Java Web 前端高性能优化（二）
一.上文回顾javascript
上回咱们主要从图片的合并、压缩等方面介绍前端性能优化问题（详见Java Web 前端高性能优化（一)）css
本次咱们主要从图像BASE64 编码、GZIP压缩、懒加载与预加载以及 OneAPM Browser Insight 的定位分析功能四个方面介绍前端优化方法html
二.图像的 BASE64 编码前端
无论如何，图片的下载始终都要向服务器发出请求，要是图片的下载不用向服务器发出请求，而能够随着 HTML 的下载同时下载到本地那就太好了。而目前，浏览器已经支持了该特性，咱们能够将图片数据编码成 BASE64 的字符串，使用该字符串代替图像地址。java
假设用 S表明这个 BASE64 字符串，那么就可使用<img src="data:image/png;base64,S"> 来显示这个图像。能够看出，图像的数据包含在了 HTML 代码里，无需再次访问服务器。那么图像要如何编码成 BASE64 字符串呢？程序员
可使用 在线的工具---“Base64 Online”，这个工具能够上传图片将图片转换为 BASE64 字符串。固然，若是读者有兴趣，彻底能够本身实现一个 BASE64 编码工具，好比使用 Java 开发，它的代码就如清单 1 所示。web
清单 1. BASE64 的 Java 代码
数组
public static String getPicBASE64(String picPath) {
String content = null;
try {
FileInputStream fis = new FileInputStream(picPath);
byte[] bytes = new byte[fis.available()];
fis.read(bytes);
content = new sun.misc.BASE64Encoder().encode(bytes); // 具体的编码方法
fis.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
return content;
}
本文编码了一个图像，而且将编码得到的 BASE64 字符串，写到了 HTML 之中，以下清单 2 所示。浏览器
清单 2. 嵌入 BASE64 的测试 HTML 代码缓存
<html> <body> <img src="data:image/png;base64, iVBORw0KGgoAAAANSUhEUgAAAeQAAAB8BAMAAABKwt5QAAAAA3NCSVQICAjb4U/gAAAAGFBMVEX/ ……（省略了大部分编码）… BJRU5ErkJggg=="> </body> </html>
因为图片数据包含在了 BASE64 字符串中，所以无需向服务器请求图像数据，结果显示以下图所示。
图 1. BASE64 显示图像
然而这种策略并不能滥用，它适用的状况是浏览器链接服务器的时间 > 图片下载时间，也就是发起链接的代价要大于图片下载，那么这个时候将图片编码为 BASE64 字符串，就能够避免链接的创建，提升效率。若是图片较大的话，使用 BASE64 编码虽然能够避免链接创建，可是相对于图像下载，请求的创建只占很小的比例，若是用 BASE64，对于动态网页来讲图像缓存就会失效（静态网页能够缓存），并且 BASE64 字符串的总大小要大于纯图片的大小，这样一算就很是不合适了。
所以，若是你的页面已经静态化，图像又不是很是大，能够尝试 BASE64 编码，客户端会将网页内容和图片的 BASE64 编码一块儿缓存；而若是你的页面是动态页面，图像还较大，每次都要下载 BASE64 字符串，那么就不能用 BASE64 编码图像，而正常引用图像，从而使用到浏览器的图像缓存，提升下载速度。从现实咱们接触的角度看，如一些在线 HTML 编辑器，里面的小图标，如笑脸等，都使用到了 BASE64 编码，由于它们很是小，数量多，BASE64 能够帮助网页减小图标的请求数，提升效率。
三.Browser Insight 定位分析
做为一个网站的前端运维人员或者优化人员，大多数状况下并不必定要注重每一位用户的访问状况，只要大部分用户访问网站的时候处于一个满意的程度就能够了。
如今大多数前端性能优化工具每每注重的是某个时间段内的页面平均响应时间，这就形成可能由于某个用户偶然性的网络卡顿而延长整个时间段内的页面加载时间。
前一段时间发现 OneAPM 的Browser Insight 推出了定位分析功能，能够从响应时间分布来查看用户的总体响应分布，并能够针对不一样时间分布内的用户肯定影响其响应时间的因素。
图 2.Browser Insight 定位分析
这个功能确实对于前段优化人员来讲很是实用，而且它的维度还很丰富。
四.GZIP 压缩
为了减小传输的数据，压缩是一个不错的选择，而 HTTP 协议支持 GZIP 的压缩格式，服务器响应的报头包含 Content-Encoding: gzip，它告诉浏览器，这个响应的返回数据，已经压缩成 GZIP 格式，浏览器得到数据后要进行解压缩操做。这在必定程度能够减小服务器传输的数据，提升系统性能。
那么如何给服务器响应添加 Content-Encoding: gzip 报头，同时压缩响应数据呢？
若是你用的是 Tomcat 服务器，打开 $tomcat_home$/conf/server.xml 文件，对 Connector 进行配置，配置如清单 3 所示。
清单 3. TOMCAT 配置清单
<Connector port ="80" maxHttpHeaderSize ="8192" maxThreads ="150" minSpareThreads ="25" maxSpareThreads ="75" enableLookups ="false" redirectPort ="8443" acceptCount ="100" connectionTimeout ="20000" disableUploadTimeout ="true" URIEncoding ="utf-8" compression="on" compressionMinSize="2048" noCompressionUserAgents="gozilla, traviata" compressableMimeType="text/html,text/xml" />
咱们为 Connector 添加了以下几个属性，他们意义分别是：
compression="on" 打开压缩功能
compressionMinSize="2048"启用压缩的输出内容大小，这里面默认为 2KB
noCompressionUserAgents="gozilla, traviata" 对于如下的浏览器，不启用压缩
compressableMimeType="text/html,text/xml, image/png" 压缩类型
有时候，咱们没法配置 server.xml，好比若是咱们只是租用了别人的空间，可是它并无启用GZIP，那么咱们就要使用程序启用 GZIP 功能。咱们将须要压缩的文件，放到指定的文件夹，使用一个过滤器，过滤对这个文件夹里文件的请求。
清单 4. 自定义 Filter 压缩 GZIP
// 监视对 gzipCategory 文件夹的请求
@WebFilter(urlPatterns = { "/gzipCategory/*" })
public class GZIPFilter implements Filter {
@Override
public void doFilter(ServletRequest request, ServletResponse response,
FilterChain chain) throws IOException, ServletException {
String parameter = request.getParameter("gzip");
// 判断是否包含了 Accept-Encoding 请求头部
HttpServletRequest s = (HttpServletRequest)request;
String header = s.getHeader("Accept-Encoding");
//"1".equals(parameter) 只是为了控制，若是传入 gzip=1，才执行压缩，目的是测试用
if ("1".equals(parameter) && header != null && header.toLowerCase().contains("gzip")) {
HttpServletResponse resp = (HttpServletResponse) response;
final ByteArrayOutputStream buffer = new ByteArrayOutputStream();
HttpServletResponseWrapper hsrw = new HttpServletResponseWrapper(
resp) {
@Override
public PrintWriter getWriter() throws IOException {
return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(buffer,
getCharacterEncoding()));
}
@Override
public ServletOutputStream getOutputStream() throws IOException {
return new ServletOutputStream() {
@Override
public void write(int b) throws IOException {
buffer.write(b);
}
};
}
};
chain.doFilter(request, hsrw);
byte[] gzipData = gzip(buffer.toByteArray());
resp.addHeader("Content-Encoding", "gzip");
resp.setContentLength(gzipData.length);
ServletOutputStream output = response.getOutputStream();
output.write(gzipData);
output.flush();
} else {
chain.doFilter(request, response);
}
}
// 用 GZIP 压缩字节数组
private byte[] gzip(byte[] data) {
ByteArrayOutputStream byteOutput = new ByteArrayOutputStream(10240);
GZIPOutputStream output = null;
try {
output = new GZIPOutputStream(byteOutput);
output.write(data);
} catch (IOException e) {
} finally {
try {
output.close();
} catch (IOException e) {
}
}
return byteOutput.toByteArray();
}
……
}
该程序的主体思想是:在响应流写回以前，对响应的字节数据进行 GZIP 压缩。
由于并非全部的浏览器都支持 GZIP 解压缩，若是浏览器支持 GZIP 解压缩，会在请求报头的 Accept-Encoding 里包含 gzip。这是告诉服务器浏览器支持 GZIP 解压缩，所以若是用程序控制压缩，为了保险起见，还须要判断浏览器是否发送 accept-encoding: gzip 报头，若是包含了该报头，才执行压缩。为了验证压缩先后的状况，使用 Firebug 监控请求和响应报头。
清单 5. 压缩前请求
GET /testProject/gzipCategory/test.html HTTP/1.1 Accept: */* Accept-Language: zh-cn Accept-Encoding: gzip, deflate User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 6.0; Windows NT 5.1; SV1) Host: localhost:9090 Connection: Keep-Alive
清单 6. 不压缩的响应
HTTP/1.1 200 OK Server: Apache-Coyote/1.1 ETag: W/"5060-1242444154000" Last-Modified: Sat, 16 May 2009 03:22:34 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 5060 Date: Mon, 18 May 2009 12:29:49 GMT
清单 7. 压缩后的响应
HTTP/1.1 200 OK Server: Apache-Coyote/1.1 ETag: W/"5060-1242444154000" Last-Modified: Sat, 16 May 2009 03:22:34 GMT Content-Encoding: gzip Content-Type: text/html Content-Length: 837 Date: Mon, 18 May 2009 12:27:33 GMT
能够看到，压缩后的数据比压缩前数据小了不少。压缩后的响应报头包含 Content-Encoding: gzip。
同时 Content-Length 包含了返回数据的大小。GZIP 压缩是一个重要的功能，前面提到的是对单一服务器的压缩优化，在高并发的状况，多个 Tomcat 服务器以前，须要采用反向代理的技术，提升并发度，而目前比较火的反向代理是 Nginx（这在后续的文章会进行详细的介绍）。
对 Nginx 的 HTTP 配置部分里增长以下配置。
清单 8. Nginx 的 GZIP 配置
gzip on; gzip_min_length 1000; gzip_buffers 4 8k; gzip_types text/plain application/x-javascript text/css text/html application/xml;
因为 Nginx 具备更高的性能，利用该配置能够更好的提升性能。在高性能服务器上该配置将很是有用。
五.懒加载与预加载
预加载和懒加载，是一种改善用户体验的策略，它实际上并不能提升程序性能，可是却能够明显改善用户体验或减轻服务器压力。
预加载原理是在用户查看一张图片时，就将下一张图片先下载到本地，而当用户真正访问下一张图片时，因为本地缓存的缘由，无需从服务器端下载，从而达到提升用户体验的目的。为了实现预加载，咱们能够实现以下的一个函数。
清单 9. 预加载函数
function preload(callback) {
var imageObj = new Image();
images = new Array();
images[0]="pre_image1.jpg";
images[1]=" pre_image2.jpg";
images[2]=" pre_image3.jpg";
for(var i=0; i<=2; i++) {
imageObj.src=images[i];
if (imageObj.complete) { // 若是图片已经存在于浏览器缓存，直接调用回调函数
callback.call(imageObj);
} else {
imageObj.onload = function () {// 图片下载完毕时异步调用 callback 函数
callback.call(imageObj);// 将回调函数的 this 替换为 Image 对象
};
}
}
}
function callback()
{
alert(this.src + “已经加载完毕 , 能够在这里继续预加载下一组图片”);
}
上面的代码，首先定义了 Image 对象，而且声明了须要预加载的图像数组，而后逐一的开始加载（.src=images[i]）。若是已经在缓存里，则不作其余处理；若是不在缓存，监听 onload 事件，它会在图片加载完毕时调用。
而懒加载则是在用户须要的时候再加载。当一个网页中可能同时有上百张图片，而大部分状况下，用户只看其中的一部分，若是同时显示上百张，则浪费了大量带宽资源，所以能够当用户往下拉动滚动条时，才去请求下载被查看的图像，这个原理与 word 的显示策略很是相似。
在 JavaScript 中，它的基本原理是首先要有一个容器对象，容器里面是 img 元素集合。用隐藏或替换等方法，中止 img 的加载，也就是中止它去下载图像。而后历遍 img 元素，当元素在加载范围内，再进行加载（也就是显示或插入 img 标签）。
加载范围通常是容器的视框范围，即浏览者的视觉范围内。当容器滚动或大小改变时，再从新历遍元素判断。如此重复，直到全部元素都加载后就完成。固然对于开发来说，选择已有的成熟组件，并不失为一个上策，Lazy Load Plugin for jQuery 是基于 JQuery 的懒加载组件，它有本身的官方网站。
这是一个不错的免费插件。能够帮助程序员快速的开发懒加载应用。
小结
Java Web 前端高性能优化(一)、（二）总结了前端性能问题定位以及图片优化的几种方式，将它们归结起来，在读者须要的时候，能够查看本文的内容，相信按照本文的方法，能够辅助读者进行前端性能优化。
注：本文转载自 IBM 社区，由 OneAPM 产品运营编辑整理，原文连接为： http://www.ibm.com/developerworks/cn/java/j-lo-javawebhiperf1/#icomments
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