[Перевод] 12 советов по улучшению производительности JavaScript-приложений
Производительность — это один из важнейших вопросов, встающих перед разработчиками веб-страниц или веб-приложений. Никто не будет рад «падающему» от чрезмерной нагрузки приложению, или странице, которая загружается целую вечность. Пользователи веб-сайтов не готовы слишком долго ждать их загрузки или приведения их страниц в рабочее состояние. Согласно данным Kissmetrics, 47% посетителей ожидают, что веб-сайт загрузится менее чем за 2 секунды. 40% посетителей покинут сайт в том случае, если его загрузка займёт более 3 секунд.
Автор материала, перевод которого мы сегодня публикуем, говорит, что, если учитывать вышеприведённые цифры, становится ясно, что производительность — это то, о чём всегда стоит помнить веб-разработчикам. Здесь будут приведены 12 рекомендаций по улучшению производительности JS-проектов.
1. Пользуйтесь кэширующими механизмами браузеров
Существует два основных способа кэширования данных средствами браузеров. Первый — использование JavaScript-API Cache, работа с которым осуществляется с помощью сервис-воркеров. Второй — это обычный HTTP-кэш.
Скрипты часто используются для организации доступа к определённым объектам. Если хранить ссылку на объект, к которому часто требуется доступ, в переменной, а также если использовать эту переменную в повторяющихся операциях, при выполнении которых требуется доступ к объекту, можно добиться улучшения производительности кода.
2. Оптимизируйте код в расчёте на те среды, в которых он будет выполняться
Для того чтобы адекватно оценивать улучшения, вносимые в программу, рекомендуется сформировать набор сред, в которых можно провести измерения.
На практике вам не удастся выполнять исследования производительности кода, например, во всех существующих версиях JS-движков, равно как и оптимизировать код в расчёте на все среды, в которых он может выполняться. Но надо отметить, что тестирование кода в какой-то одной среде — тоже не лучшая практика. Такой подход может дать искажённые результаты. Поэтому важно сформировать набор сред, в которых, вероятнее всего, будет выполняться код, и тестировать проекты в этих средах.
3. Избавляйтесь от неиспользуемого JS-кода
Благодаря удалению из проекта неиспользуемого кода улучшится не только время загрузки скриптов браузерами, но и время, необходимое браузерам на то, чтобы проанализировать и скомпилировать код. Для того чтобы избавиться от неиспользуемого кода стоит обратить внимание на особенности работы проекта. Так, если вы обнаружили некий функционал, с которым не работают пользователи — рассмотрите возможность убрать его из проекта, а заодно — и связанный с ним JS-код. В результате сайт будет загружаться быстрее, он будет быстрее подготавливаться к работе в браузере. Это благотворно скажется на тех впечатлениях, которые работа с сайтом вызовет у пользователей. Анализируя проект, учитывайте, что, например, некая библиотека, включённая в его состав, может быть включена в него по ошибке. Она вполне может реально в нём не использоваться. От неё стоит избавиться. То же самое касается использования неких зависимостей, которые реализуют то, что уже реализовано в современных браузерах. Как результат, переход на стандартные возможности браузеров, дублируемые этой зависимостью, поможет избавиться от ненужного кода.
4. Экономно расходуйте память
Стоит стремиться к тому, чтобы веб-проекты использовали бы лишь ту память, без которой они абсолютно не в состоянии обойтись. Дело в том, что разработчику нельзя заранее узнать о том, сколько памяти может быть доступно его приложению на некоем устройстве. Если приложение неоправданно использует большие объёмы памяти — это создаёт повышенную нагрузку на механизмы управления памятью браузерного JS-движка. В частности, это касается сборщика мусора. Частые вызовы сборщика мусора приводят к замедлению работы программ. Это негативно влияет на удобство работы с проектом.
5. Используйте механизмы отложенной загрузки для второстепенных скриптов
Пользователи хотят, чтобы веб-страницы загружались бы как можно быстрее. Но вряд ли для начального отображения страницы нужен абсолютно весь JS-код проекта. Если пользователю, чтобы задействовать некий код, нужно выполнить какое-то действие (например, щёлкнуть по некоему элементу или перейти на какую-нибудь вкладку в приложении), то загрузку этого кода можно отложить, выполнив её после первоначальной загрузки страницы и самых важных ресурсов.
При таком подходе можно избежать загрузки и компилирования браузером большого объёма JS-кода в самом начале работы, то есть — избежать замедления вывода страницы, вызванного необходимостью выполнения этих операций. После того, как завершится загрузка всего самого важного, можно начать загружать дополнительный код. В результате, когда этот код понадобится пользователю, он уже будет ему доступен. В соответствии с моделью RAIL Google рекомендует выполнять сеансы отложенной загрузки скриптов длительностью порядка 50 мс. При таком подходе операции по загрузке кода не повлияют на взаимодействие пользователя со страницей.
6. Избегайте утечек памяти
Если в вашем приложении случилась утечка памяти, то это выразится в том, что загруженная страница будет запрашивать у браузера всё больше и больше памяти. В результате потребление памяти этой страницей может достичь такого уровня, что это плохо повлияет на производительность всей системы. Вероятно, вы и сами сталкивались с подобной проблемой (и вам это, наверняка, не понравилось). Вполне возможно, что страница, на которой имелась утечка памяти, содержала некое средство просмотра изображений — вроде слайдера или «карусели».
В инструментах разработчика Chrome можно проанализировать сайт на предмет утечек памяти. Делается это путём исследования показателей средствами вкладки Performance. Обычно утечки памяти исходят из-за фрагментов DOM, удалённых со страницы, но привязанным к каким-то переменным. Это не позволяет сборщику мусора очистить память, занимаемую данными ненужными фрагментами DOM.
7. Если вам нужно выполнить некие тяжёлые вычисления — используйте веб-воркеры
Из материалов ресурса MDN можно узнать о том, что веб-воркеры позволяют запускать код в фоновом потоке, отделённом от главного потока веб-приложения. Преимущество такого подхода заключается в том, что тяжёлые вычисления могут быть выполнены в отдельном потоке. Это позволяет главному потоку (обычно ответственному за обеспечение работы пользовательского интерфейса) выполняться без блокировок и замедлений.
Веб-воркеры позволяют выполнять вычисления, интенсивно использующие процессор, и при этом не блокировать поток пользовательского интерфейса. Эта технология позволяет создавать новые потоки и давать им задания, что благотворно сказывается на производительности приложения. При таком подходе задачи, на выполнение которых требуется много времени, не блокируют выполнение других задач. При выполнении подобных задач в главном потоке выполнение других задач блокируется.
8. Если вы обращаетесь к элементу DOM несколько раз — сохраните ссылку на него в переменной
Получение ссылки на элемент DOM — операция медленная. Если вы собираетесь обращаться к элементу несколько раз — лучше всего сохранить ссылку на него в локальной переменной. Но тут важно помнить о том, что если элемент, ссылка на который хранится в переменной, будет позже из DOM удалён, нужно убрать из переменной и ссылку на него. Например, сделать это можно, записав в переменную значение null. Это позволит избежать утечек памяти.
9. Стремитесь объявлять переменные в той же области видимости, в которой они будут использоваться
JavaScript, при попытке доступа к переменной, сначала ищет её в локальной области видимости. Если её там не оказывается — поиск продолжается в областях видимости, в которую вложена локальная область видимости. Так происходит до тех пор, пока проверке не подвергнутся глобальные переменные. Сохранение переменных в локальных областях видимости ускоряет доступ к ним.
Постарайтесь, без особой необходимости, не использовать при объявлении переменных ключевое слово var. Используйте вместо него, для объявления, соответственно, переменных и констант, ключевые слова let и const. Они отличаются блочной областью видимости и некоторыми другими полезными особенностями. Внимательно относитесь к использованию переменных в функциях, стремясь к тому, чтобы переменные, к которым вы обращаетесь внутри функции, были бы для неё локальными. Помните о неприятностях, которые может вызвать неявное объявление глобальных переменных.
10. Старайтесь не использовать глобальные переменные
Глобальные переменные существуют в течение всего времени работы скрипта. Локальные же переменные уничтожаются при уничтожении локальной области видимости. Поэтому глобальными переменными стоит пользоваться лишь тогда, когда это действительно необходимо.
11. Применяйте в JavaScript оптимизации кода, которые вы применяли бы и к программам, написанным на других языках
- Всегда применяйте алгоритмы с наименьшей из возможных вычислительной сложностью, решайте задачи с использованием оптимальных структур данных.
- Оптимизируйте используемые алгоритмы, стремясь получить те же результаты, выполнив меньше вычислений.
- Избегайте рекурсивных вызовов.
- Оформляйте повторяющиеся фрагменты вычислений в виде функций.
- Упрощайте математические вычисления.
- Используйте поисковые массивы вместо конструкций switch/case.
- Стремитесь к тому, чтобы условия, проверяемые в условных конструкциях, чаще принимали бы истинные значения. Это способствует более эффективному использованию возможностей процессора по упреждающему исполнению команд.
- Если у вас есть возможность использовать для выполнения неких действий побитовые операторы — сделайте это. На выполнение подобных вычислений уходит меньше ресурсов процессора.
12. Используйте инструменты для исследования производительности приложений
Для исследования различных аспектов веб-проектов можно порекомендовать инструмент Lighthouse. Он выставляет приложению оценки по следующим показателям: Performance, Progressive Web App, Accessibility, Best Practices, SEO. Lighthouse не только выставляет оценки, но и даёт рекомендации по улучшению проекта. Ещё одно средство для анализа производительности, Google PageSpeed, создано для того, чтобы помочь разработчикам исследовать свои сайты и увидеть направления их возможного улучшения.
И Lighthouse, и PageSpeed — инструменты не идеальные, но их использование помогает увидеть проблемы, которые, на первый взгляд, могут оказаться незаметными.
В меню Chrome можно найти команду, открывающую диспетчер задач. Там выводятся сведения о системных ресурсах, используемых открытыми вкладками браузера. Более подробные сведения о том, что происходит на странице, можно получить, открыв вкладку Performance инструментов разработчика Chrome (подобные инструменты есть и в других браузерах). Эта вкладка позволяет анализировать множество показателей, касающихся производительности сайта.
Вкладка Performance в инструментах разработчика Chrome
В ходе сбора сведений о производительности страниц средствами Chrome можно настраивать доступные страницам процессорные и сетевые ресурсы, что позволяет выявлять и исправлять проблемы.
Анализ производительности страницы в Chrome
Для того чтобы глубже проанализировать веб-сайт — можно воспользоваться API Navigation Timing. Оно позволяет выполнять измерения различных показателей прямо в коде приложения.
Если вы разрабатываете на JavaScript серверные проекты с использованием Node.js, то вам, для глубокого анализа своих приложений, можно воспользоваться платформой NodeSource. Измерения, проводимые средствами этой платформы, оказывают незначительное воздействие на проект. В среде Node.js, как и в браузере, может возникать множество проблем — вроде тех же утечек памяти. Анализ проектов, основанных на Node.js, помогает выявлять и устранять проблемы с их производительностью.
Итоги
Важно поддерживать баланс между оптимизацией кода и его читабельностью. Код интерпретируется компьютером, но поддерживать его приходится людям. Поэтому код должен быть понятным не только компьютеру, но и человеку.
Кроме того, полезно помнить о том, что производительность стоит принимать в расчёт всегда, но она не должна быть важнее обеспечения безошибочной работы кода и реализации нужных пользователям возможностей приложений.
Уважаемые читатели! Как вы оптимизируете свои JS-проекты?
