前端面试题——性能优化 高频

news2024/11/18 7:50:20

目录

一、CDN的概念

二、CDN的原理

三、懒加载的实现原理

四、对节流与防抖的理解

五、实现节流函数和防抖函数

六、回流与重绘的概念及触发条件

七、如何避免回流与重绘？

八、如何对项目中的图片进行优化？

九、如何⽤webpack来优化前端性能？

十、如何提⾼webpack的构建速度？

一、CDN的概念

CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）是指一种通过互联网互相连接的电脑网络系统，利用最靠近每位用户的服务器，更快、更可靠地将音乐、图片、视频、应用程序及其他文件发送给用户，来提供高性能、可扩展性及低成本的网络内容传递给用户。

典型的CDN系统由下面三个部分组成：

  • 分发服务系统：最基本的工作单元就是Cache设备，cache（边缘cache）负责直接响应最终用户的访问请求，把缓存在本地的内容快速地提供给用户。同时cache还负责与源站点进行内容同步，把更新的内容以及本地没有的内容从源站点获取并保存在本地。Cache设备的数量、规模、总服务能力是衡量一个CDN系统服务能力的最基本的指标。
  • 负载均衡系统：主要功能是负责对所有发起服务请求的用户进行访问调度，确定提供给用户的最终实际访问地址。两级调度体系分为全局负载均衡（GSLB）和本地负载均衡（SLB）。全局负载均衡主要根据用户就近性原则，通过对每个服务节点进行“最优”判断，确定向用户提供服务的cache的物理位置。本地负载均衡主要负责节点内部的设备负载均衡
  • 运营管理系统：运营管理系统分为运营管理和网络管理子系统，负责处理业务层面的与外界系统交互所必须的收集、整理、交付工作，包含客户管理、产品管理、计费管理、统计分析等功能

二、CDN的原理

CDN和DNS有着密不可分的联系，先来看一下DNS的解析域名过程，在浏览器输入 www.test.com 的解析过程如下：

（1） 检查浏览器缓存

（2）检查操作系统缓存，常见的如hosts文件

（3）检查路由器缓存

（4）如果前几步都没没找到，会向ISP(网络服务提供商)的LDNS服务器查询

（5）如果LDNS服务器没找到，会向根域名服务器(Root Server)请求解析，分为以下几步：

  • 根服务器返回顶级域名(TLD)服务器如.com、.cn、.org等的地址，该例子中会返回.com的地址
  • 接着向顶级域名服务器发送请求，然后会返回次级域名(SLD)服务器的地址，本例子会返回.test的地址
  • 接着向次级域名服务器发送请求，然后会返回通过域名查询到的目标IP，本例子会返回www.test.com的地址
  • Local DNS Server会缓存结果，并返回给用户，缓存在系统中

CDN的工作原理：

（1）用户未使用CDN缓存资源的过程：

  1. 浏览器通过DNS对域名进行解析（就是上面的DNS解析过程），依次得到此域名对应的IP地址
  2. 浏览器根据得到的IP地址，向域名的服务主机发送数据请求
  3. 服务器向浏览器返回响应数据

（2）用户使用CDN缓存资源的过程：

  1. 对于点击的数据的URL，经过本地DNS系统的解析，发现该URL对应的是一个CDN专用的DNS服务器，DNS系统就会将域名解析权交给CNAME指向的CDN专用的DNS服务器
  2. CND专用DNS服务器将CND的全局负载均衡设备IP地址返回给用户
  3. 用户向CDN的全局负载均衡设备发起数据请求
  4. CDN的全局负载均衡设备根据用户的IP地址，以及用户请求的内容URL，选择一台用户所属区域的区域负载均衡设备，告诉用户向这台设备发起请求
  5. 区域负载均衡设备选择一台合适的缓存服务器来提供服务，将该缓存服务器的IP地址返回给全局负载均衡设备
  6. 全局负载均衡设备把服务器的IP地址返回给用户
  7. 用户向该缓存服务器发起请求，缓存服务器响应用户的请求，将用户所需内容发送至用户终端。

如果缓存服务器没有用户想要的内容，那么缓存服务器就会向它的上一级缓存服务器请求内容，以此类推，直到获取到需要的资源。最后如果还是没有，就会回到自己的服务器去获取资源。

CNAME（意为：别名）：在域名解析中，实际上解析出来的指定域名对应的IP地址，或者该域名的一个CNAME，然后再根据这个CNAME来查找对应的IP地址。

三、懒加载的实现原理

图片的加载是由src引起的，当对src赋值时，浏览器就会请求图片资源。根据这个原理，我们使用HTML5 的data-xxx属性来储存图片的路径，在需要加载图片的时候，将data-xxx中图片的路径赋值给src，这样就实现了图片的按需加载，即懒加载。

注意：data-xxx 中的 xxx 可以自定义，这里我们使用 data-src 来定义。

懒加载的实现重点在于确定用户需要加载哪张图片，在浏览器中，可视区域内的资源就是用户需要的资源。所以当图片出现在可视区域时，获取图片的真实地址并赋值给图片即可。

使用原生JavaScript实现懒加载：

知识点：

（1）window.innerHeight 是浏览器可视区的高度

（2）document.body.scrollTop || document.documentElement.scrollTop是浏览器滚动的过的距离

（3）imgs.offsetTop是元素顶部距离文档顶部的高度（包括滚动条的距离）

（4）图片加载条件：img.offsetTop < window.innerHeight + document.body.scrollTop;

图示：

代码实现：

<div class="container">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
     <img src="loading.gif"  data-src="pic.png">
</div>
<script>
var imgs = document.querySelectorAll('img');
function lozyLoad(){
        var scrollTop = document.body.scrollTop || document.documentElement.scrollTop;
        var winHeight= window.innerHeight;
        for(var i=0;i < imgs.length;i++){
            if(imgs[i].offsetTop < scrollTop + winHeight ){
                imgs[i].src = imgs[i].getAttribute('data-src');
            }
        }
    }
  window.onscroll = lozyLoad();
</script>

四、对节流与防抖的理解

  • 函数防抖是指在事件被触发 n 秒后再执行回调，如果在这 n 秒内事件又被触发，则重新计时。这可以使用在一些点击请求的事件上，避免因为用户的多次点击向后端发送多次请求。
  • 函数节流是指规定一个单位时间，在这个单位时间内，只能有一次触发事件的回调函数执行，如果在同一个单位时间内某事件被触发多次，只有一次能生效。节流可以使用在 scroll 函数的事件监听上，通过事件节流来降低事件调用的频率。

防抖函数的应用场景：

  • 按钮提交场景：防⽌多次提交按钮，只执⾏最后提交的⼀次
  • 服务端验证场景：表单验证需要服务端配合，只执⾏⼀段连续的输⼊事件的最后⼀次，还有搜索联想词功能类似⽣存环境请⽤lodash.debounce

节流函数的适⽤场景：

  • 拖拽场景：固定时间内只执⾏⼀次，防⽌超⾼频次触发位置变动
  • 缩放场景：监控浏览器resize
  • 动画场景：避免短时间内多次触发动画引起性能问题

五、实现节流函数和防抖函数

函数防抖的实现：

function debounce(fn, wait) {
  var timer = null;
  return function() {
    var context = this,
      args = [...arguments];
    // 如果此时存在定时器的话，则取消之前的定时器重新记时
    if (timer) {
      clearTimeout(timer);
      timer = null;
    }
    // 设置定时器，使事件间隔指定事件后执行
    timer = setTimeout(() => {
      fn.apply(context, args);
    }, wait);
  };
}

函数节流的实现：

// 时间戳版
function throttle(fn, delay) {
  var preTime = Date.now();
  return function() {
    var context = this,
    args = [...arguments],
    nowTime = Date.now();
    // 如果两次时间间隔超过了指定时间，则执行函数。
    if (nowTime - preTime >= delay) {
      preTime = Date.now();
      return fn.apply(context, args);
    }
  };
}

// 定时器版
function throttle (fun, wait){
  let timeout = null
  return function(){
    let context = this
    let args = [...arguments]
    if(!timeout){
      timeout = setTimeout(() => {
        fun.apply(context, args)
        timeout = null
      }, wait)
    }
  }
}

六、回流与重绘的概念及触发条件

（1）回流

当渲染树中部分或者全部元素的尺寸、结构或者属性发生变化时，浏览器会重新渲染部分或者全部文档的过程就称为回流。

下面这些操作会导致回流：

  • 页面的首次渲染
  • 浏览器的窗口大小发生变化
  • 元素的内容发生变化
  • 元素的尺寸或者位置发生变化
  • 元素的字体大小发生变化
  • 激活CSS伪类
  • 查询某些属性或者调用某些方法
  • 添加或者删除可见的DOM元素

在触发回流（重排）的时候，由于浏览器渲染页面是基于流式布局的，所以当触发回流时，会导致周围的DOM元素重新排列，它的影响范围有两种：

  • 全局范围：从根节点开始，对整个渲染树进行重新布局
  • 局部范围：对渲染树的某部分或者一个渲染对象进行重新布局

（2）重绘

当页面中某些元素的样式发生变化，但是不会影响其在文档流中的位置时，浏览器就会对元素进行重新绘制，这个过程就是重绘。

下面这些操作会导致回流：

  • color、background 相关属性：background-color、background-image 等
  • outline 相关属性：outline-color、outline-width 、text-decoration
  • border-radius、visibility、box-shadow

注意： 当触发回流时，一定会触发重绘，但是重绘不一定会引发回流。

七、如何避免回流与重绘？

减少回流与重绘的措施：

  • 操作DOM时，尽量在低层级的DOM节点进行操作
  • 不要使用table布局， 一个小的改动可能会使整个table进行重新布局
  • 使用CSS的表达式
  • 不要频繁操作元素的样式，对于静态页面，可以修改类名，而不是样式
  • 使用absolute或者fixed，使元素脱离文档流，这样他们发生变化就不会影响其他元素
  • 避免频繁操作DOM，可以创建一个文档片段`documentFragment`，在它上面应用所有DOM操作，最后再把它添加到文档中
  • 将元素先设置display: none，操作结束后再把它显示出来。因为在display属性为none的元素上进行的DOM操作不会引发回流和重绘
  • 将DOM的多个读操作（或者写操作）放在一起，而不是读写操作穿插着写。这得益于浏览器的渲染队列机制

八、如何对项目中的图片进行优化？

  1. 不用图片。很多时候会使用到很多修饰类图片，其实这类修饰图片完全可以用 CSS 去代替
  2. 对于移动端来说，屏幕宽度就那么点，完全没有必要去加载原图浪费带宽。一般图片都用 CDN 加载，可以计算出适配屏幕的宽度，然后去请求相应裁剪好的图片
  3. 小图使用 base64 格式
  4. 将多个图标文件整合到一张图片中（雪碧图）
  5. 选择正确的图片格式：
  • 对于能够显示 WebP 格式的浏览器尽量使用 WebP 格式。因为 WebP 格式具有更好的图像数据压缩算法，能带来更小的图片体积，而且拥有肉眼识别无差异的图像质量，缺点就是兼容性并不好
  • 小图使用 PNG，其实对于大部分图标这类图片，完全可以使用 SVG 代替
  • 照片使用 JPEG

浏览器针对页面的回流与重绘，进行了自身的优化——渲染队列

浏览器会将所有的回流、重绘的操作放在一个队列中，当队列中的操作到了一定的数量或者到了一定的时间间隔，浏览器就会对队列进行批处理。这样就会让多次的回流、重绘变成一次回流重绘。

上面，将多个读操作（或者写操作）放在一起，就会等所有的读操作进入队列之后执行，这样，原本应该是触发多次回流，变成了只触发一次回流。

九、如何⽤webpack来优化前端性能？

用webpack优化前端性能是指优化webpack的输出结果，让打包的最终结果在浏览器运行快速高效。

  • 压缩代码：删除多余的代码、注释、简化代码的写法等等⽅式。可以利⽤webpack的 UglifyJsPlugin 和 ParallelUglifyPlugin 来压缩JS⽂件， 利⽤ cssnano （css-loader?minimize）来压缩css
  • 利⽤CDN加速:在构建过程中，将引⽤的静态资源路径修改为CDN上对应的路径。可以利⽤webpack对于 output 参数和各loader的 publicPath 参数来修改资源路径
  • Tree Shaking:将代码中永远不会⾛到的⽚段删除掉。可以通过在启动webpack时追加参数 --optimize-minimize 来实现
  • Code Splitting:将代码按路由维度或者组件分块(chunk),这样做到按需加载,同时可以充分利⽤浏览器缓存
  • 提取公共第三⽅库: SplitChunksPlugin插件来进⾏公共模块抽取,利⽤浏览器缓存可以⻓期缓存这些⽆需频繁变动的公共代码

十、如何提⾼webpack的构建速度？

  1. 多⼊⼝情况下，使⽤ CommonsChunkPlugin 来提取公共代码
  2. 通过 externals 配置来提取常⽤库
  3. 利⽤ DllPlugin 和 DllReferencePlugin 预编译资源模块 通过 DllPlugin 来对那些我们引⽤但是绝对不会修改的npm包来进⾏预编译，再通过 DllReferencePlugin 将预编译的模块加载进来
  4. 使⽤ Happypack 实现多线程加速编译
  5. 使⽤ webpack-uglify-parallel 来提升 uglifyPlugin 的压缩速度。 原理上 webpack-uglify-parallel 采⽤了多核并⾏压缩来提升压缩速度
  6. 使⽤ Tree-shaking 和 Scope Hoisting 来剔除多余代码

 

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