以用户为中心的前端性能

news2025/2/26 19:10:29

在这里插入图片描述

1. 简介

前端性能跟用户体验息息相关。举个栗子，当你打开乘车码扫码进站，网页白屏了很久才加载出来，延误了乘车时间；当你在微信抢红包时，点击按钮后延迟了一会才开始转圈圈，最终没抢到红包。当出现这样的情况，用户体验就不好了。有研究表明，网页加载时间超过3秒，有一半的用户会失去耐心而离开。由此可见，前端性能对用户体验很重要。

那么，什么是前端性能呢？

谈到性能，我们会想到高并发、高吞吐量，但这些是用户无法感知到的。对于用户来说，页面秒开、交互顺畅，才会觉得这个网站快。所以，前端性能关注的是页面加载速度和交互响应速度。

2. 页面加载

如果页面加载太慢，用户就会失去耐心而离开。那么，浏览器是怎么加载页面的呢？

首先，加载HTML并构建DOM。同时，同步地加载脚本(<script>)，异步地加载异步脚本(<script async>) 和图片等资源。
然后，DOM构建完成之后，加载延迟脚本(<script defer> 和 <script type=‘module’>)。在以上过程中，非异步脚本都会等待CSS加载。
最后，DOM构建完成，所有脚本、CSS和图片等资源加载完成，即页面加载完成。

下图是页面加载的整个生命周期：

关键时间点如下：

domInteractive：表示DOM构建完成的时间点（此时JavaScript已经可以访问DOM）。
domContentLoadedEventStart：表示domContentLoaded事件处理器开始的时间点。(此时，脚本和CSS已经加载完成，异步脚本除外)
domComplete：表示页面加载完成的时间点（包括DOM解析完成，所有脚本、CSS和图片等资源加载完成）。

这些关键时间点，客观地衡量了页面加载速度。但是对用户来说，能直接感知的是白屏时间。

对应的指标如下：

FCP: First Contentful Paint即首次渲染出内容的时间点。
LCP：Largest Contenful Paint即渲染出主要内容的时间点。与FCP相比，用户对LCP的感知会更明显。

3. 交互响应

用户看到页面渲染出来了，就会下意识地去操作页面，这时如果没有及时反馈，用户就会感觉到页面有延迟。

那么，为什么页面没有及时响应呢？

用户输入或点击按钮触发事件，网页会执行事件处理函数。如果处理时间过长，就会阻塞主线程，无法及时处理UI事件，造成页面卡顿。

对应的指标如下：

TTI: Time To Interactive，即页面可交互的时间点。
FID：First Input Delay，即用户首次输入的延迟时间。
long tasks：如果一个任务执行时间超过50ms，就是long tasks。long tasks会阻塞主线程，造成页面卡顿。
input delay：从用户输入到页面响应的时间差值。

4. 采集性能数据

网页的加载和渲染是发生在浏览器端的，所以依赖于浏览器提供的API来获取性能数据。

4.1. 采集页面加载性能

new PerformanceObserver((entryList) => {  
  for (const entry of entryList.getEntries()) {  
      console.log(entry)
  }  
}).observe({type: "navigation", buffered: true});

4.2. 采集FCP&LCP

// 获取FCP
new PerformanceObserver((entryList) => {  
  for (const entry of entryList.getEntries()) {  
      console.log(entry)
  }  
}).observe({type: "paint", buffered: true});

// 获取LCP
// 浏览器会多次报告 LCP ，而一般真正的 LCP 是用户交互前最近一次报告的 LCP
new PerformanceObserver((entryList) => {  
  for (const entry of entryList.getEntries()) {  
    console.log('LCP candidate:', entry.startTime, entry);  
  }  
}).observe({type: 'largest-contentful-paint', buffered: true});

4.3. 采集TTI&FID

浏览器没有提供直接获取TTI的API，但有方法可以计算出TTI。计算方法是：找到FCP之后的第一个安静窗口，窗口前的最后一个long task结束时间就是TTI。

安静窗口需满足三个条件：1.没有long task；2.窗口内get请求不超过2个；3.窗口时间不少于5s。

// 获取FID
new PerformanceObserver(function(list, obs) {  
  const firstInput = list.getEntries()[0];  
  
  // Measure the delay to begin processing the first input event.  
  const firstInputDelay = firstInput.processingStart - firstInput.startTime;  
  // Measure the duration of processing the first input event.  
  // Only use when the important event handling work is done synchronously in the handlers.  
  const firstInputDuration = firstInput.duration;  
  // Obtain some information about the target of this event, such as the id.  
  const targetId = firstInput.target ? firstInput.target.id : 'unknown-target';  
  // Process the first input delay and perhaps its duration...  
  
  // Disconnect this observer since callback is only triggered once.  
  obs.disconnect();  
}).observe({type: 'first-input', buffered: true});

4.4. 采集long task

// 获取long task
new PerformanceObserver((entryList) => {  
  for (const entry of entryList.getEntries()) {  
    console.log(`startTime=${entry.startTime},duration=${entry.duration}`);  
  }  
}).observe({type: 'longtask', buffered: true});

4.5. 性能测试工具

以下是一些常用的性能测试工具：

lighthouse

Lighthouse 是 Google 开发的一款性能测试工具。支持Chrome Extension手动使用，还可以通过 Node CLI 集成到流水线自动化测试。

www.webpagetest.org

如果要测试国外网站，可以用webpagetest。

5. 性能基线

根据用户对网页性能的感知，有了FCP、LCP、TTI、FID等性能指标来衡量网页性能。那么，如何划分优劣呢？为此，Google提供了一个标准的性能基线。我们可以参考这个基线来监控网页性能的达标率。需要注意的是，随着软硬件的升级，基线本身是会有调整的。另外，设备性能和网络环境对网页性能也有很大影响，例如IOS上报的性能指标一般要优于安卓。

指标	好	中	差
FCP	[0,1800ms]	[1800ms,3000ms]	>3000ms
LCP	[0,2500ms]	[2500ms,4000ms]	>4000ms
TTI	[0,3800ms]	[3800ms,7300ms]	>7300ms
FID	[0,100ms]	[100ms,300ms]	>300ms

6. 总结

前端性能对用户体验很重要。如果页面加载太慢，用户就会失去耐心而离开。页面加载出来后，用户会下意识地去操作页面，如果页面没有及时给出反馈，用户就会感知到页面延迟。因此，针对用户对性能地感知，可通过FCP、LCP、FID、TTI、long task、input delay等性能指标，衡量页面性能。通过采集性能数据，有效地帮助分析网页性能，提升性能，提升用户体验。