浏览器系列 - 简单读懂渲染Timeline

[HXWfromDJTU]

我们知道在浏览器渲染中，页面渲染有几个关键的时刻比如说First Paint、DOMContentLoaded、Onload以及可交互时间。

打开我们亲爱的淘宝页面，使用devtools中的Performance面板录制一段从初始加载到完成的过程，可以看出各个资源的下载和执行的过程，也能看到Chrome给我们标出了所需要注意的几个关键时间点。

DOMContentLoaded

直接看字面意思，就是DOM的内容加载(解析)完毕了。而据我们之前所知，页面中脚本(无论是外链还是内联)的执行都会阻碍DOM的解析，也就是说脚本的执行，会延迟DOMContentLoaded事件的到来。

如上图所示,DOM的解析阻塞于脚本的加载，而脚本的加载也受限于脚本前面的css加载完成后才会执行，在任何情况下，DOMContentLoaded的触发不需要等待图片或者其他任何资源的加载完成。

这里插一个题外话，async标明的脚本不知道何时会加载完，而后立即执行，所以DOMContentLoaded事件也不会等它。但type=module和defer标明的<script>标签脚本一定会先于DOMContentLoaded事件。

以下代码都是我们熟悉的用于监听DCL事件

// jQuery
$(document).ready(function(){......}); // 或者
$(function(){...});
// 原生
document.addEventListener('DOMContentLoaded',function(){......})

Q：我们把script沉到body后面可以让DOMContentLoaded提前吗？

首先回答是不可以的。
因为DCL的定义是整个文档都加载完成，当然也包括body外，HTML内的script标签。
但是我们要是把script标签放到了header中，往细说是阻塞了body的解析，那么body中有啥？当然就是我们页面的主要内容结构啦。

理论上浏览器会等待DOM和CSSOM都解析完生成RenderTree才开始布局和绘制，但是现代的浏览器，为了减少白屏等待的时间，都会进行HTML局部的渲染。

上面的截图同样来自于淘宝首页，我们可以看到在DOMContentLoaded之前，就已经触发了FirstPaint,页面空白的时间的不到30ms。但是DOM远远没有解析完，只是部分完成了。这个过程中，我们发现并没有表示script执行的黄色片段。

下面我们来看看www.hoopchina.com 虎扑网的首页

所以我们将script标签写在header中则会阻塞body的解析，也就是会阻碍First Paint的到来，也就是说用户看到的白屏时间会更长。

所以呢，js代码沉底，只是提前 First Content Paint 的时间，而不是减少 DOMContentLoaded 的时间。

兼容性(ie滚粗)

看到图中红色的块块了吗？...在ie 6-8下,请做以下兼容

 document.onreadystatechange=function(){
   /*dom加载完成的时候*/
   if(document.readyState=='complete'){
       fn&&fn();//处理事情
     }
   };

既然上面提到了FirstPaint那么我么就先说说FirstPaint相关的知识。

FirstPaint

首先呢，Chrome 的devtools给我们细微的划分了FirstPaint为First Contentful Paint(首次有内容的渲染)和First Meaningful Paint(首次有效的渲染)。

FirstPaint && FirstContentfulPaint

使用 window.performace.getEntriesByType 这个api可以检测到这两个阶段的开始时间。

FirstPaint 表示的是页面上第一个像素被绘制上去的时刻，有可能是背景颜色。

FirstContentfulPaint 表示的是浏览器第一个DOM节点渲染到品目上的时间。

从上面的测试结果也可以看出来，二者之间的间距非常非常之小，但这两者共同决定了我们常说的白屏时间。

FisrtMeaningfulPaint

FMP在chrome下的定义是，浏览器计算页面的内容高度或者说是内容多少变化最大的一个时刻，和我们通常意义上将的首屏内容(不包括滚动下滑的内容)意义相近。内容有没有意义，也只是我们网站开发者才能够知道的,所以我们能够根据这一条规则进行优化。

还是来看看淘宝首页的情况吧，FCP的时候出现了顶部的搜索框，FMP的时候基本完成了骨架屏的渲染。

可交互时间

我们知道浏览器中的Javascript是单线程的，浏览器的渲染机制也规定了，UI渲染、JS执行和用户操作一个时刻只能够执行一种，一定会有一个先后顺序。(宏任务微任务的概念看这里，传送门👉)

既然用户的操作会被JS的执行和UI渲染所阻塞，既然也不能完全避免这样的情况，我们就需要将这样的占用时间尽量缩短，或者说是切割。也就是说将长的JS代码执行任务，切割成小的执行任务。

从人的感受上来说，用户给出的操作最好在100ms内要得到操作反馈，否则就会让用户感觉到卡顿或者说不爽。

Time to interactive

其实就是“可交互时间”的英文翻译，我们常简称为TTI。定义上来说，指的是用户看到了页面的大部分内容(近似于FMP)之后，准备进行用户操作，但是此时的主线程又被JS的执行所占用着，想输入，想点击但是都得不到浏览器的响应。

借用一张图来表示,图不是我自己画的....来源在这

Onload Evnet

在文章首部的图中，我们发现DOMContentLoaded之后还有一个Onload Event，它表明的是页面上所有的资源(图片、音频、视屏)都被加载完的时刻，就会触发onload事件，并且它是固定会晚于DCL时刻的。因为onload是指DOM中的所有资源，而影响DCL只有CSS和JS这两种资源的加载与执行。

重要的是，也能确保使用async标记的script被加载并且执行完，假如我们的一些业务代码是依赖于这些异步加载的第三方库的，则不会出现业务代码操作失败。

但因为图片、视屏这一类的资源一般都是加载时间较长，所以onload事件的使用，需要谨慎，否则会大大拖延业务代码的执行。

对应到代码上，就是使用JS去监听window.onload事件

window.onload=function(){
  document.getElementById("bg").style.backgroundColor="#F90"; //DOM操作
  // 或者其他任意业务代码
}

用户的感受

总结一下，其实前端性能优化，就是服务于用户的感受的，说白了就是用户要感觉到爽，那么我们能不能够从交互的角度来量化一下用户的感受呢？

以下是几个当你打开一个页面后，脑子里会闪过的几个念头...

闪过的念头	白话描述	内部因素
咦？访问成功了吗？	用户看到了页面切换，看到了白屏？不知道服务器是否有响应？	FirstPaint、FirstContentfulPaint
内容加载完了吗？	用户陆续看到了内容，但不知道页面内容加载完了没有？	FirstMeaningfulPaint
我可以动鼠标点击了吗？	页面看起来时加载完了，但是用户不知道自己可以操作了吗？	Time To Interact
爽不爽？	整个流程下来，页面是否闪烁，内容上下乱跳，让用户有一个直观的感受，爽与不爽？	是否有长任务占用主线程，onload之后是否又频繁造成重排

如何优化

1️⃣ 如何提前FP和FCP

回看Timeline,阻塞FP和FCP的就是head标签中的css和Javascript,但是有些css确实首屏需要的(key-css的概念，看这里👉)则仍需要保留在head中避免频繁重排，Javascript脚本则可以放心地沉到body底部或者defer、async。

使用http缓存本地资源，减少请求时间也是很重要的一点。

2️⃣ 如何提前FMP

FMP是关键内容的出现，或者是大部分内容出现的时间。在这一点上客户端的渲染能力，远远比不上服务端的渲染能力，所以首推SSR。

3️⃣ 如何提前TTI

TTI强调的点是交互，那么我们要消除或者减少的是页面UI渲染和JS脚本执行。

• 保证首屏的组件先加载，非首屏内容/组件懒加载
• 图片的懒加载，当遇到图片展示型的网页，大量的图片会严重地阻碍TTI。
• 准备性的Javascript库尽量在DCL之前去加载执行，而不是让用户看到了页面再去等待加载时间，因为用户看到白屏至少不会想要去操作，或者说用户看到了所有内容就会立刻想去操作，若得不到反馈，会极为的不爽。

TTL最后的这一条优化，可以根据网站功能类型的不同去做不同优化，不要墨守成规。

4️⃣ 如何减少TTI后，对用户操作的干扰

在非首屏情况下，大体不会有渲染的问题，但是用户的行为会触发javascript的执行，比如说复杂的JS计算也是会导致用户操作的卡顿，页面进入假死状态。

• 使用web-worker进行多线程计算，然后返回结果到主线程。
• 还是尽量减少图片的大量渲染
• 在onload事件中，尽量少或者不要去大量规模操作DOM元素出现或则隐藏，从而大量影响页面的排布。是不是想起来，你在页面上想点击一个东西，却因为页面不断在上下跳动，总是点不中呢？
• 使用骨架屏，稳定首页或者全页的骨架，减少后续资源加载对页面高度宽度的影响。

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参考文章

[1] 前端性能量化标准 -by 云栖社区
[2] DOMContentLoaded与load的区别