vue App</title>
</head>
<body>
  <div id="app"></div>
  <script src="app.js"></script>
  <script src="analytics.js" async></script>
</body>
</html>

4. Tree Shaking

Tree Shaking 是一种移除 JavaScript 代码中未使用的代码的技术。它可以减少最终生成的 JavaScript 文件的大小。

Vue CLI 默认启用 Tree Shaking。要确保 Tree Shaking 能够正常工作，需要使用 ES 模块语法 ( import 和 export )。

5. 避免阻塞主线程

长时间运行的 JavaScript 代码会阻塞主线程，导致页面卡顿和延迟。应该尽量避免在主线程上执行耗时的操作。

使用 Web Workers: 将计算密集型的任务转移到 Web Workers 中执行。
优化算法: 改进 JavaScript 代码的效率。
使用 requestAnimationFrame: 在浏览器重绘之前执行动画相关的代码。

四、工具与最佳实践

1. 使用 Lighthouse 进行性能分析

Lighthouse 是 Chrome 开发者工具中的一个性能分析工具。它可以帮助我们识别页面性能瓶颈，并提供优化建议。

2. 使用 Webpack Bundle Analyzer 分析代码体积

Webpack Bundle Analyzer 可以可视化 Webpack 构建后的代码包，帮助我们识别哪些模块占用了过多的空间。

3. 缓存策略

合理设置缓存策略可以减少资源的重复下载，提高页面加载速度。

HTTP 缓存: 使用 Cache-Control 和 Expires 等 HTTP 头部来控制资源的缓存行为.
Service Worker 缓存: 使用 Service Worker 来拦截网络请求，并从缓存中返回资源。

4. CDN 加速

使用 CDN (Content Delivery Network) 可以将静态资源分发到全球各地的服务器上，从而提高资源的加载速度。

五、不同加载策略对比

加载策略	描述	适用场景	优点	缺点
阻塞加载	浏览器会停止解析 HTML，直到脚本被下载、解析和执行。	初始化阶段必须执行的脚本，例如polyfill。	保证脚本的执行顺序。	阻塞渲染，延长 TTI。
异步加载 (async)	浏览器会并行下载脚本，并在下载完成后立即执行。脚本的执行顺序不确定。	非关键脚本，例如统计分析代码。	不阻塞渲染，提高 TTI。	脚本的执行顺序不确定，可能依赖其他脚本。
延迟加载 (defer)	浏览器会并行下载脚本，并在 HTML 解析完成后，按照脚本在 HTML 中出现的顺序执行。	依赖 DOMContentLoaded 事件的脚本，例如一些插件。	不阻塞渲染，脚本的执行顺序确定。	DOMContentLoaded事件后执行，可能会延迟 TTI。
动态导入	使用 `import()` 函数按需加载模块。	大型单页应用，需要按需加载组件或模块。	减少初始加载时间，提高 TTI，减少资源浪费。	增加代码的复杂性，需要处理加载状态。

六、总结：优化 TTI 的核心思路

优化 Vue 应用的 TTI，需要从多个方面入手。通过识别并优化关键路径 CSS，我们可以确保首屏内容能够快速渲染。通过采用合适的 JavaScript 加载策略，我们可以避免 JavaScript 阻塞渲染和交互。结合代码分割，延迟加载和异步加载等技术，可以进一步减少初始加载时间和提高页面性能。持续的性能分析和监控，以及合理的缓存策略和 CDN 加速，也是确保应用高性能的重要手段。

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