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JavaScript阻塞剖析与改善

2016-05-22 22:15  猴子猿  阅读(7151)  评论(5)  编辑  收藏  举报
一、阻塞特性

《高性能JavaScript》一书中，关于第一章“Loading and Execution”，提到了无阻塞加载JavaScript技术，目的是为了提高页面呈现速度。

说到无阻塞加载JavaScript要点，我们就有必要知道，为什么在html中不管是内联JavaScript还是外联，会影响到页面的性能？

原因是：JavaScript是单线程，在JavaScript运行时其他的事情不能被浏览器处理。事实上，大多数浏览器使用单线程处理UI更新和JavaScript运行等多个任务，而同一时间只能有一个任务被执行。所以在执行JavaScript时，会妨碍其他页面动作。这是JavaScript的特性，我们没法改变。

并且，html解析过程是至上而下的，当html解析器遇到诸如<script>、<link>等标签时，解析器就会停止下来，去下载相应的内容。需要注意的是，在加载<script>、<link>标签时都会阻止解析器往下执行。

并且，html解析过程是至上而下的，当html解析器遇到诸如<script>、<link>等标签时，就会去下载相应内容。且加载、解析、执行JavaScript会阻止解析器往下执行。

那什么时候，html解析器才能往下继续解析html文档呢？

就JavaScript而言，当html解析器遇到<script>标签，无论它是内联还是外联，页面中的下载和解析过程都必须停止，直到<script>从外部加载进来的JavaScript或内联的JavaScript运行完毕，方可继续解析。在高版本的浏览器当中，允许并行下载JavaScript文件，当一个<script>标签正在下载外部资源时，不必阻塞其他<script>标签，但是不幸地是，JavaScript的下载仍然会阻塞其他资源的下载，例如图片。这里还需要值得注意的是，对于样式和脚本的先后顺序同样会影响到浏览器的解析过程，比如将<link>标签放在<script>标签前面，如果样式下载受阻，那么将阻塞<link>后面的<script>加载和执行，究其原因主要在于：script脚本在执行过程中可能会引用到相关样式。

了解了JavaScript在html中的阻塞特性，我们再来看看如何改善其阻塞特性。

二、改善方法

--最简单做法--：

为了让html文档在解析时，尽量地快，常规的做法是将<script>标签放到</body>标签的前面，这样就不会阻塞html中其他资源的下载了。

如下：

尽管脚本下载之间互相阻塞，但页面已经下载完成并且显示在用户面前了，进入页面的速度不会显得太慢。且，为了让脚本之间的互相阻塞最小化，通常将多个相关的JavaScript文件合并为一个JavaScript文件，另外这样做带来的好处不仅让脚本之间阻塞变小，还减少了http请求的数量。

但，这样做JavaScript文件下载之间还是会阻塞，特别是当JavaScript文件逐渐变多时。

故而，引入无阻塞脚本技术。

无阻塞脚本技术主要分为两大类：

　　1、  HTML5中的defer和async；

　　2、  动态创建script为dom元素。

下面将分别介绍。

--HTML5中的defer和async--:

HTML5中提供了两个属性供<script>标签使用，目的就是为了无阻塞加载JavaScript。

用法如下：

<script src="file1.js" defer></script>
<script src="file2.js" async></script>

需要注意的是，这两个属性对内联JavaScript是无效的，只针对外联JavaScript，如上所示。

加载流程：

当解析器遇到设置defer或者async属性的<script>元素时，它开始下载脚本，并继续解析文档。脚本会在它下载完成后尽快执行，但是解析器没有停下来等待他下载。

defer和async区别：

就defer和async的区别而言，使用defer的<script>标签是按照他们排列的顺序执行的，而使用async的<script>标签是不按他们在HTML中的排列顺序执行的；

就执行时间而言，defer是在DOMContentloaded事件之前执行，而async是在window.onload事件之前执行的，且只支持IE10+。当defer和async同时存在时，会忽略defer而遵循async。且使用defer和async的脚本禁止使用document.write方法哦。

--动态脚本元素--:

因为script标签是在html中的，是属于dom元素，所以我们完全可以利用dom方法创建一个动态的script元素。

如下：

var script = document.createElement('script');
script.type = 'text/javascript';
script.src = 'file1.js';
document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script); 

“当创建的script元素添加到页面后立刻开始下载。此技术的重点在于：无论在何处启动下载，文件的下载和运行都不会阻塞其他页面的处理过程。你甚至可以将这些代码放在<head>部分而不会对其余部分的页面代码造成影响（除了用于下载文件的HTTP连接）”

上面加粗部分引至《高性能JavaScript》，当时在我读到这句话时，不是很理解，在前面“阻塞特性”一小节中，我们提到JavaScript是单线程且与UI线程互排，那么JavaScript在运行时，怎么不会阻塞其他页面的处理过程呢？

为此，带着这一困惑在博客园问答中心提出了自己的观点并与道友讨论（‘博问点击此’）。

通过与道友讨论以及自己查看了相关文档后，有了自己见解：

之所以动态创建script元素去加载JavaScript文件，不会对页面其余操作影响，原因如下：

　　1、html解析器将script当做了dom元素，而不是script标签，所以就不对其进行诸如加载、解析、运行时，停止页面中一切行为。打了个擦边球。

　　2、JavaScript是单线程，且与UI线程共享同一个线程，但这不代表浏览器就只有一个线程。所以在执行JavaScript代码时，不影响图片之类的下载。

好了，回到刚才采用动态脚本元素的方法，我们还得完善下，原因是上述代码，在‘自运行’时还好，但是如果引用了其他js文件中的方法呢？那就得出错咯。因为我们无法保证动态脚本元素执行JavaScript代码的顺序。针对这一问题，标准浏览器我们可以利用<script>节点的load事件处理，而IE浏览器我们可以利用其特有的readystatechange事件处理。

封装好的代码如下：

function loadScript(url, callback){
    var script = document.createElement('script');
    script.type = 'text/javascript';
    /*
        在IE中readyState值所表示的最终状态并不一致，
        有时<script>元素会得到"loaded"却不出现"complete"，
        但另外一些情况下出现"complete"而用不到"loaded"。
        最安全的办法就是在readystatechange事件中检查这两种状态，
        并且当其中一种状态出现时，删除readystatechange事件句柄（保证事件不会被触发两次）
    */
    if(script.readyState){//IE
        script.onreadystatechange = function(){
            if(script.readyState == 'loaded' || script.readyState == 'complete'){
                script.onreadystatechange = null;
                callback()
            }
        }
    }else{//Other
        script.onload = function(){
            callback();    
        }
    }
    script.src = url;
    document.getElementsByTagName('head')[0].appendChild(script);
}

所以，当页面中动态加载多个有关联的JavaScript文件时，我们可以将其串联起来，保证顺序。

如下：

//串联起来
loadScript('file1.js',function(){
    loadScript('file2.js',function(){
        ...
    });
});

除开这种方法，还有一种就是“XHR脚本注入”，大体内容与上面的方法差不多，都需要动态创建script元素，区别在于该方法利用XMLHttpRequest对象，请求JavaScript文件，并将请求到的responseText，插入script元素的text中。因为是借助XMLHttpRequest对象，缺点显而易见，不能跨域请求。

示例代码如下：

var xhr = new XMLHttpRequest();
xhr.open('get', 'file1.js', true);
xhr.onreadystatechange = function(){
    if(xhr.readyState == 4){
        if(xhr.status >= 200 && xhr.status < 300 || xhr.status ==304){
            var script = document.createElement('script');
            script.type = 'text/javascript';
            script.text = xhr.responseText;
            document.body.appendChild(script);
        }
    }
};
xhr.send(null);
三、拓展阅读

 [1] JavaScript是单线程的深入分析

 [2] HTML渲染过程详解

 [3] 浏览器加载渲染网页过程解析

 [4] defer、async属性以及JS异步加载并执行解决方案

 [5] HTML5 <script>元素async,defer异步加载

 [6] 无阻赛JavaScript脚本技术