【性能优化】quicklink：实现原理与给前端的启发

近来，GoogleChromeLabs 推出了 quicklink，用以实现连接资源的预加载（prefetch）。本文在介绍其实现思路的基础上，会进一步探讨在预加载方面前端工程师还能够作什么。

1. quicklink 是什么？

quicklink 是一个经过预加载资源来提高后续速度的轻量级工具库。旨在提高浏览过程当中，用户访问后续页面的加载速度。

当咱们提到性能优化，每每都会着眼于当前用户访问的这个页面，经过压缩资源大小、删减没必要要资源、加快页面解析渲染等方式提高用户的访问速度；而 quicklink 用了另外一种思路：我预先帮你加载（获取）接下来最可能要用的资源，这样以后真正使用到该资源（连接）时就会感受很是顺畅。

照着这个思路，咱们须要解决的问题就是如何预先帮用户加载资源。这里其实涉及到两个问题：

• 如何去预加载一个指定资源？（预加载的方式）
• 如何肯定某个资源是否要加载？（预加载的策略）

下面就结合 quicklink 源码来看看如何解决这两个问题。

注：下文提到的“预加载”/“预获取”均指 prefetch

2. quicklink 实现原理

2.1. 如何去预加载一个指定资源？

首先要解决的是，经过什么方法来实现资源的预加载。即预加载的方式。

咱们这里的预加载对应的英文是 prefetch。提到 prefetch 天然会想到使用浏览器的 Resource Hints，经过提示浏览器作一些“预操做”（例如 DNS 解析、资源下载等）来加快后续的访问。

若是对 prefetch 与 Resource Hints 不熟悉，能够看看这篇《使用Resource Hint提高页面加载性能与体验》。

只需下面一行代码就能够实现浏览器的资源预加载。是否是很是美妙？

<link rel="prefetch" href="/my.little.script.js" as="script">
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所以，对于一个指定的 URL，能够经过下面四行代码来预加载：

const link = document.createElement(`link`);
link.rel = `prefetch`;
link.href = url;
document.head.appendChild(link);
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然而，咱们不得不面对兼容性的问题。Resource Hints 在低版本 IE 与移动端是重灾区。

好梦破灭。既然如此，咱们就须要一个相似 prefetch shim 的方式：在不支持 Resource Hints 的浏览器中，使用其余方式来预加载资源。对此，咱们能够利用浏览器自身的缓存策略，“实实在在”预先请求这个资源，这也造成了一种资源的“预获取”。而最方便的就是经过 XHR：

const req = new XMLHttpRequest();
req.open(`GET`, url, req.withCredentials=true);
req.send();
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这样 shim 也完成了。最后，如何检测浏览器是否支持 prefetch 呢？

咱们能够经过 link 元素上 relList 属性的 support 方法来检查 prefetch 的支持状况：

const link = document.createElement('link');
link.relList || {}).supports && link.relList.supports('prefetch');
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结合这三段代码，就组成了一个简易的 prefetcher：判断是否支持 Resource Hints 中的 prefetch，支持则使用它，不然回退使用 XHR 加载。

值得一提的是，使用 Resource Hints 与使用 XHR 来预加载资源仍是有一些重要差别的。草案中也提到了一些（主要是性能差别以及与浏览器其余行为之间的冲突）。其中还有一点就是，Resource Hints 中的 prefetch 是否执行，彻底是由浏览器决定的，草案里有句话很是明显 —— the user agent SHOULD fetch。所以，全部 prefetch 的资源并不必定会真正被 prefetch。相较之下，XHR 的方式“成功率”则更高。这点在 Netflix 实施的性能优化案例中也提到了。

题外话：quicklink 中使用 fetch API 实现高优先级资源的加载。这是由于浏览器会为全部的请求都设置一个优先级，高优请求会被优先执行；目前，fetch 在 Chrome 中属于高优先级，在 Safari 中属于中等优先级。

2.2. 如何肯定某个资源是否要预加载？

有了资源预加载的方式，那么接下来就须要一个预加载的策略了。

这实际上是个见仁见智的问题。例如直接给你一个连接 https://my.test.com/somelink，在没有任何背景信息的状况下，恐怕你彻底不知道是否须要预加载它。那对于这个问题，quicklink 是怎么解决的呢？或者说，quicklink 是经过什么策略来进行预加载的呢？

quicklink 用了一个比较直观的策略：只对处于视口内的资源进行预加载。这一点也比较好理解，网络上大多的资源加载、页面跳转都伴随着用户点击这类行为，而它要是不在你的视野内，你也就无从点击了。这必定程度上算是个必要条件。

这么一来，咱们所要解决的问题就是，若是判断一个连接是否处于可视区域内？

之前，对于这种问题，咱们作的就是监听 scroll 事件，而后判断某元素的位置，从而“得知”元素是否进入了视区。传统的图片懒加载库 lazysize 等也是用这种策略。

document.addEventListener('scroll', function () {
    // ……判断元素位置
});
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注：目前 lazysize 也有了基于 IntersectionObserver 的实现

固然，须要特别注意滚动监听的性能，例如使用截流、避免强制同步布局、 passive: true 等方式缓解性能问题。

不过如今咱们有了一个新的方案来实现这一功能 —— IntersectionObserver：

const observer = new IntersectionObserver(entries => {
  entries.forEach(entry => {
    if (entry.isIntersecting) {
      const link = entry.target;
      // 预加载连接
    }
  });
});

// 对全部 a 标签添加观察者
Array.from(options.el.querySelectorAll('a'), link => {
    observer.observe(link);
});
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IntersectionObserver 会建立一个观察者，专门用来观察与通知元素进出视口的状况。如上述代码所示，IntersectionObserver 能够观察全部 a 元素的位置状况（主要是进入视野）。

对 IntersectionObserver 不了解的同窗能够参考 Google 的 IntersectionObserver 介绍文章。

可是以下图所示， IntersectionObserver 存在兼容性问题，所以要在不兼容的浏览器中使用 quicklink 须要一个 polyfill。

目前，咱们已经把 quicklink 的两大部分（预加载的方式和预加载的策略）的原理和简单实现讲完了。整个 quicklink 很是简洁，这些基本就是 quicklink 的核心。剩下的就是一些参数检查、额外的规则特性等。

题外话：为了进一步保证性能，quicklink 使用 requestIdleCallback 在空闲时间查询页面 a 标签并挂载观察者。对 requestIdleCallback 不了解的同窗能够看看 Google 的这篇文章。

3. 到此为止？不，咱们还能作更多

到这里，quicklink 的实现就基本讲完了。仔细回想一下，quicklink 其实提供了咱们一种经过“预加载”来实现性能优化的思路（粗略来讲像是用流量换体验）。这种方式我在前面也提到了，其实能够分为两个部分：

• 如何去预加载一个指定资源？（预加载的方式）
• 如何肯定某个资源是否要加载？（预加载的策略）

其实两部分彷佛都有能够做为的地方。例如如何保证 prefetcher（资源预加载器）的成功率能更高，以及目前使用的回退方案 XHR 其实在预加载没法缓存的资源时所受的限制等。

此外，咱们在这里还能够来聊一聊策略这块。

因为 quicklink 是一个业务无关的轻量级功能库，因此它采用了一个简单但必定程度上有效的策略：预加载视野内的连接资源。然而在实际生产中，咱们面对的是更复杂的环境，更复杂的业务，反而会须要更精准的预加载判断。所以，咱们彻底能够从 quicklink 中剥离出 prefetcher 来做为一个预加载器；而在策略部分使用本身的实现，例如：

• 结合访问日志、打点记录的更精准的预加载。例如，咱们能够经过访问日志、打点记录，根据 refer 来判断，从 A 页面来的 B、C、D 页面的比例，从而设置一个阈值，超过该阈值则认为访问 A 页面的用户接下来更容易访问它，从而对其预加载。

• 结合用户行为数据来进行个性化的预加载。例如咱们有一个阅读类或商品展现类站点，从用户行为发现，当该连接暴露在该用户视野内 XX 秒（用户阅读内容 XX 秒）后点击率达到 XX%。而不是简单的一刀切或进入视野就预加载。

• 后置非必要资源，精简某类落地页。落地页就是要让新用户尽快“落地”，为此咱们能够像 Netflix 介绍的那样，在宣贯页/登陆页精简加载内容，而预加载后续主站的主包（主资源）。例若有些站点的首页大多偏静态，能够用原生 JavaScript 加 内联关键 CSS 的方式，加快加载，用户访问后再预加载 React、Vue 等一系列主站资源。

• 等等。

上面这些场景只是抛砖引玉，相信你们还会有更多更好的场景来助力咱们的前端应用“起飞”。而咱们彻底能够借助一些构建工具、数据采集与分析平台来实现策略的自动提取与注入，持续优化整个预加载的流程与效果。

写在最后

预加载、Resource Hints 等由来已久。quicklink 经过提出一种可行的方案让它又重回了你们的视野，给咱们展示了性能优化的另外一面。但愿你们经过了解 quicklink 的实现，也能有本身的想法与启发。

相信随着浏览器的不断进化，标准的不断前行，前端工程师对极致体验与性能要求的不断提升，咱们的产品将会愈来愈美好。