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Web性能API——帮你分析Web前端性能

开发一个现代化的互联网网站是一项复杂的任务，需要各种职能的密切合作以应对用户日新月异的需求。其中，网页的性能直接决定了用户的体验，而随着新型客户端浏览设备的出现与网站功能的日益复杂化，对于性能的专注也达到了前所未有的高度。

传统的网站性能监测通常有以下几种方式：

借助传统的开发者工具查看网络请求，例如浏览器的F12工具、 Fiddler 、 Charles 等等。基本方式是通过追踪HTTP请求与响应的时间，以图形的方式列出所有资源的下载情况。这种方式依赖于人为操作，难以实现批量测试与统计。
使用侵入式的JavaScript代码检测DOM事件的发生时间。例如DOMContentLoaded和document.onreadystatechange等等。这种方式会在页面中引入额外的代码，加重了开发者与测试人员的负担，还有可能因为检测代码本身的潜在问题影响页面的性能。
使用第三方的服务与工具，例如 WebPagetest 、Pingdom等等，这些服务通常能够实现在不同浏览器和不同地域进行测试，并且为用户提供一些优化建议。但某些服务需要排队等待，并且多次测试结果之间往往区别较大。第一条方式的问题也同样存在。

除此之外，以上各种方式的测量指标都比较单一，基本只能起到计时和流量计算的作用。对于其它一些指标，例如电池状态等无能为力。并且难以实现自动化，以及在持续集成流程中统计测试结果。

W3C Web性能工作小组与各浏览器厂商都已认识到性能对于web开发的重要性，为了解决当前性能测试的困难，W3C推出了一套性能API 标准，各种浏览器对这套标准的支持如今也逐渐成熟起来。这套API的目的是简化开发者对网站性能进行精确分析与控制的过程，最终实现性能的提高。其中还包括了一些新协议与HTML元素的提议，目的是让内容的展现更快、更加优化。

性能API示例

整套标准包含了10余种API，各自针对性能检测的某个方面。为了保证整套标准的质量与互操作性，W3C按照惯例对它们应用了规范成熟度流程，这些API各自处于流程的不同阶段。在下图中可以看到它们当前的进展：

Web性能API——帮你分析Web前端性能

以下将通过简单的示例介绍目前已属于W3C推荐标准（REC）的三个API。

Navigation Timing （导航计时）

Navigation Timing API 能够帮助网站开发者检测真实用户数据（RUM），例如带宽、延迟或主页的整体页面加载时间。开发者可以用以下JavaScript代码检测页面的性能：

varpage = performance.timing, plt = page.loadEventStart - page.navigationStart, console.log(plt); // Page load time (PTL) output for specific browser/user in ms

需要注意的是，Navigation Timing的目的是用于分析页面整体性能指标。如果要获取个别资源（例如JS、图片）的性能指标，请使用Resource Timing API。

W3C刚刚宣布了 Navigation Timing 2 ，它将替代之前的版本。

High Resolution Timing（高精度计时）

该API 规范所定义的JavaScript接口能够提供精确到微秒级的当前时间，并且不会受到系统时钟偏差或调整的影响。对于性能分析来说，精确的测量结果意义重大。

varperf = performance.now(); // console output 439985.4570000316

Page Visibility （页面可见性）

通过这一规范，网站开发者能够以编程方式确定页面的当前可见状态，从而使网站能够更有效地利用电源与CPU。

当页面获得或失去焦点时，文档对象的 visibilitychange 事件便会被触发。

document.addEventListener('visibilitychange', function(event){if(document.hidden){// Page currently hidden.}else{// Page currently visible.}});

这一事件对于了解页面的可见状态十分有用，举例来说，用户可能会同时打开多个浏览器标签，而你希望只在用户显示你的网站页面时才进行某些操作（比如播放一段音频文件、或是执行一段JavaScript动画），就可以通过这一事件进行触发。对于移动设备来说，如果用户在某个标签中打开了你的网站，但正在另一个标签中浏览其它内容时，这一特性能够节省该设备的电池消耗。（虽然对于你的网站性能来说意义不大……）

其它部分API功能简介

Resource Timing （资源计时）——对单个资源（如图片）的计时，可以对细粒度的用户体验进行检测。
Performance Timeline （性能时间线）——以一个统一的接口获取由Navigation Timing、Resourcing Timing和User Timing所收集的性能数据。
Battery Status （电池状态）——能够检测当前设备的电池状态，例如是否正在充电、电量等级等等。可以根据当前电量决定是否显示某些内容（例如视频、动画等等），对于移动设备来说非常实用。
User Timing （用户计时）——可以对某段代码、函数进行自定义计时，以了解这段代码的具体运行时间，类似于stop watch的作用。
Beacon （灯塔）——可以将分析结果或诊断代码发送给服务器，它采用了异步执行的方式，因此不会影响页面中其它代码的运行。对于收集测试结果并进行统计分析来说是一种十分便利的工具。
Animation Timing （动画计时） - 通过requestAnimationFrame函数让浏览器精通地控制动画的帧数，能够有效地配合显示器的刷新率，提供更平滑的动画效果，减少对CPU和电池的消耗。
Resource Hits （资源提示） - 通过html属性指定资源的预加载，例如在浏览相册时能够预先加载下一张图片，加快翻页的显示速度。
Frame Timing （帧计时）——通过一个接口获取与帧相关的性能数据，例如每秒帧数和TTF。该标准目前尚未被支持。
Navigation Error Logging （导航错误日志记录）——通过一个接口存储及获取与某个文档的导航相关的错误记录。该标准目前尚未被支持。

浏览器支持

下表列举了当前主流浏览器对性能API的支持，其中标注星号的内容并非来自于Web性能工作小组。

规范	Internet Explorer	Firefox	Chrome	Safari	Opera	iOS Safari	Android
Navigation Timing	9	31	全部	8	26	8 (不包括 8.1)	4.1
High Resolution Timing	10	31	全部	8	26	8 (不包括 8.1)	4.4
Page Visibility	10	31	全部	7	26	7.1	4.4
Resource Timing	10	34	全部	-	26	-	4.4
Battery Status*	-	31 （部分支持）	38	-	26	-	-
User Timing	10	-	全部	-	26	-	4.4
Beacon	-	31	39	-	26	-	-
Animation Timing	10	31	全部	6.1	26	7.1	4.4
Resource Hints	-	-	仅限Canary版	-	-	-	-
Frame Timing	-	-	-	-	-	-	-
Navigation Error Logging	-	-	-	-	-	-	-
WebP*	-	-	全部	-	26	-	4.1
Picture element and srcset attribute *	-	-	38	-	26	-	-

其它

DZone.com在《Performance & Monitoring 2015》这份白皮书中专门介绍了性能API以及W3C所推荐的新协议、标准及HTML元素，并提供了简单的示例。可以在这里下载完整的白皮书（需要注册）。本文中的示例代码即来自于该白皮书。

如果想了解有关Web性能API的更多内容，可以参考 W3C官方文档或这篇博客。

感谢徐川对本文的审校。

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