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探究网页资源究竟是如何阻塞浏览器加载的 #18

Open Bulandent opened 3 years ago

Bulandent commented 3 years ago

一个页面允许加载的外部资源有很多，常见的有脚本、样式、字体、图片和视频等，对于这些外部资源究竟是如何影响整个页面的加载和渲染的呢？今天我们来一探究竟。

阅读完这篇文章你将解开如下谜团：

测试前环境准备

测试之前我们需要对浏览器下载资源的速度进行控制，将它重新设置为 50kb/s，操作方式：

  1. 打开 Chrome 开发者工具；
  2. 在 Network 面板下找到 Disable cache 右侧的下拉列表，然后选择 Add 添加自定义节流配置；
  3. 添加一个下载速度为 50kb/s 的配置；
  4. 最后在第二步骤中的下拉列表选择刚刚配置的选项即可；
  5. 注意：如果当前选择的自定义选项被修改了，则需要切换到别的选项再切回来才可生效。

为什么是这个速度？因为如下的一些资源，比如图片、样式或者脚本体积都是 50kb 的好几倍，方便测试。

图片会造成阻塞嘛

直接写个示例来看下结果：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <script>
        document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
            console.log('DOMContentLoaded')
        })
        window.onload = function() {
            console.log('onload')
        }
    </script>
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
    <img src="https://xxx.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/images/flow.png" />
    <h2>我是 h2 标签</h2>
</body>
</html>

上面这张图片的大小大概是 200kb，当把网络下载速度限制成 50kb/s，打开该页面，可以看到如下结果：当 h1 和 h2 标签渲染出来且打印了 DOMContentLoaded 的时候，此时图片还在加载中，这就说明了图片并不会阻塞 DOM 的加载，更加不会阻塞页面渲染；当图片加载完成的时候，会打印 onload，说明图片延迟了 onload 事件的触发。

视频、字体和图片其实是一样的，也不会阻塞 DOM 的加载和渲染。

CSS 加载阻塞

同样的，我们还是直接用代码来测试 CSS 加载对页面阻塞的情况，因为下面代码加载的 bootstrap.css 是 192kb 的，所以理论上下载它应该需要花费 3 到 4 秒左右。

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
</body>
</html>

测试过程如下：

  1. 在 Elements 面板下，选中 h1 这个标签，然后按 delete 键将它从 DOM 中删掉，从而模拟首次加载；
  2. 刷新浏览器，马上 Elements 面板下就加载出 h1 标签，继续加载 3 到 4 秒后（此时正在加载 bootstrap.css），页面出现 我是 h1 标签 字样，此时页面已经渲染完成。

从而得出结论：

为什么是这个结论呢？试想一下页面渲染的流程就知道了。浏览器首先解析 HTML 生成 DOM 树，解析 CSS 生成 CSSOM 树，然后 DOM 树和 CSSOM 树进行合成生成渲染树，通过渲染树进行布局并且计算每个节点信息，绘制页面。

可以说解析 DOM 和 解析 CSS 其实是并列进行的，既然是并列进行的，那 CSS 和 DOM 就不会互相影响了，这和结论一相符；另外渲染页面一定是在得到 CSSOM 树之后进行的，这和结论二相符。

CSS 一定会阻塞 DOM 的渲染嘛？答案是否定的，当把外链样式放到 <body> 最尾部去加载：

<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
    <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
</body>

此时刷新浏览器，页面上会马上显示出 我是 h1 标签 字样，当 3 到 4 秒过后样式加载完成的时会造成二次渲染，页面重新渲染出该字样，这就说明 CSS 阻塞 DOM 的渲染只阻塞定义在 CSS 后面的 DOM。二次渲染会对用户造成不好的体验且加重了浏览器的负担，所以这也就是为什么需要把外链样式提前到 <head> 里加载的原因。

CSS 会阻塞后面 JS 的执行嘛

CSS 阻塞了后面 DOM 的渲染，那它会阻塞 JS 的执行嘛？

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet" />
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
    <script>
        console.log('888')
    </script>
</body>
</html>

刷新浏览器的时候可以看到，浏览器 Console 面板下没有打印内容，而当样式加载完成的时候打印了 888，这就说明 CSS 会阻塞定义在其之后 JS 的执行。

为什么会这样呢？试想一下，如果 JS 里执行的操作需要获取当前 h1 标签的样式，而由于样式没加载完成，所以就无法得到想要的结果，从而证明了 CSS 需要阻塞定义在其之后 JS 的执行。

JS 加载阻塞

CSS 会阻塞 DOM 的渲染和阻塞定义在其之后的 JS 的执行，那 JS 加载会对渲染过程造成什么影响呢？

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
</body>
</html>

首先删除页面中已经存在的 h1 标签（如果存在的话），仔细观察 Elements 面板，当刷新浏览器的时候，一直未加载出 h1 标签（期间页面一直白屏），直到 JS 加载完成后，DOM 中才出现，这足以说明了 JS 会阻塞定义在其之后的 DOM 的加载，所以应该将外部 JS 放到 <body> 的最尾部去加载，减少页面加载白屏时间。

defer 和 async

JS 一定会阻塞定义在其之后的 DOM 的加载嘛？来测试一下：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <script async src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
</body>
</html>

上面这段代码的测试结果是当页面中显示出 h1 标签的时候，脚本还没有加载完成，这就说明了 async 脚本不会阻塞 DOM 的加载；同理我们可以用同样的方式测试 defer，也会得到这个结论。

现在我们知道了通过 defer 或者 async 方式加载 JS 的时候，它是不会阻塞 DOM 加载的。那么你知道 defer 和 async 是什么嘛？它们两者有什么区别呢？

回答这些疑问之前，我们先来看下当浏览器解析 HTML 遇到 script 标签的时候会发生什么？

上面这是解析时遇到一个正常的外链的情况，正常外链的下载和执行都会阻塞页面解析；而如果外链是通过 defer 或者 async 加载的时候又会是如何呢？

defer 特点

async 特点

defer 和 async 都只能用于外部脚本，如果 script 没有 src 属性，则会忽略它们。

动态脚本会造成阻塞嘛

对于如下这段代码，当刷新浏览器的时候会发现页面上马上显示出 我是 h1 标签，而过几秒后才加载完动态插入的脚本，所以可以得出结论：动态插入的脚本不会阻塞页面解析。

<!-- 省略了部分内容 -->
<script>
    function loadScript(src) {
        let script = document.createElement('script')
        script.src = src
        document.body.append(script)
    }
    loadScript('https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js')
</script>
<h1>我是 h1 标签</h1>

动态插入的脚本在加载完成后会立即执行，这和 async 一致，所以如果需要保证多个插入的动态脚本的执行顺序，则可以设置 script.async = false，此时动态脚本的执行顺序将按照插入顺序执行和 defer 一样。

DOMContentLoaded 和 onload

在浏览器中加载资源涉及到 2 个事件，分别是 DOMContentLoaded 和 onload，那么它们之间有什么区别呢？

细心的你一定看到了上面的可能二字，为什么当 DOMContentLoaded 触发的时候样式和脚本是可能还没加载完成呢？

DOMContentLoaded 遇到脚本

当浏览器处理一个 HTML 文档，并在文档中遇到 <script> 标签时，就会在继续构建 DOM 之前运行它。这是一种防范措施，因为脚本可能想要修改 DOM，甚至对其执行 document.write 操作，所以 DOMContentLoaded 必须等待脚本执行结束后才触发。以下这段代码验证了这个结论：当脚本加载完成的时候，Console 面板下才会打印出 DOMContentLoaded。

<script>
    document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
        console.log('DOMContentLoaded')
    })
</script>
<h1>我是 h1 标签</h1>
<script src="https://cdn.bootcss.com/jquery/2.1.4/jquery.min.js"></script>

那么一定是脚本执行完成后才会触发 DOMContentLoaded 嘛？答案也是否定的，有两个例外，对于 async 脚本和动态脚本是不会阻塞 DOMContentLoaded 触发的。

DOMContentLoaded 遇到样式

前面我们已经介绍到 CSS 是不会阻塞 DOM 的解析的，所以理论上 DOMContentLoaded 应该不会等到外部样式的加载完成后才触发，这么分析是对的，让我们用下面代码进行测试一翻就知道了：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8"/>
    <script>
        document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => {
        console.log('DOMContentLoaded')
    })
    </script>
    <link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet"/>
</head>
<body>
    <h1>我是 h1 标签</h1>
</body>
</html>

测试结果：当样式还没加载完成的时候，就已经打印出 DOMContentLoaded，这和我们分析的结果是一致的。但是一定是这样嘛？显然不一定，这里有个小坑，（基于上面代码）在样式后面再加上 <script> 标签的时候，会发现只有等样式加载完成了才会打印出 DOMContentLoaded，为什么会这样呢？正是因为 <script> 会阻塞 DOMContentLoaded 的触发，所以当外部样式后面有脚本（async 脚本和动态脚本除外）的时候，外部样式就会阻塞 DOMContentLoaded 的触发。

<!-- 只显示了部分内容 -->
<link href="https://cdn.bootcss.com/bootstrap/4.0.0-alpha.6/css/bootstrap.css" rel="stylesheet"/>
<script></script>
</head>

参考文章