性能優(yōu)化——圖片壓縮、加載和格式選擇

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前言

相信大家都聽說過 "258 原則(https://blog.csdn.net/weixin_42139375/article/details/83001248)" ，一個網(wǎng)站的性能好壞很大程度上會影響到用戶的體驗。

在我經(jīng)歷的多個電商與大屏項目的優(yōu)化性能的項目后，我發(fā)現(xiàn)圖片資源的處理在網(wǎng)站性能優(yōu)化中有著舉足輕重的作用。

一般電商網(wǎng)站請求數(shù)據(jù)

在首屏加載的 145 個請求中圖片資源請求占到了 75% 以上，在所有請求靜態(tài)資源中圖片也占有著很大的比重。可見圖片優(yōu)化的重要性。

不過在認(rèn)識圖片優(yōu)化前我們先了解下二進(jìn)制位數(shù)與色彩呈現(xiàn)的關(guān)系。

二進(jìn)制位數(shù)與色彩

在計算機(jī)中，一般用二進(jìn)制數(shù)來表示像素。在不同的圖片格式中，像素與二進(jìn)制位數(shù)之間對應(yīng)的關(guān)系是不同的。一個像素對應(yīng)的二進(jìn)制位數(shù)越多，它能表示的顏色種類就豐富，成像效果也就越精致，圖片所需的存儲空間相應(yīng)也會越大。

目前市場上優(yōu)化圖片資源的方式有很多，如壓縮圖片、選擇正確格式、 CDN 加速、懶加載等。

壓縮圖片

壓縮圖片相信是大家第一時間想到的方案。像我們比較熟悉的 tinpng (https://tinypng.com/)，他的原理是通過有"選擇性"地減少圖像所要存儲的顏色數(shù)量，來減少圖片所要存儲的內(nèi)存。

“

When you upload a PNG (Portable Network Graphics) file, similar colors in your image are combined. This technique is called “quantization”. By reducing the number of colors, 24-bit PNG files can be converted to much smaller 8-bit indexed color images.

下面我們來看下樣例：

細(xì)節(jié)展示：

圖片格式

壓縮圖片雖然在一定程度上可以減少我們請求的資源所需要的帶寬，但如果是用對了格式在性能上往往會有質(zhì)的改變。

JPEG / JPG

JPEG 是最常用的圖像文件格式。

優(yōu)勢

• 支持極高的壓縮率，可使文件傳輸、下載、預(yù)覽速度大大加快。

• 利用可變的壓縮比可以控制文件大小。

• 能夠輕松地處理 1600 萬種顏色，可以很好地再現(xiàn)全彩色的圖像。

缺陷

JPG 的有損壓縮在輪播圖和背景圖的展示上確實很難看出破綻，但當(dāng)它處理矢量圖形和 Logo 等線條感較強(qiáng)、顏色對比強(qiáng)烈的圖像時，人為壓縮導(dǎo)致的圖片模糊會相當(dāng)明顯。因此不適宜用該格式來顯示高清晰度和線條感較強(qiáng)的圖像。

除此之外， JPG 并不支持對有透明度要求的圖像進(jìn)行顯示，如果需要顯示透明圖片還是需要另尋它路。

業(yè)務(wù)場景

JPG 適用于呈現(xiàn)色彩豐富的圖片，在我們?nèi)粘ｉ_發(fā)中，JPG 圖片經(jīng)常作為大的背景圖、輪播圖或 預(yù)覽圖出現(xiàn)。打開某電商網(wǎng)站首頁，即可看到大圖片的處理幾乎都是使用了  JPG。

PNG - 8 與 PNG - 24

png 是一種采用無損壓縮算法的位圖格式。

優(yōu)勢

• 無損壓縮
• 完全支持 alpha 透明度。
• 可以重復(fù)保存且不降低圖像質(zhì)量。

缺點

體積太大

業(yè)務(wù)場景

理論上來說，當(dāng)你追求最佳的顯示效果(詳情展示圖、圖片有放大需求、攝影作品等)，并且不在意存儲大小或所需帶寬時，可以使用 PNG-24 (https://baike.baidu.com/item/PNG/174154?fr=aladdin)。但實踐當(dāng)中，為了避免文件體積過大的問題，我們一般不用 PNG 去處理較復(fù)雜的圖像。當(dāng)我們遇到適合 PNG 的場景時，也會優(yōu)先選擇更為小巧的 PNG-8 。

亦或者需要處理有透明度或線條明顯的圖片時，也會采用 PNG 。如網(wǎng)站主 logo：

SVG

嚴(yán)格來說應(yīng)該是一種開放標(biāo)準(zhǔn)的矢量圖形語言。

優(yōu)點

• 可縮放,可支持無限放大
• 可編程

缺點

• 不是所有的瀏覽器都支持 SVG，IE8 和早期版本都需要一個插件。

• 復(fù)雜的圖片會降低渲染速度(只支持小圖)。

業(yè)務(wù)場景

SVG 是文本文件，我們既可以像寫代碼一樣定義 SVG ，把它寫在 HTML  里、成為 DOM 的一部分。用的比較多的就是 iconfont (https://www.iconfont.cn/)。我們可以通過設(shè)置模塊的 fill 屬性輕松適配圖標(biāo)的換膚功能，并通過 font-size 調(diào)節(jié)其大小。

Base64

一種基于 64 個可打印字符來表示二進(jìn)制數(shù)據(jù)的方法。

優(yōu)點

• 減少網(wǎng)絡(luò)請求
• 對于動態(tài)實時生成的圖片無需將圖片存儲在服務(wù)器占用服務(wù)器資源

缺點

• 只適于小圖。
• 若需要頻繁替換的圖片需要整個代碼替換，可維護(hù)性低。

業(yè)務(wù)場景

Base64 和雪碧圖一樣，是作為小圖標(biāo)解決方案而存在的。

“

Base64 是一種用于傳輸 8Bit 字節(jié)碼的編碼方式，通過對圖片進(jìn)行 Base64 編碼，我們可以直接將編碼結(jié)果寫入 HTML 或者寫入 CSS ，從而減少 HTTP 請求的次數(shù)。

在 Elements 中搜索 “base64” 關(guān)鍵字，你會發(fā)現(xiàn) Base64 也有很多使用的地方。而且它對應(yīng)的圖片占用內(nèi)存較小。

既然 Base64 這么棒，我們把所有圖片都用Base64 好了嘛。

Base64 編碼后，圖片大小會膨脹為原文件的 4/3（ Base64 編碼原理 (https://blog.csdn.net/wo541075754/article/details/81734770)）。如果我們把大圖也編碼到 HTML 或 CSS 文件中，后者的體積會明顯增加，即便我們減少了 HTTP 請求，也無法彌補這龐大的體積帶來的性能開銷。也就是說我們犧牲的渲染性能大于資源請求性能，這樣做不太值得。

我們可以看到，大多數(shù)用 Base64 編碼的圖片都是小圖。

WebP

一種同時提供了有損壓縮與無損壓縮（可逆壓縮）的圖片文件格式。

優(yōu)點

• 支持有損無損

• 占用體積小

• 可支持透明

缺點

• 兼容性不好

業(yè)務(wù)場景

同 JPEG/JPG 。因為目前兼容性不好，一般搭配 JPEG/JPG 一起使用。

圖片格式小結(jié)

給大家整理了思維導(dǎo)圖:

OSS 搭配 CDN

我們原始的方式是將圖片等資源一起放入項目中打包上線。

這樣做的缺點在于打包出來的包大不說，用戶請求資源的速度也會受到限制。比如我們的服務(wù)器在華南，華北的用戶請求就會稍慢。當(dāng)遇到并發(fā)量大的情況時，從部署服務(wù)器請求接口與資源這無外乎給我們的服務(wù)器提供了多余的壓力。當(dāng)我們臨時想替換一張圖片時，也需要重新打包并發(fā)布上線，非常麻煩。

當(dāng)我們將圖片進(jìn)行 OSS 放置并 CDN 加速后，這個問題就得到了很好的解決。不同地區(qū)的用戶可以訪問就近服務(wù)器，重復(fù)的請求也會產(chǎn)生緩存，避免 OSS 流量的浪費。

《OSS 和 CDN 的區(qū)別》(https://www.cnblogs.com/jsfh/p/14076992.html) 大家也可以參考這篇文章進(jìn)行細(xì)看。

圖片的懶加載

相信大家一定會遇到首屏數(shù)據(jù)過多加載緩慢的情況。在這個情況下我們就需要考慮懶加載了。當(dāng)用戶滾動到預(yù)覽位置時，在進(jìn)行圖片數(shù)據(jù)的請求。期間用骨架屏或縮略圖代替。

window.onload = function () {
    // 獲取圖片列表，即 img 標(biāo)簽列表
    var imgs = document.querySelectorAll('img');
    // 獲取到瀏覽器頂部的距離
    function getTop(e) {
        return e.offsetTop;
    }
    // 懶加載實現(xiàn)
    function lazyload(imgs) {
        // 可視區(qū)域高度
        var h = window.innerHeight;
        // 滾動區(qū)域高度
        var s = document.documentElement.scrollTop || document.body.scrollTop;
        for (var i = 0; i < imgs.length; i++) {
            //圖片距離頂部的距離大于可視區(qū)域和滾動區(qū)域之和時懶加載
            if ((h + s) > getTop(imgs[i])) {
                // 真實情況是頁面開始有2秒空白，所以使用 setTimeout 定時 2s
                (function (i) {
                    setTimeout(function () {
                        // 不加立即執(zhí)行函數(shù)i會等于9
                        // 隱形加載圖片或其他資源，
                        // 創(chuàng)建一個臨時圖片，這個圖片在內(nèi)存中不會到頁面上去。實現(xiàn)隱形加載
                        var temp = new Image();
                        temp.src = imgs[i].getAttribute('src');//只會請求一次
                        // onload 判斷圖片加載完畢，真是圖片加載完畢，再賦值給 dom 節(jié)點
                        temp.onload = function () {
                            // 獲取自定義屬性 src，用真圖片替換假圖片
                            imgs[i].src = imgs[i].getAttribute('src')
                        }
                    }, 2000)
                })(i)
            }
        }
    }
    lazyload(imgs);
    // 滾屏函數(shù)
    window.onscroll = function () {
        lazyload(imgs);
    }
}

尾聲

性能優(yōu)化是我們前端開發(fā)工程師必須要掌握的一門硬技能。和學(xué)習(xí)其他新技術(shù)不同的是，當(dāng)你想學(xué)習(xí)一套新的框架時，閱讀文檔和源碼幾乎可以讓你在使用過程中游刃有余。但性能優(yōu)化卻不一樣，它只能讓我們?nèi)ッ魅ヮI(lǐng)悟去突破，它是一種經(jīng)驗也是一種習(xí)慣更是一種嗅覺。

參考資料

最佳實踐：使用阿里云 CDN 加速 OSS 訪問 (https://developer.aliyun.com/article/770616?utm_content=g_1000173381)

掘金小冊:  前端性能優(yōu)化原理與實踐 (https://juejin.cn/book/6844733750048210957)

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