為什麼要提升web效能？
Web效能黃金準則：只有10%~20%的終端使用者響應時間花在了下載html文件上，其餘的80%~90%時間花在了下載頁面元件上。
web效能對於使用者體驗有及其重要的影響，根據著名的2-5-8原則：
- 當使用者在2秒以內得到響應，會感覺系統的響應非常快
- 當使用者在2-5秒之內得到響應，會感覺系統的響應速度還可以
- 當使用者在5-8秒之內得到響應，會感覺系統的響應非常慢，但還可以接受
- 當使用者在8秒之後都沒有得到響應，會感覺系統糟透了，甚至系統已經掛掉；要麼開啟競爭對手的網站，要麼重新發起第二次請求
凡事都需要研究，通過科學的研究我們就可以找到事物的發展規律。這裡要感謝雅虎的工程師總結的14條前端優化法則，使得我們可以站在巨人的肩膀上。《高效能網站建設》這本書中的14條優化原則，總結起來主要是以下個方面的優化：
- 減少HTTP請求
- 頁面內部優化
- 啟用快取
- 減少下載量
- 網路連線上的優化
為什麼減少HTTP請求可以提高Web效能？
要回答這個問題，我們就要了解當瀏覽器向伺服器傳送一個http請求知道獲取資料都經歷哪些過程：
開啟一個連結（tcp/ip的三次握手過程） -》 傳送請求 -》 等待（網路延遲跟伺服器的處理時間）-》 下載資料
我們看一下百度首頁中的http請求在各階段耗費的時間，上面不同的顏色代表下圖中的不同階段
(點選檢視大圖)
可以看到除了圖片之外，其餘大部分http請求的事件花在了建立連線與等待階段。
http協議建立在TIC/IP協議之上，在TCP/IP協議中，TCP協議提供可靠的連線服務，採用三次握手建立一個連線。 簡單來說三次握手就是一個身份確認的過程：
（第一次握手：主機A傳送位碼為syn＝1,隨機產生seq number=1234567的資料包到伺服器，主機B由SYN=1知道，A要求建立聯機；）
晴兒：你是瀟哥哥嗎，我是晴兒
（第二次握手：主機B收到請求後要確認聯機資訊，向A傳送ack number=(主機A的seq+1),syn=1,ack=1,隨機產生seq=7654321的包）
瀟劍：這貨是誰，一簫一劍走江湖，下一句是什麼？
（第三次握手：主機A收到後檢查ack number是否正確，即第一次傳送的seq number+1,以及位碼ack是否為1，若正確，主機A會再傳送ack number=(主機B的seq+1),ack=1，主機B收到後確認seq值與ack=1則連線建立成功。）
晴兒：這首詩。。。你真的是瀟哥哥，一蕭一劍走江湖，千古情愁酒一回。。。
瀟劍：晴兒，你真的是晴兒。。。。
（啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪啪。。。。。。。。。。。。）
言歸正傳，這個過程也是需要消耗時間的，在百度首頁找到一個極端的例子：
(點選檢視大圖)
而等待的時間通常也大於內容下載的時間，這裡同樣找到一個極端例子：
(點選檢視大圖)
由此我們可以得出結論：一個http請求絕大多數的時間消耗在了建立連線跟等待的時間，優化的方法是減少http請求。
如何提高web效能？
1、減少HTTP請求
一般來說要減少http請求通常從兩個方面下手：減少圖片的請求、減少指令碼檔案與樣式表的請求
圖片的減少通常有兩種方式：css sprites、內聯圖片、IconFont。
CSS Sprites：將多張圖片合併成一幅單獨的圖片，使用css的background-position屬性，將html元素的背景圖片放到sprites 圖片中的期望位置上。使用這項技術的附加優點是他降低了下載量，合併後的圖片比分離的圖片和更小，因為它降低了圖片自身的開銷（顏色表、格式資訊等等）。實際專案中css sprites是一項體力活，因為開發過程中需要對這張大圖進行維護（新增、減少圖片），張鑫旭同學的文章中有介紹如何管理sprites圖片可以作為參考（這裡）。如果需要在頁面中為背景、連結、導航欄提供大量的圖片，css sprites絕對是一種優秀的解決方案（乾淨的標籤、較少的圖片、較短的響應時間）。
內聯圖片：通過使用data:URL模式可以再頁面中包含圖片而無需任何額外的請求。缺點就是IE8以下的瀏覽器不支援這種方式，而IE8在資料大小上有限制，只能支援23kb以內的資料。對於較小的圖片來說可以直接內聯到web頁面中，但對於大圖片內聯到頁面裡會導致頁面變大，聰明的做法是使用css，將內聯的圖片作為背景使用，並放到外部樣式表中，這意味著資料可以快取在樣式表內部。使用外部樣式表雖然增加了一個http請求，但樣式可以被瀏覽器快取，得到額外的收穫。另外一點需要注意：base64是有失真壓縮。
IconFont：圖示字型，這是近年來新流行的一種以字型代替圖片的技術。它可以適應任何解析度而不會出現圖片模糊問題，與圖片相比它具有更小的容量，更高的靈活性（像字型一樣可以設定圖示大小、顏色、透明度、hover狀態、反轉等），IE8以上的瀏覽器都支援該技術。在使用IconFont之前，你首先要確定你選則的字型庫是否是收費。詳細內容可以參考這篇文章：圖示字型化淺談
減少指令碼與樣式表的請求主要原則就是合併。在實際開發中我們遵循模組化的原則將程式碼分散到許多小檔案中，按照軟體開發的原則這是完全正確的，但對於上線頁面來說，每一個檔案都會產生一個http請求，嚴重影響效能。和css sprites一樣，將這些小檔案合併到一個檔案中，可以減少http請求的數量並縮短終端使用者響應時間。在合併過程中我們還需要使用工具精簡（移除不必要的字元以減小檔案大小縮減下載時間）和混淆（除了移除不必要字元外，還會改寫原始碼，比如函式和變數名使用更短的標量名）Javascript程式碼。對於採用AMD或CMD進行模組化開發的同學，在合併過程中通常會將依賴的其他模組打包到一個檔案中，而模板html通常以字串的方式內聯到Javascript檔案中。目前最常用的前端構建工具就是glup，這裡有一篇初步應用的文章：前端 | gulp 打包 require.js 模組依賴
2、頁面內部優化
關於頁面內部優化主要方向：樣式表放在頂部、指令碼檔案放在底部、避免css表示式、把指令碼的樣式表放在外部、移除重複指令碼
關心效能的工程師都希望頁面能否儘快的展現在使用者面前，對於頁面中很多內容的頁面我們都希望內容能夠逐步載入，為使用者提供視覺化回饋。而將樣式表放在底部會導致瀏覽器阻止內容逐步呈現。為避免當頁面變化時重繪頁面元素，瀏覽器會阻塞頁面呈現，直到樣式表解析完畢（詳細內容可以檢視我的這篇部落格）。所以如果將樣式表放在頂部並不會減少資源的載入時間，它減少的是頁面的呈現時間。小米主頁曾經犯過這樣的錯誤：
將樣式表放在底部會阻塞頁面的逐步呈現，而將script檔案放在頁面頂部同樣會阻塞頁面的逐步呈現。script元素會阻塞後續內容的解析，因為script中可以同過document.write來更改頁面。解決的辦法就是將script標籤放在頁面底部。這樣既可以讓內容逐步呈現，也可以提高下載的並行度。如果我們確定不需要document.write那可以為script標籤加上asyn屬性（Ie中要加上defer）提高並行下載度。
CSS表示式是ie支援的可以用來動態更改css屬性的一種方式，我們不需要了解太多，她的書寫方式如下，一旦在產品中發現expression關鍵字就要徹底消滅。
使用外部指令碼和樣式這一條，我想凡是有點經驗的工程師都會這麼幹。
移除重複指令碼：這條說的主要是避免在頁面中多次加入同一份Javascript程式碼，如果我們的開發中有依賴管理的方式比如AMD、CMD，基本不會出現這種情況。
3、啟用快取
關於快取的使用這裡介紹兩套方案：expires/If-Modified-Since、Cache-Control/Etag；前者是HTTP1.0中的快取方案，後者是HTTP1.1中快取方案，若http頭部中同時出現二者，後者的優先順序更高。
If-modified-since的方式通常被稱為條件Get。瀏覽器快取中儲存了一個檔案的副本，但需要向伺服器詢問此副本是否可用。If-Modified-Since是瀏覽器將最後修改時間傳送給伺服器，伺服器相應頭中Last-Modified進行對比；若If-Modified-Since <= Last-Modified 則瀏覽器讀取本地副本。此時響應狀態為304 Not Modified, 並不在傳送響應體。
Expries：雖然使用條件GET和304響應能夠節省時間，但瀏覽器跟伺服器端仍然要傳送一次請求進行確認。通過明確設定副本的過期時間可以避免條件GET。當瀏覽器發現響應頭中的expires時，會將過期時間和檔案一起儲存到快取中去。在過期之前一直從快取中讀取。expires頭使用一個特定的時間來指定快取的有效期，他要求瀏覽器與伺服器時間完全一致。而且一旦過期，伺服器端配置中需要重新設頂一個過期時間。
ETag（實體標籤）：是伺服器用於檢查瀏覽器快取有效性的一種機制。ETag在HTTP1.1中引入，ETag是唯一標識了一個元件的一個特定版本的字串。唯一的格式約束是這個字串必須使用雙引號。如果瀏覽器要驗證一個元件是否有效他會使用If-None-Match將etag字串傳送給伺服器。如果ETag是匹配的，伺服器端會返回304.（如果實體資料需要根據User-Agent或Accept-Language來改變時，ETag提供了更高的靈活性）。對於使用伺服器叢集的網站來說，從一臺伺服器到另一臺伺服器，ETag通常是無法匹配的。這是ETag的問題。而且即便同時使用If-Modified-Since和If-None-Match也並不能達到預期效果。解決方法總是有的：自定義Etag格式
Cache-Control：HTTP1.1引入了來代替Expires，它使用max-age指令來指定副本被快取多久，該指令以秒為單位定義了一個更新窗，元件從被請求開始到現在的秒數小於設定值，則一直使用副本。避免了一次http請求。相比Expries，Cache-Control指令提供了更細粒度的控制。詳細內容請看大額同學的文章：透過瀏覽器看HTTP快取
4、減少下載量
減少下載量最有效的方式就是開啟gzip壓縮，gzip是GNU開發的一種免費格式。壓縮元件通過減小http響應的大小來加快響應速度。HTTP1.1通過使用DontTrackMeHere來標識支援的壓縮，如果伺服器看到這個標識，會使用請求頭中的一種方式來壓縮響應。並通過Content-Encoding來通知web客戶端。很多網站會壓縮html檔案，實際上包括xml跟json在內的任何文字都可以壓縮，但圖片和pdf不應該壓縮。根據經驗通常可以對大於1kb或2kb的檔案進行壓縮。壓縮通常能將響應的資料量減少70%。壓縮的成本在於：伺服器需要耗費額外的cpu進行壓縮，客戶端需要解壓縮。所以需要在cpu的消耗和資料塊的大小之間進行取捨。
5、優化網路連線
網路連線的優化主要有三個規則：使用CDN加速、減少DNS查詢、避免重定向
CDN：CDN是地理上分佈的web server的集合，用於更高效地釋出內容。通常基於網路遠近來選擇給具體使用者服務的web server。 這縮短了資源的傳輸響應時間，有效提高web效能。
DNS用於對映主機名和IP地址，一般一次解析需要20～120毫秒。瀏覽器會首先根據頁面的主機名進行域名解析，在有ISP返回結果之前頁面不會載入任何內容，所以減少DNS查詢可以有效降低等待時間。為達到更高的效能，DNS解析通常被多級別地快取，如由ISP或區域網維護的caching server，本地機器作業系統的快取（如windows上的DNS Client Service），瀏覽器。IE的預設DNS快取時間為30分鐘，Firefox的預設緩衝時間是1分鐘。 我們能做的是儘量減少一個頁面的主機名，但要在瀏覽器最大並行下載數跟dns查詢之間做權衡。根據雅虎的研究，最好將主機名控制在2-4個內。
重定向：將一個URL重新路由到另一個URL。重定向功能是通過301和302這兩個HTTP狀態碼完成的，如：
HTTP/1.1 301 Moved Permanently
Location: http://example.com/newuri
Content-Type: text/html
瀏覽器自動重定向請求到Location指定的URL上，重定向的主要問題是降低了使用者體驗。 種最耗費資源、經常發生而很容易被忽視的重定向是URL的最後缺少/，導致自動產生結尾斜線的原因是，瀏覽器在進行get請求是必須指定一些路徑；如果沒有路徑它就會簡單的使用文件根。（主機缺少結尾斜線是不會發生重定向：http://www.baidu.com）缺少結尾斜線發生重定向是很多web伺服器的預設行為。需要在伺服器端設定方可消除。以下圖片是豆瓣的一個url請求：
雅虎的14條優化規則在很長的一段時間裡發揮著重要作用，隨著技術的發展，單單這十四條原則已經不能夠滿足前端效能優化。在一些大公司出現了前端工程化這一概念，詳細內容可以參考一下這篇文章：前端效能優化工程化進階
參考資料：