在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

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引言

性能,是一个问题。

每个项目成长到一定的规模,都几乎必然要遇到性能问题,当遇到性能问题时,我们是:

一脸懵逼,就知道很卡、很慢,不知道为什么

还是

能够快速洞察性能瓶颈,找到行之有效的优化方案

取决于我们对性能的理解深浅,以及是否有一套好的工具和方法。

接下来给大家分享我自己在定位业务性能问题时常用的三步法,为了方便记忆,我把它总结为一句话:

在瀑布下用火焰烤饼

话不多说,喝口水直接开撸!

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

Performance面板简介

介绍三步法之前,先来简单了解下Chrome开发者工具的Performance性能面板,以及性能分析报告的基本组成。

生成性能分析报告

以DevUI团队的掘金个人主页为例,使用Chrome浏览器访问:https://juejin.cn/user/712139267650141

然后按F12打开Chrome的开发者工具,选择Performance性能面板。

这时我们会看到一个简单的指引:

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

指引里面有两个按钮,上面的按钮是手动录制,下面的是自动录制,我们点击傻瓜式的自动录制,自动录制会自动刷新页面,在页面加载完成之后,生成该页面的性能分析报告,无需人工干预,非常方便。

等个几秒钟报告就生成好了,一眼看去,花花绿绿的,不知道从何看起?

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

性能报告的组成

我们对生成的性能分析报告做一个简单的面板分类,看起来就很清晰了。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

工具栏

性能报告的顶部是一个工具栏(或者叫控制面板),里面有一堆按钮,我这边用得比较多的是前面三个,其中前两个在指引里已经介绍过了,第三个是用来清除报告的。

还有两个隐藏的功能也很有用,一个是模拟慢网速的,另一个是模拟慢CPU的,对移动端应用做性能优化可能会用到。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

概览面板

工具栏下面是一个概览面板,显示了整个页面加载过程中的FPS(Frames Per Second,每秒传输帧数),用来评估页面的流畅度,有大片红色说明页面可能存在卡顿。

FPS下面是CPU处理各个任务花费的时间,再往下是网络请求的耗时,概览面板最下面是每一帧的截图。

线程面板

概览面板往下是线程面板,默认展开的是网络请求瀑布图,其他线程的详情都是收起的。

每个线程面板对性能分析都有价值,而我最常用的是瀑布图和火焰图,后面会重点分析这两个图,如何利用这两张图来分析网站的性能瓶颈。

内存面板

再往下是内存面板,内存面板需要在控制面板中手动打开,它是一个分类的内存占用折线图。

每条折线是一种任务随时间推移的内存占用:

  • JS堆栈
  • 文档
  • HTML节点
  • 事件监听
  • GPU内存

详情面板

最下面是详情面板,首先看到的是一个饼图,这个饼图显示了各种类型任务的占比,这个非常有用,能否一眼看出什么类型的任务是性能瓶颈。

是资源加载还是脚本执行?是页面渲染还是图像绘制?又或者是空闲时间太长?

第一步:看饼图

刚才介绍Performance面板的组成时,提到了3个非常有用的性能分析利器,分别是详情饼图请求瀑布图主线程火焰图

我把这三张图总结成一句话:

在瀑布下用火焰烤饼

这句话也是我自己在做性能分析和优化时,屡试不爽的小技巧。

详情面板中的饼图用于展示各种类型任务的耗时占比。

主要有以下几种任务:

  • 蓝色是资源加载
  • 黄色是脚本执行
  • 紫色是页面渲染
  • 绿色是图形绘制
  • 白色是空闲时间

还是举刚才的例子。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

从饼图可以看出占比最多的是脚本执行空闲

脚本执行时间长,我们大概可以猜测里面可能存在长任务(Long task);

而空闲占比多可能是等待服务器的响应时间太长。

饼图可以快速形成基本的判断,而具体原因则需要分析瀑布图和火焰图。

第二步:看瀑布图

我们来看下请求瀑布图,瀑布图和火焰图都是线程面板的一部分,瀑布图的横轴是时间轴,瀑布图上有很多五颜六色的色块,这些色块就是请求块,每种颜色代表一类资源:

  • 蓝色是HTML文件
  • 紫色是CSS文件
  • 黄色是JavaScript文件
  • 绿色是图片
  • 灰色是后台接口

我们主要关注那些长色块,长色块意味着耗时长,可能是性能瓶颈。

还是看下掘金个人主页的瀑布图。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

总结瀑布图的特点

我们先观察这张图有什么特点,图形观察能力,相信大家小学就已经培养起来了,大致我们可以总结出以下比较明显的特点:

  • 特点一:大瀑布被分成三个小瀑布
  • 特点二:最左边的小瀑布大部分都是黄色色块,中间的小瀑布大部分是灰色色块,最右边的小瀑布大部分是绿色色块
  • 特点三:前两个瀑布之间有一段间距,中间什么色块都没有
  • 特点四:后两个瀑布被一个灰色色块的“尾巴”连在了一起
  • 特点五:顶部有一个超长的灰色色块

类似的特点我们还可以总结出很多来,但是这些特点说明了什么呢?能否帮助我们定位性能瓶颈呢?

回答这些问题需要我们对瀑布图以及浏览器原理有很多的认识,我们一步步来分析吧。

分析瀑布图的含义

我们按从左到右,从上到下的顺序进行分析,最左边有两个色块,一个灰色色块,一个蓝色色块,我们分别点击这两个色块,在详情面板看下它们的详情信息。

先看灰色色块
在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

我们有注意到这个请求的启动器(Initiator)是一个Chrome插件:chrome://new-tab-page/omnibox.mojom-lite.js

因此我们不关注,接着看蓝色色块
在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

前面我们已经介绍了,蓝色色块代表HTML文件,我们从详情的Mime Typetext/html也可以验证这一点。

我们滚动鼠标滚轮,把这个瀑布图放大,看这个蓝色请求块的细节

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请求块的组成

通过查看细节图,我们有了新的发现:

每个请求块都由四部分组成:

  1. 左侧线:代表请求发送之前的时间(Before Request Sent)
  2. 浅色块:代表请求已经发送(Request Sent),直到服务器返回第一个字节给浏览器(TTFB, Time to First Byte)
  3. 深色块:服务器返回的内容全部下载到浏览器(Content Download)
  4. 右侧线:等待主线程处理(Waiting for main thread)

这个HTML文件是整个网页渲染的起点,成功请求并下载这个文件,才会有接下来的故事。

这个请求块的浅色块部分占比比较大,根据前面的介绍,浅色部分代表的是服务器的响应速度,浏览器已经早早地发出了请求,服务器却迟迟才给回应(第一个字节到达浏览器)。

中间可能是网络慢,也可能是服务器处理速度慢,需要具体排查,毕竟这个HTML文件不算大,才111KBb,却花了179ms。

对比另外一个文件layouts.default.js,体积比它大124KB,请求耗时却比它小一半多,才74ms。(后来发现这个数据不稳定,这个HTML文件应该不至于构成性能瓶颈)

另外所有后续的请求都依赖于这个HTML,没有它其他请求都不会发生,它是一个阻塞请求,性能必须要有保障。

发现可能的性能瓶颈

我们继续看右边的请求块,顶部那个超长的灰色块依然是Chrome插件的请求,我们不管,看下面那一堆黄色的请求块,这些都是JavaScript文件。

HTML文件下载完了之后,就会开始一行一行解析其中的HTML标签,遇到设置了谁、src属性的<script>标签,就会去下载src指定的JavaScript脚本文件。

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从瀑布图可以看出,一共并行下载了8个JavaScript文件,它们的域名都是一样的:sf1-scmcdn2-tos.pstatp.com

不是说Chrome浏览器对同一个域名,并行的请求数最大是6个吗?

不仅仅是JavaScript文件,下面还有3个同域名的图片资源,也是在并行请求的,也就是说几乎同时发起了11个请求。

这说明

掘金的静态资源服务器升级到了HTTP/2

HTTP/2的多路复用可以实现一个TCP连接同时传输多个资源。

我们到Network面板里去看下这些JavaScript的请求详情,果然和我们猜测的一致,这一点必须给掘金点个赞

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

发一个某86网站和掘金的对比图,大家感受一下

某86网站:
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掘金:
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虽然前者更像一个瀑布,但是我喜欢后者丝滑般的体验。

我们再来仔细看这8个请求,相信细致的你一定发现了一个现象:

  1. 它们的共同点除了刚才提到的域名一样外,这些请求块的左右线都很短
  2. 有三个特别长的请求块,分别是1/5/8,需要格外关注

请求块的左右线都非常短是一个好现象,说明没有什么等待时间,所有时间都用在了传输数据上。

我们分别点击1/5/8请求块看它们的详情

请求块 详情
1 大小:4KB
耗时:635ms
5 大小:90KB
耗时:635ms
8 大小:3.9MB
耗时:633ms

这非常奇怪,1/5的资源大小和8的不在一个量级上,耗时却比8还多。

为了确定这是偶然的,还是必然的,我又录制了两次这个掘金个人主页的性能报告

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

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这次和预期的基本一致,8耗时比其他都长,这个JavaScript文件3.9MB,太大了,很可能是性能瓶颈。

其他

让我们继续往下分析,黄色JavaScript色块下面一共有三种颜色的色块:

  • 紫色:CSS样式文件
  • 绿色:图片文件
  • 灰色:字体文件(大小为189KB)

这几个文件体积都不大,并且通过多次生成性能报告,发现这几个请求耗时都不如第8个JavaScript文件长,所以初步判断这些请求不构成性能瓶颈。

接着看中间那个瀑布,通过多次生成性能报告,发现中间瀑布并没有什么特别耗时的请求,不过不管生成多少次报告,有一点是确定的,就是

这三个瀑布之间总是有些空白

这些空白到底说明了什么呢?

看完火焰图,相信你就会豁然开朗。

第三步:看火焰图

在看正式的火焰图之前,先来看一个瀑布图和火焰图放在一起的效果

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

看完这张瀑布和火焰的对比图,你一定看出了一个现象

瀑布图有空白的地方,火焰图就有颜色;

瀑布图有颜色的地方,火焰图就是空白。

But Why?

要回答这个问题需要了解浏览器主线程执行任务的原理,以及火焰图是做什么的,别着急,让我们一步步来分析。

火焰图是什么

火焰图也是线程面板的一部分,它代表的是浏览器主线程的任务流:

随着页面的加载,时间的推移,主线程依次做了什么事儿

火焰图的横轴是时间,纵轴是一个个的宏任务。

每个宏任务下面若干个微任务,每个微任务下面有可能有很多子任务,依次类推。

由于有些任务的嵌套层级深,有些嵌套层级浅,所以呈现倒立的火焰状。

每种类型的任务颜色都不一样(无需记忆,有个大致的印象即可):

  • 解析HTML Parse HTML:蓝色
  • 解析样式 Parse Stylesheet:蓝色
  • 评估脚本 Evaluate Script:黄色
  • 重新计算样式 Recalculate Style:深紫色
  • 绘制 Paint:深绿色
  • 执行微任务 Microtasks:黄色
  • Ajax请求 XHR Load:黄色
  • 函数调用 Function Call:黄色
  • 触发定时器 Timer Fired:黄色

还是先大概看下掘金个人主页的火焰图

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总结火焰图的特点

然后用我们小学就学会的看图找规律的技能,找到这个图有什么特点,大致扫一眼,我们就能总结出至少以下几个特点:

  • 特点一:总的来看两边是空白,中间有三个大火焰
  • 特点二:两边的两个大火焰正好对应瀑布图的两个空白(这就解释了为什么瀑布图的三个小瀑布之间有空白)
  • 特点三:有些宏任务特别长,并且背景色是红色的阴影线(而不是灰色)、右上角有一个红色的小三角形

多花点时间,可能我们还能有更多的发现,不过这几个是最显而易见的。

为了回答这些问题,我们需要近距离观察下火焰图。

分析火焰图的含义

既然火焰图代表主线程每个时间点都在干嘛,那么空白自然就意味着主线程没在干活,那么,它在干嘛呢?

它在等待

等待什么呢?

等待服务器返回一些必要的资源和数据

所以

火焰图的空白处都是浏览器在等待服务器返回数据

寻找长任务

在所有主线程执行的任务中,我们尤其需要关注的是那些耗时特别长的长任务(Long task),这些长任务的特点前面已经说了:

背景色是红色的阴影线

右上角有一个红色的小三角形

三个长任务1s钟就找到了

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分析长任务

接下来是分析长任务,找到耗时长的具体模块/组件/方法。

我们把最右边最大的那个火焰放大,看看里面到底有些什么秘密。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

放大之后,我们很快就发现这个耗时591ms的长任务,有90%的时间都花费在了一个叫init的方法上,这个方法一共执行了6次,其中3/4/6耗时尤其长

第n个init方法 详情
3 耗时:197ms
4 耗时:93ms
6 耗时:111ms

这个init方法到底是做什么的呢?

可能是挂在Vue组件的,会不会是有些组件特别大,里面的逻辑太复杂,这里需要掘金的前端给出答案。

再看下左边那个第二大的火焰,同样滚动鼠标滚轮把它放大

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

我们发现其中有一个forEach循环特别耗时,这个循环好像在计算什么东西,一共花了150ms。

这个依然需要看下具体的源码才能找到问题的根因。

在瀑布下用火焰烤饼:三步法助你快速定位网站性能问题(超详细)

通过火焰图发现性能瓶颈的案例

最后给大家分享下我自己之前在XBoard看板项目中,通过火焰图发现一个依赖库的性能问题。

也是遵循一样的思路:

  1. 找到长任务
  2. 将长任务的火焰图放大
  3. 一层层往下找,直到找到一个耗时长的有名字的方法(现网大部分代码被压缩混淆了,看不出名字,开发环境会更方便定位到存在性能问题的方法)
  4. 在火焰图中点击这个方法,看详情面板中Function后的链接,点击这个链接,直接跳转到相应文件中的指定方法中
  5. 在源码中搜索这个方法名字,找到它
  6. 寻找解决方案

当时XBoard看板页有一堆长任务,我找了其中的TOP3

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然后将第一个长任务放大,很快就有了收获,我发现其中有一个叫drawQrCode的方法耗时比较长,一共花了192ms。

接着通过查看详情,发现这是一个依赖库的方法,该依赖库定义了一个drawQrCode用来绘制二维码,而这个二维码其实不在看板页面上,而是需要通过鼠标hover到某个按钮上才加载出来。

所以当时解决的方案就是延迟drawQrCode方法的执行,即:

首页加载时,不执行drawQrCode方法,当鼠标移到相应按钮上时,才执行。

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瀑布图和火焰图的关系

瀑布图和火焰图是相互补充、相互验证的关系。

瀑布图代表浏览器发起向服务器的请求,然后浏览器根据服务器返回的数据,通过脚本执行相应的逻辑和页面的渲染。

当瀑布图有请求块时,说明浏览器在向服务器请求数据,如果浏览器必须依赖这些数据来做下一步的页面渲染,那么在服务器返回数据之前,很可能浏览器就没事干,然后火焰图上出现空白,饼图也会出现空闲(Idle)。

当浏览器拿到服务器返回的数据时,主线程正在处理这些数据,并渲染页面,因此很可能就没法向服务器发请求,这时瀑布图就会出现空白。

所以

  1. 发现瀑布图出现空白,很可能存在长任务,需要找到具体的耗时方法,并进行优化
  2. 发现火焰图出现空白,很可能是某些后台接口慢或者存在超大静态资源,需要定位到慢的原因,并想办法优化

小结

本文先给大家简单介绍了如何生成网站的性能分析报告,以及这份报告的大致组成;

接着跟大家分享我自己在定位业务性能问题时,经常使用的三步法:在瀑布下用火焰烤饼;

从饼图中我们可以对网站的性能有一个大致的认识,从瀑布图快速地发现慢接口和大资源,而从火焰图中,我们可以细致地洞察到具体哪个模块/哪个组件/哪个方法可能成为性能瓶颈。

最后给大家推荐Google官方的性能评估指南:
https://developers.google.com/web/tools/chrome-devtools/evaluate-performance

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文/DevUI Kagol

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