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JavaScript性能优化之摇树

时间:2019-01-07 01:40:36      阅读:2271      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:amp   解决   兼容性   1.0   tree   set   开发   代码   缩小   

作者|Jeremy Wagner译者|薛命灯

现代 Web 应用程序可能会变得非常巨大,特别是它们的 JavaScript 部分。HTTP Archive 网站的数据显示,截至 2018 年中,传输到移动设备上的 JavaScript 文件中值大约为 350 KB。而这只是传输大小,JavaScript 在通过网络传输时通常会被压缩,也就是说,在浏览器端解压后,JavaScript 的实际数量会更多。

从资源处理方面来看,压缩并不会给资源处理带来任何好处,比如 900 KB 的 JavaScript 被压缩后可能只有 300 KB,但在解压后解析器和编译器仍然要处理 900 KB 的 JavaScript。

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上图是下载和运行 JavaScript 的过程。请注意,即使压缩后的脚本为 300 KB,但在后面仍然要解析、编译和执行 900 KB 的 JavaScript。

处理 JavaScript 非常耗费资源。与图像不一样,图像在下载完之后只需要对其进行解码,而 JavaScript 必须被解析、编译和执行,因此处理 JavaScript 比处理其他类型的资源更昂贵。

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上图显示了解析和编译 170 KB JavaScript 与解码等效大小 JPEG 图像的处理成本。

引擎开发者在不断努力提升 JavaScript 引擎的执行效率,但说到底,提升 JavaScript 代码的性能更多的是开发人员的责任。

有一些技术可以用于提升 JavaScript 的性能。代码拆分就是这样的一种技术,它将应用程序 JavaScript 划分为较小的块,并只向应用程序路由提供它们必需的块,以此来提升性能。这种方式是有效的,但它并没有解决 JavaScript 应用程序的其他常见问题,比如那些被包含但从未使用的代码。为了解决这个问题,我们需要使用摇树(tree shaking)优化技术。

什么是摇树?

摇树是一种消除死代码的方法。这个词最初是由 Rollup 发起的,并逐渐流行开来,但消除死代码的概念却早已存在。webpack 中也涉及了这个概念,本文将通过示例进行演示。

这项技术之所以被称为“摇树”,主要是因为应用程序的依赖项是树状结构。树中的每个节点都代表了一个依赖项,这些依赖项为应用程序提供了不同的功能。在现代应用程序中,这些依赖项通过静态导入语句进行引入,如下所示:

// Import all the array utilities!
import arrayUtils from "array-utils";

在你的应用程序还很年轻的时候(如果你愿意,可以把它叫作“树苗”),应用程序的依赖项相对较少,而且你使用了大多数(如果不是全部)添加的依赖项。但是,随着应用程序的老化,更多的依赖项被添加进来,更糟糕的是,较旧的依赖项不再被使用,但可能无法从代码库中删除。最终的结果就是应用程序会传输大量未使用的 JavaScript 到客户端。摇树利用了静态导入语句来导入 ES6 模块的特定部分,从而解决了这个问题:

// Import only some of the utilities!
import { unique, implode, explode } from "array-utils";

这个示例和之前示例之间的区别在于,它没有从“array-utils”模块中导入所有内容,而是导入它的特定部分。在开发阶段的构建中,这样做并不会有真正的效果,因为不管怎样它都会导入整个模块。但是,在生产阶段的构建中,我们可以通过配置 webpack 让它“摇掉”未明确指定的 ES6 模块,从而减小最终的构建体积。在本文中,你将学会如何做到这一点!

寻找摇树的机会

为了方便说明,我创建了一个单页应用程序示例(https://github.com/malchata/webpack-tree-shaking-example),这个应用程序使用 webpack 来演示摇树的工作原理。如果你愿意,可以拉取这个示例应用程序。不过我们将在本文中一步步介绍这个方法,所以不一定要拉取代码,除非你喜欢边学边动手。

示例应用程序是一个超级简单的吉他踏板数据库搜索程序,输入关键字,可以搜索到吉他踏板的清单。

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应用程序的行为被分为 vendor(即 Preact 和 Emotion)和特定于应用程序的代码包(或者在 webpack 中叫作“chunk”):

 

 

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上图中显示的 JavaScript 包是生产未压缩版本,也就是说它们通过 uglification(http://lisperator.net/uglifyjs/)进行了优化。特定于应用程序的捆绑包的大小为 21.1 KB 算是不错的了。但请注意,这里并没有经过摇树优化。现在让我们来看看应用程序的代码,看看可以做些什么来解决这个问题。

在任何一个应用程序中,在寻找摇树机会时,都会先查找静态导入语句。在主组件文件的顶部附近,你将看到如下所示的行:

import * as utils from "../../utils/utils";

也许你之前也见过这样的东西。导入 ES6 模块的方式有很多,但你要特别注意这个。这行语句好像在说:“导入 utils 模块的所有内容,并把它们放在名称空间 utils 中”。问题是,“这个模块中究竟有多少东西?”

如果你去看一下 utils 模块的源代码,你会发现它包含的东西非常多,可能有 1,300 行代码。

或许所有这些东西都会被用到?事实是这样的吗?让我们搜索一下主组件文件,看看出现了多少 utils 命名空间里的东西。

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我们从 utils 导入了大量的模块,但在主组件文件中只调用了三次。

这样不太好。我们只在应用程序代码的三个地方使用了 utils 命名空间里的东西。那么它们是用来实现什么功能的呢?如果再看一下主组件文件,我们会发现,似乎只调用了一个函数,即 utils.simpleSort,用于在下拉列表发生变化时按照一定的条件对搜索结果进行排序:

if (this.state.sortBy === "model") {
  // Simple sort gets used here...
  json = utils.simpleSort(json, "model", this.state.sortOrder);
} else if (this.state.sortBy === "type") {
  // ..and here...
  json = utils.simpleSort(json, "type", this.state.sortOrder);
} else {
  // ..and here.
  json = utils.simpleSort(json, "manufacturer", this.state.sortOrder);
}

我们导入了 1,300 行的文件,却只使用了其中一个函数。

需要注意的是,这个示例特意做得这么简单,所以可以很容易地找出膨胀代码的来源。但在包含大量模块的大型项目中,很难找出哪些导入造成了捆绑包的数量激增,不过我们可以借助 Webpack Bundle Analyzer 和 source-map-explorer 这些工具。

这个示例是专门为这篇文章定制的,似乎有点牵强,但在实际的项目当中,遇到这样的情况是不可避免的。也就是说,你已经发现了可以进行摇树的机会了,那么接下来应该怎么做呢?

 不要让 Babel 将 ES6 模块转换为 CommonJS 模块

Babel 是大多数应用程序不可或缺的工具。可惜的是,它会给摇树优化带来一些麻烦。如果使用了 babel-preset-env,它会自动将 ES6 模块转换为 CommonJS 模块(即你 require 的模块,而不是 import 的模块)。这本来是件好事,但在进行摇树优化时问题就来了。

针对 CommonJS 模块进行摇树优化会比较困难,而且 webpack 不知道需要从捆绑中去掉哪些东西。解决方案很简单:在配置 babel-preset-env 时,让它不要处理 ES6 模块。无论你在哪里配置 Babel(无论是.babelrc 还是 package.json),只要增加一些额外的东西:

{
  "presets": [
    ["env", {
      "modules": false
    }]
  ]
}

在 babel-preset-env 配置中指定“modules”: false,webpack 就可以分析依赖关系树,并去掉那些未使用的依赖项。此外,它不会导致兼容性问题,因为 webpack 最终会将代码转换为广泛兼容的格式。

小心副作用

在对应用程序进行摇树优化时,还需要注意项目依赖的模块是否有副作用。例如,当函数修改自身作用域以外的某些内容时,就会产生执行副作用:

let fruits = ["apple", "orange", "pear"];

console.log(fruits); // (3) ["apple", "orange", "pear"]

const addFruit = function(fruit) {
  fruits.push(fruit);
};

addFruit("kiwi");

console.log(fruits); // (4) ["apple", "orange", "pear", "kiwi"]

在这个简单的例子中,addFruit 在修改 fruits 数组时会产生副作用,因为它超出了 addFruit 函数的作用域。

副作用也适用于 ES6 模块,所以会影响到摇树优化。有些模块接收可预测的输入,返回可预测的结果,并且不会修改自身作用域之外的任何东西,如果我们没有使用到这些模块,那么就可以安全地将它们“摇”掉。它们是模块化的独立代码片段。

我们可以在 package.json 文件中指定“sideEffects”: false,告诉 webpack 哪个模块及其依赖项是无副作用的:

{
  "name": "webpack-tree-shaking-example",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": false
}

或者,你也可以告诉 webpack 哪些特定文件是无副作用的:

{
  "name": "webpack-tree-shaking-example",
  "version": "1.0.0",
  "sideEffects": [
    "./src/utils/utils.js"
  ]
}

在后一个示例中,未指定的文件将被视为无副作用的。如果你不想在 package.json 文件中添加这些内容,可以在 webpack 配置的 module.rules 中指定(https://github.com/webpack/webpack/issues/6065#issuecomment-351060570)。

只导入需要的东西

之前我们让 Babel 不要处理 ES6 模块,现在需要对导入语法稍作调整,只从 utils 模块中导入我们需要的函数。在本示例中,我们只需要 simpleSort:

import { simpleSort } from "../../utils/utils";

我们像是在说:“只要把 utils 模块中的 simpleSort 给我就行了”。因为我们只将 simpleSort 而不是整个 utils 模块导入到全局作用域,所以需要将 utils.simpleSort 改为 simpleSort:

if (this.state.sortBy === "model") {
  json = simpleSort(json, "model", this.state.sortOrder);
} else if (this.state.sortBy === "type") {
  json = simpleSort(json, "type", this.state.sortOrder);
} else {
  json = simpleSort(json, "manufacturer", this.state.sortOrder);
}

现在,我们已经完成了摇树所需的工作。以下是进行摇树优化之前的 webpack 输出:

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下面是进行摇树优化后的输出:

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两个捆绑包都缩小了,不过 main 捆绑包的缩小幅度更大。通过去掉 utils 模块的未使用部分,我们已经设法从这个捆绑中砍掉了大约 60%的代码。这不仅可以缩短脚本下载所需的时间,还可以缩短处理脚本的时间。

更复杂的场景

在大多数情况下,只要在近期版本的 webpack 中稍作调整就可以进行摇树优化,但总有一些例外情况会让你感到头疼。例如,本文所描述的方法对 lodash 就不起作用。由于 lodash 自身的架构问题,你需要安装 lodash-es(https://www.npmjs.com/package/lodash-es)来代替常规的 lodash,并且使用不同的语法(被叫作“cherry-picking”)来去掉依赖项:

// This still pulls in all of lodash even if everything is configured right.
import { sortBy } from "lodash";

// This will only pull in the sortBy routine.
import sortBy from "lodash-es/sortBy";

如果你希望保持一致的导入语法,那么可以在使用标准 lodash 包的同时安装 babel-plugin-lodash 插件(http://babel-plugin-lodash/)。在将这个插件添加到 Babel 中后,你可以使用典型的导入语法去掉未使用的依赖项。

如果遇到一个很顽固的库,先看看它是否使用 ES6 语法进行导出。如果它用 CommonJS 格式进行导出(例如 module.exports),那么这些代码将不能通过 webpack 进行摇树优化。有一些插件为 CommonJS 模块提供了摇树功能,例如 webpack-common-shake,但仍然有一些模式的 CommonJS 是无法进行摇树优化的。如果你想要进行可靠的依赖项消除,最好只针对 ES6 模块。

英文原文:

https://developers.google.com/web/fundamentals/performance/optimizing-javascript/tree-shaking/

JavaScript性能优化之摇树

标签:amp   解决   兼容性   1.0   tree   set   开发   代码   缩小   

原文地址:https://www.cnblogs.com/Yanss/p/10231089.html

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