探真無阻塞加載javascript腳本技術
下面的圖片是我使用firefox和chrome瀏覽百度首頁時候記錄的http請求
下面是firefox：
下面是chrome：
在瀏覽百度首頁前我都將瀏覽器的緩存全部清理掉，讓這個場景最接近***次訪問百度首頁的情景。
在firefox的請求瀑布圖里有個表現(xiàn)非常之明顯：就是javascript文件下載完畢后，有一段時間是沒有網(wǎng)絡請求被處理的，這段時間過后http請求才會接著執(zhí)行，這段空閑時間就是所謂的http請求被阻塞。
瀏覽器里的http請求被阻塞一般都是由javascript所引起，具體原因是javascript下載完畢之后會立即執(zhí)行，而javascript執(zhí)行時候會阻塞瀏覽器的其他行為，例如阻塞其他javascript的執(zhí)行以及其他的http請求的執(zhí)行。這樣會導致頁面加載變慢，如果這個變慢很明顯，此時用戶操作網(wǎng)頁會發(fā)現(xiàn)頁面沒有反應會反應很慢，慢是網(wǎng)站用戶體驗的夢魘。
我目前開發(fā)的一些系統(tǒng)，在開發(fā)環(huán)境里經(jīng)常碰到javascript阻塞頁面加載的問題，主要原因是我們網(wǎng)站很多靜態(tài)資源和腳本都被獨立抽取在了一臺單獨的靜態(tài)資源服務器上，而本地的開發(fā)環(huán)境模擬的靜態(tài)資源服務環(huán)境常常很不穩(wěn)定（經(jīng)常宕機），有時一些新建的腳本沒有及時更新到開發(fā)環(huán)境上，因此某些js腳本文件無法正確獲取，這些問題導致頁面加載時候這些js腳本就會阻塞頁面的加載，此時瀏覽器會反復嘗試請求這些js文件，直到請求超時才會認定該腳本的url無效，如果中途你無法忍受這種等待，強制關閉瀏覽器的請求，會發(fā)現(xiàn)在瀏覽器控制臺里很多腳本都無法找到，這樣你就無法在控制臺里設置js代碼斷點調試js，如果等待js加載完畢，時間又會被浪費，無奈之下只要找到那些無效的url將其注釋掉，哎，結果好幾次都將有注釋的錯誤代碼提交到了svn服務器上，這些事情真是很惱人。
不管那種瀏覽器，也不管是新版本還是老版本的瀏覽器，它們都秉持瀏覽器的單線程特性，這個特性似乎是一個很難撼動的準則，當我們在瀏覽器的地址欄里輸入一個url地址，訪問一個新頁面時候，頁面展示的快慢就是由一個單線程所控制，這個線程叫做UI線程，UI線程會根據(jù)頁面里資源（資源是指css文件，圖片等等）書寫的先后順序來加載資源，加載資源也就是使用http請求獲取資源，像css外部文件，html文件以及圖片等資源http請求處理完畢也就意味著資源加載結束，但是像外部的javascript文件則不同，它的加載過程被分為兩步，***步和加載css文件和圖片一樣，就是執(zhí)行一個http請求下載外部的js文件，但是javascript完成http操作后并不意味操作完畢，UI線程接著會執(zhí)行它，如果你開發(fā)的頁面里js代碼執(zhí)行時間過長，那么用戶就會明顯感覺到頁面的延遲。為什么瀏覽器不能把javascript代碼的加載過程拆分為下載和執(zhí)行兩個并行的過程，這樣就可以充分利用時間完成http請求，這樣不是就能提升頁面的加載效率了嗎？這個問題的答案當然是否定的，javascript是一個編程語言，js代碼是有智力的，它除了可以完成邏輯性的工作，還可以通過操作頁面元素來改變頁面UI效果，如果我們忽略javascript對UI的影響，讓它延遲執(zhí)行，結果會造成頁面展示的混亂。那么他會產(chǎn)生什么樣的混亂呢？這個混亂的描述如下：
最簡單***理解和***掌握的思路是線性思路，對于瀏覽器UI顯示要按線性思路理解即放在頁面前部的資源會優(yōu)先加載和執(zhí)行，瀏覽器還會認為前一步的內容都可能會是后一步頁面展示前提，如果瀏覽器擅自停止中間某個代碼的執(zhí)行，很有可能頁面最終呈現(xiàn)的效果和設計者設計的不同，這樣我們就無法開發(fā)出正確的頁面。而且按線性思路當你碰到頁面UI效果出問題時候，你很容易定位問題所在，如果我們將js代碼的加載和執(zhí)行分隔開來，這就好比把線性思路變成了樹狀結構，那么你掌握頁面加載的思路和解決UI加載問題時候就會變得更加困難，到時很多人都會抓狂和思路混亂，所以我在這里說混亂。
綜上所述，js腳本下載和執(zhí)行是一個完整的操作，是絕對不能被割裂的。
瀏覽器為了提升用戶體驗，加快UI線程的執(zhí)行是一個無法回避的問題，看來拆分js的下載和執(zhí)行是不可行的，如是乎瀏覽器換了種方式，這個方式也就是在同一個時間能下載多個資源，我們再看上圖，在同一個域名下，firefox可以同時下載兩種圖片，chrome可以同時下載4個靜態(tài)資源，不過這是針對圖片和css文件，對于js文件似乎還是一個接著一個的下載，下載一個執(zhí)行一個，不過在ie8以上版本，js可以和圖片一樣并行加載，ie這樣做就提升了js文件下載的效率，不過到了js執(zhí)行時候還是要嚴格按照順序執(zhí)行。
多個http連接并行下載資源就好比多個線程共同完成某個任務，如果并行http連接更多，那么能有更多http資源同時被下載，但是瀏覽器提供并行執(zhí)行的http連接實在太少了，例如上面firefox才兩個，chrome也只有4個，那如何突破瀏覽器的連接個數(shù)的限制了？方法很簡單就是將常用的，穩(wěn)定的靜態(tài)資源統(tǒng)一放在一個靜態(tài)資源服務器上，由統(tǒng)一的域名對外提供，這個域名要和主體請求的域名不一樣，原理是因為瀏覽器只通過域名來限制連接的個數(shù)，如果一個頁面里有兩個不同的域的，那么并行的http請求個數(shù)也會變成兩倍。這個做法有點討瀏覽器的巧，是程序員發(fā)現(xiàn)瀏覽器的特點而總結出的技術，它類似一個hack技術，而hack技術不會是標準技術，所以它肯定有它的瓶頸區(qū)，所以這樣的技術都是會有個度的，瀏覽器限制請求個數(shù)絕對不是無緣無故的，我們看百度頁面并行下載圖片的http協(xié)議的版本都是1.1，http1.1特點就是長連接，長連接的好處是在頁面和服務端頻繁交互時候效率很好，但是瀏覽器的頁面操作并不是總是頻繁的請求服務器，而為了加載靜態(tài)資源而創(chuàng)建很多長連接，服務器會不得不維護大量無用的長連接，給服務器的壓力是可想而知的。相比之下http1.0協(xié)議，它不使用長連接，而是短連接，因此早期版本的瀏覽器會給http1.0協(xié)議開啟的連接數(shù)要高于http1.1連接數(shù)，因此有些網(wǎng)站將靜態(tài)資源服務器提供的http協(xié)議版本降低到1.0，這樣可以有效的提升瀏覽器的并發(fā)連接數(shù)，這個做法會給網(wǎng)頁性能帶來意想不到的提升，不過現(xiàn)代的瀏覽器似乎更愿意平等對待兩個不同版本的協(xié)議了，新版的瀏覽器有些將兩類協(xié)議的并發(fā)數(shù)變成一樣了。而對于處于客戶端地位的瀏覽器維護多個鏈接對于資源消耗是龐大的，而且域名過多也會增加dns解析的開銷，所以并發(fā)連接開啟越多，并不一定真的會達到提升性能的目的，那么多少個域最合適了？雅虎的前端工程師給了一個答案：2個是***的，這個數(shù)據(jù)怎么得來的我就不太清楚了，不過結果很簡單很好用，記住就行了。
下面我就要聊聊如何解決js阻塞頁面加載的問題了，js之所以會阻塞UI線程的執(zhí)行，是因為js能控制UI的展示，而頁面加載的規(guī)則是要順序執(zhí)行，所以在碰到js代碼時候UI線程會首先執(zhí)行它，而這點很多程序員不知道或者知道但被忽視，因此導致編寫代碼時候將用于展示的代碼和用于處理邏輯的代碼混淆在一起，這樣做的后果是使js代碼造成的阻塞更加嚴重，所以雅虎公司的前端團隊提出了一個前端優(yōu)化的規(guī)則：將js腳本放置到html文檔的末尾，這樣就能有效的避免UI的阻塞。但是這個方法太簡單了，不利于我們對網(wǎng)站進行更加深入的優(yōu)化。為了做的深入，我們要需要更進一步分析，首先我們知道js腳本按出現(xiàn)的位置分為兩類一類是行內腳本即寫在頁面里的腳本，一類是js的外部文件，行內腳本的優(yōu)化比較簡單，就是盡量在頁面寫更少的代碼，就算要寫代碼也主要是控制頁面加載的UI顯示的代碼，沒必要的代碼就放在外部的js文件里，js外部文件優(yōu)化就比較復雜，為了精簡行內腳本，我們就不得不將大量的js代碼放到外部文件里，早先時候我都會盡量將所有外部js文件合并成一個js文件，但是現(xiàn)在我發(fā)現(xiàn)一個復雜的外部腳本很有可能會讓頁面的阻塞情況變得更加的嚴重，因此外部腳本要根據(jù)其功能拆分為展示腳本和邏輯腳本，但是事實上展示代碼和邏輯代碼很難分離，其實有個更加簡單的標準讓我們拆分代碼：將所有外部代碼分為UI初始化代碼和其他代碼，，UI初始化代碼是在頁面加載時候執(zhí)行的代碼，我們現(xiàn)在只要判斷哪些代碼在頁面加載時候執(zhí)行就行了，這個標準就容易多了。
另外，上文我提到過我碰到頁面被js阻塞的情況，有時我為了調試js代碼會一直等待瀏覽器判斷無效的js加載失敗，那么我是怎么判斷瀏覽器已經(jīng)判斷外部js加載無效了？很簡單就是查看瀏覽器忙指示結束，瀏覽器的忙指示如下圖所示：
忙指示(忙指示現(xiàn)象包括：瀏覽器選項卡的旋轉圓圈，鼠標變成漏斗鼠標，瀏覽器左下的狀態(tài)欄顯示正在加載某某url以及老版的ie顯示頁面加載進度的現(xiàn)象)標記結束了，就表明頁面的加載操作結束了，為了防止js腳本阻塞頁面加載，那么我們要做到的就是讓那些不會用于頁面初始化展示的js代碼的加載和執(zhí)行操作在瀏覽器忙指示結束后觸發(fā)，為了做到這一點我們就得知道忙指示結束后會觸發(fā)什么命令，這個命令就是瀏覽器的onload事件，因此我們讓那些和頁面加載無關的js腳本在onload方法里執(zhí)行，在onload事件里我就會使用dom技術，構建script節(jié)點，設置它的src指向需要加載的腳本路徑，然后將這個srcipt節(jié)點加入到html文檔的head里，為了完全確保這個js在忙指示結束后執(zhí)行，我使用setTimeout方法調用動態(tài)加載腳本的方法,進一步確保代碼在忙指示結束后執(zhí)行，實踐下來感覺效果的確不錯。
理解到這里我本來很高興，認為自己又理解了一個前端開發(fā)的難點，并且有一個好的解決方案，但是等我回味一下發(fā)現(xiàn)有點不對頭，我經(jīng)常使用的jQuery定義了ready方法，ready方法會在dom加載完畢后執(zhí)行，而我自己的方案卻是在onload后執(zhí)行，代碼執(zhí)行遠遠落后jQuery的ready方法執(zhí)行時機，這個感覺讓我很不舒服，其次，在頁面開發(fā)里我們會使用很多第三方庫，雖然我現(xiàn)在開發(fā)盡量做到只用jQuery這一個第三方庫，但是其他人則不盡然，他們會使用很多第三方庫，很多庫有大量UI操作的通用方法，這些方法非常好用，經(jīng)常使用這些庫會導致我們自己寫的控制UI的js代碼常常會依賴它們，那么拆分UI控制腳本和其他腳本就無從談起了。總之，現(xiàn)在web前端開發(fā)太依賴第三方庫，就算一個牛逼的前端團隊，拒絕使用第三方庫，什么都自己開發(fā)，當web應用變復雜后，通用庫和業(yè)務代碼的耦合度都是很難解決的問題，這也會導致我們沒法真正將UI展示代碼和邏輯代碼真正的分離。
我的方案其實滿足不了實際生產(chǎn)的需求，不夠***，所以本文到這里沒有推導出通用規(guī)則，真令人失望，面對上面的新問題那我們該怎么辦了？這個問題不是無解的，現(xiàn)行技術就有它的解決方案，那就是無阻塞腳本的加載。無阻塞加載腳本技術的核心就是：加載js腳本時候，被加載的js腳本不會阻塞UI線程的執(zhí)行和以阻塞方式加載的腳本。
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下面是無阻塞加載腳本的技術方案：
XHR Eval
顧名思義，通過XHR讀取腳本，通過Eval令腳本生效。
代碼如下：
- var xhrObj = new XMLHttpRequest();
- xhrObj.onreadystatechange = function(){
- if(xhrObj.readyState == 4 && 200 == xhrObj.status){
- eval(xhrObj.responseText);
- }
- };
- xhrObj.open("GET", "A.js", true);
- xhrObj.send("");
由于XMLHttpRequest本身不能跨域，所以該方法不能跨域。
XHR Injection
使用動態(tài)創(chuàng)建script元素，來寫入腳本，在某些情況下可能比上一種方法要快些。
代碼如下：
- var xhrObj = new XMLHttpRequest();
- xhrObj.onreadystatechange = function(){
- if(xhrObj.readyState == 4){
- var scriptElem = document.createElement("script");
- document.getElementsByTagName("head")[0].appendChild(scriptElem);
- scriptElem.text = xhrObj.responseText;
- }
- };
- xhrObj.open("GET", "A.js", true);
- xhrObj.send("");
Script in Iframe
由于Iframe是開銷***的DOM元素，這種方法還是盡量避免使用，而且這種方法也無法實現(xiàn)跨域。
Script DOM Element
可跨域方案，利用動態(tài)插入script元素來讓腳本讀取、生效。
代碼如下：
- var scriptElem = document.createElement("script");
- scriptElem.src = "http://anydomain.com/A.js";
- document.getElementByTagName("head")[0].appendChild(scriptElem);
Script Defer
原生方案。利用defer屬性來防止腳本阻塞。
代碼如下：
- <script defer src="A.js"></script>
不過許多瀏覽器不支持該屬性。
document.write Script Tag
動態(tài)寫腳本的另一種方案，不過只在IE中是并行下載的。
代碼如下：
- document.write("<script type='text/javascript' src='A.js'></script>");
script defer和document.write Srcipt Tag不是跨瀏覽器的方案這里不推薦。
頁面嵌套iframe方案我沒有詳述，原因是我現(xiàn)在很討厭iframe，iframe是dom元素里開銷***的元素，有它就意味著慢，而且我最近碰到一個生產(chǎn)問題就是iframe引起，原因就是對iframe跨域造成，iframe跨域以后，父窗體和子窗體代碼就不能互訪了，而且iframe寫法的不正確（寫的很類似跨站腳本挾持）還會導致瀏覽器啟動默認的安全機制，最終出現(xiàn)用戶無法正常使用頁面的情況，所以我也不推薦使用iframe。
xhr eval也是我不會去使用的方式，因為它用eval命令，而eval的使用常常會為黑客留下破壞你網(wǎng)站的漏洞。
因此***的方案就是xhr 注入和script dom element了，這兩個方案不存在瀏覽器兼容問題，而且后者還能跨域，不過跨域的選擇也是要謹慎的，跨域腳本也會帶來隱形的安全風險，不管怎么說這兩個方案使用場景基本上可以包括所有阻塞腳本加載的場景。
注意：無阻塞加載腳本的核心技術就是動態(tài)的創(chuàng)建script的dom節(jié)點。
無阻塞腳本加載技術還有個好處就是，那些和頁面展示無關的腳本無須非要放在onload事件里執(zhí)行，它隨時隨地可以運行簡直就是***。
不過無阻塞腳本有個很大的隱患，這個隱患是很多會使用無阻塞腳本技術的程序員都會忽視的問題，這個問題就是無阻塞腳本很容易產(chǎn)生“變量未定義”的問題，這個問題的本質就是無阻塞腳本會破壞js腳本加載順序的問題，當某個腳本依賴于另一個腳本時候，而另一個腳本又沒有加載執(zhí)行完畢，***就會產(chǎn)生“變量未定義”的問題，例如jQuery沒有提前加載，因此使用$時候提示$變量未定義。
那么我們該如何解決這個問題了，我們的思路就是讓那些依賴于無阻塞加載的腳本的js代碼在腳本加載完畢后才會執(zhí)行，我們需要一個辦法將無序的腳本加載變得有序，上面我推薦的兩種方法都是使用dom技術創(chuàng)建script節(jié)點，然后將該節(jié)點加入到文檔的head頭部，對于script節(jié)點，在非ie瀏覽器下有一個onload事件，該事件會在script加載完畢后才會執(zhí)行，ie瀏覽器下有onreadystatechange事件，而ie下script的dom節(jié)點有一個readystate屬性，它的取值如下：
1.uninitialized（未初始化）：對象存在尚未初始化；
2.loading（正在加載）：對象正在加載數(shù)據(jù)；
3.loaded（加載完畢）：對象數(shù)據(jù)加載完成
4.interactive（交互）：可以操作對象，但是還沒有完全加載；
5.complete（完成）：對象已經(jīng)加載完畢。
具體用法如下所示：
- scriptNode.onreadystatechange = function(){
- if (scriptNode.readystate == 'complete'){// todo......}
- }
這個做法就是為dom加載定義了一個回調函數(shù)，當dom加載完畢后回調函數(shù)才會執(zhí)行，這樣就解決了代碼執(zhí)行順序的問題了。
另外還有一個方式就是使用setTimeout，具體使用就是定義一個輪詢，判斷需要使用的變量是否存在，如果不存在，就繼續(xù)輪詢，如果變量存在則停止輪詢，代碼模式如下所示：
代碼如下：
- function lunxun(){
- if ("undefined" == typeof(XXXX)){
- setTimeout(lunxun,300);
- }else{
- ftn();
- }
- }
- lunxun();
無阻塞腳本的好處就是不會阻塞UI的執(zhí)行，也不會影響其他同步js代碼的執(zhí)行，不過無阻塞腳本改變了腳本的加載順序，所以在使用無阻塞腳本時候一定要更加注意腳本之間的依賴關系，保證整個頁面的腳本都能正常執(zhí)行。
在以前的文章里我多次提到了js的模塊加載技術，時下流行的模塊加載技術有進口貨requirejs和國產(chǎn)貨seajs，使用這些技術，我們會發(fā)現(xiàn)js文件加載都是按模塊加載的，也就是說你頁面定義了多少個js模塊，那么這個頁面就有多少個js文件，剛開始使用它們時候我很詫異，按照前端優(yōu)化原則http請求越少越好，為什么先進的模塊技術卻會讓js文件變得更多了，接著我分析了下它們加載js的請求，終于明白了，它們都使用的無阻塞腳本加載技術，即使用script節(jié)點方式加載腳本，這樣就很容易屏蔽js帶來的阻塞問題了。
上面的實例中我使用script節(jié)點將腳本都是嵌入到head節(jié)點里，這個似乎和將腳本置于html文檔末尾的原則不同，這個是不是需要改進了，答案是不需要改進，將腳本置于文檔末尾目的是為了避免js的阻塞，而我們使用無阻塞腳本了，這個問題不是解決了嗎？所以代碼置于head標簽還是html文檔底部也就無關緊要了。
***我要糾正一個錯誤的觀點，頁面加載的總時間是衡量頁面加載快捷的標準嗎？答案是，的確是個標準，但是不是最精確的標準，頁面同步阻塞加載的時間才是衡量頁面加載效率的準確標準，非阻塞腳本加載可能會增加整個頁面加載的時間，但是它可以減少頁面阻塞加載的時間，而頁面阻塞才是影響用戶體驗的元兇，頁面優(yōu)化最重要的關注點就是你所看到的的東西要加載的更加快。
無阻塞腳本可以分割外部腳本的下載和執(zhí)行操作，這是程序員使用的hack技術，它很酷，但是會導致程序的復雜度增加，可讀性下降，所以它應該是web前端架構師的技術，日常開發(fā)我們要慎用它。
