JavaScript 作為當前最為常見的直譯式指令碼語言，已經廣泛應用於 Web 應用開發中。為了提高Web應用的效能，從 JavaScript 的效能優化方向入手，會是一個很好的選擇。
本文從載入、上下文、解析、編譯、執行和捆綁等多個方面來講解 JavaScript 的效能優化技巧，以便讓更多的前端開發人員掌握這方面知識。
什麼是高效能的 JavaScript 程式碼？
儘管目前沒有高效能程式碼的絕對定義，但卻存在一個以使用者為中心的效能模型，可以用作參考：RAIL模型。
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響應
如果你的應用程式能在100毫秒內響應使用者的操作，那麼使用者會認為該響應為即時的。這適用於可點選的元素，不適用於滾動或拖動操作。
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動畫
在60Hz的顯示器上，我們希望動畫和滾動時每秒有60幀，這種情況下每幀大約為16ms。在這16ms的時間內，實際上只有8-10ms來完成所有工作，其餘時間則由瀏覽器的內部和其它差異佔據。
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空閒工作
如果你有一個耗時很久，需要持續執行的任務時，請確保把它分成很小的塊，以便允許主執行緒對使用者的輸入操作做出反應。不應該出現一個任務延遲超過50ms的使用者輸入。
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載入
頁面載入應該在1000毫秒內完成。在移動裝置上，這是一個很難達到的目標，因為它涉及到頁面的互動，而不僅僅是在螢幕上渲染和滾動。
現代載入最佳實踐（Chrome Dev Summit 2017）
- 如果移動網站的載入時間超過三秒，則會有53％的使用者放棄訪問
- 50%的使用者希望在不到2秒的時間內完成頁面載入
- 77％的移動網站需要10秒以上的時間來載入3G網路
- 19秒是3G網路上移動站點的平均載入時間
程式碼內容
你可能已經注意到了，最大的瓶頸是載入網站所需的時間。具體來說就是 JavaScript 的下載、解析、編譯和執行時間。除了載入更少的 JavaScript 檔案或者載入的更加靈活以外，看起來沒有其它辦法。
除去啟動網站之外，JavaScript 程式碼又是如何實際工作的呢？
在進行程式碼優化之前，請考慮你當前正在構建的內容。你正在建立的是一個框架還是一個 VDOM 庫？你的程式碼是否需要每秒執行數千次操作？你是否正在做一個對時間要求較為嚴格的庫來處理使用者輸入和/或動畫？如果沒有，你需要把時間和精力轉移到更有影響力的地方。
編寫高效能程式碼並不是那麼重要，因為對於巨集觀計劃通常沒有什麼影響。50k ops/s 聽起來好於 1k ops/s，但在大多數情況下整體時間並不會有所改變。
解析、編譯和執行
從根本上說，大多數 JavaScript 的效能問題，並不在於執行程式碼本身，而是在程式碼開始執行之前必須採取的一系列步驟。
我們在這裡討論抽象層次的問題。計算機上執行的大多數程式碼都是編譯後的二進位制格式。意思是說，除了所有的作業系統級別的抽象外，程式碼都可以在硬體上本地執行，不需要準備工作。
JavaScript 程式碼不是預編譯的，它在瀏覽器上是可讀的。
JavaScript 程式碼首先會被解析，也就是讀取並轉換成可用於編譯的計算機索引的結構，然後再被編譯成位元組碼，最後被編譯成機器碼，用於裝置/瀏覽器執行。
另一個非常重要的方面是：JavaScript 是單執行緒的，並且在瀏覽器的主執行緒上執行。這意味著一次只能執行一個程式。如果你的 DevTools 效能時間線充滿黃色峰值，同時 CPU 佔用率達到100%，則將出現丟幀的情況。這是滾動操作常出現的，也是很討厭的一種情況。
在 JavaScript 程式碼執行之前，需要完成所有的這些解析、編譯和執行工作。在 ChromeV8 引擎中，解析和編譯佔 JavaScript 執行總時間的50％左右。
所以在這部分中，應該瞭解兩件事情：
1. 雖然 JavaScript 解析的時間長度和包的大小不是完全線性的，但是需要處理的 JavaScript 越少，則所花時間越少。
2. 你使用的每一個 JavaScript 框架（React，Vue，Angular，Preact …）都是另一個抽象層次（除非它是一個預編譯的）。這不僅會增加你的包的大小，而且會讓你的程式碼變慢，因為你不是直接與瀏覽器通訊的。
有些方法可以緩解這種情況，比如使用 service workers 在後臺的另一個執行緒中執行部分工作，或者使用 asm.js 編寫更容易編譯機器指令的程式碼。
我們所能做的，就是避免使用 JavaScript 動畫庫。只有在使用常規的 CSS 轉換和動畫完全無法實現時，才去使用這些庫。
即使這些 JavaScript 動畫庫使用 CSS 轉換，合成屬性和 requestAnimationFrame( )，但是它們仍然執行在 JavaScript 的主執行緒上。基本上這些庫會使用內聯樣式每16ms訪問一次 DOM。你需要確保所有的 JavaScript 都在每幀8ms以內完成，才能保持動畫的平滑性。
另一方面，CSS 動畫和轉換會在主執行緒中執行，如果能夠高效執行，則能避免重新佈局/重排的情況出現。
考慮到大多數動畫都在載入或使用者互動的過程中執行，這可以為你的 web 應用程式提供非常重要的調整空間。
web Animations API 是一個即將到來的功能集，它能夠脫離主執行緒執行高效能的 JavaScript 動畫。但就目前而言，還需要繼續使用 CSS 轉換等技術。
捆綁尺寸非常重要
現在已經不再是在
結束標籤之前包含有多個
這樣可以使用更少量的 JavaScript，這也意味著你的專案可能不再需要整個Lodash庫。如果必須使用 JavaScript 庫，也可以考慮使用 React 以外的東西，比如 Preact 或者 HyperHTML，它們只是 React 的1/20大小。
Webpack 3 有著神奇的功能，被稱作程式碼分割和動態匯入。它不會將所有 JavaScript 模組捆綁到一個 app.js 整包中，而是使用 import( ) 語法自動分割程式碼並且進行非同步載入。
你不需要使用框架、元件和客戶端路由，就能獲得這些好處。你只需要簡單地在主 JavaScript 檔案中寫入以下內容：
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if (document.querySelector('.mega-widget')) { import('./mega-widget'); } |
如果你的應用程式需要在頁面上用到這個小部件，它將動態載入所需的支援程式碼。
另外，Webpack 需要執行時間來工作，並將其注入到它生成的所有 .js 檔案中。如果使用該 commonChunks 外掛，則可以使用以下內容將執行時抽取到 Chunk 中：
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new webpack.optimize.CommonsChunkPlugin({ name: 'runtime', }), |
確保 Webpack 在主 JavaScript 包之前已完成載入，那麼所有其它 chunk 中的執行時間會剝離到各自的檔案中，這種情況也被成為 runtime.js。例如：
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<script src="runtime.js"> <script src="main-bundle.js"> |
然後是編譯程式碼和 polyfills 的部分。如果你正在編寫現代 JavaScript 程式碼（ES6 +），則可以使用 Babel 將其轉換為 ES5 相容的程式碼。與原生 ES6+ 程式碼相比，編譯不僅增加了檔案的大小，還增加了複雜性，並且經常會出現效能下降的情況。
除此之外，你還很可能使用 babel-polyfill 軟體包和 whatwg-fetch，來修復舊版本瀏覽器中的缺失功能。因此如果你正在編寫 async/await，你還需要使用包 regenerator-runtime 的生成器來進行編譯。
問題是，你為 JavaScript 軟體包新增了近 100KB 的內容，這不僅是一個巨大的檔案，而且預示著巨大的解析和執行花費，以便能夠支援舊版本的瀏覽器。
一種方法是建立兩個獨立的 bundle，並根據實際條件來載入它們。Babel 轉換編譯器在 babel-preset-env 的幫助下，會使同時面臨新舊兩種瀏覽器的情況更加容易處理。
一個並不規範但行之有效的方法，是將以下內容放在一個內聯指令碼中：
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(function() { try { new Function('async () => {}')(); } catch (error) { // create script tag pointing to legacy-bundle.js; return; } // create script tag pointing to modern-bundle.js;; })(); |
如果瀏覽器無法識別 async 函式，則會被認為是舊版本的瀏覽器，此時就會用到 polyfill 包。如果能識別，使用者則將得到現代瀏覽器的處理。
結論
想要提高網站的執行速度，就需要確保網站能快速的載入 JavaScript 檔案，以實現快速的互動。你的 JavaScript 程式碼應該被分成更小的、可管理的 bundle，同時儘可能地進行非同步載入。在伺服器端，請確保啟用了 HTTP 2.0，以便實現更快的並行傳輸和 gzip/Brotli 壓縮，從而大大減少了 JavaScript 的傳輸大小。