Preload,Prefetch 和它们在 Chrome 之中的优先级

本文转载@gy134340根据@Addy Osmani的《Preload, Prefetch And Priorities in Chrome》一文所译。如需转载,烦请注明原文出处

今天我们来深入研究一下 Chrome 的网络协议栈,来更清晰的描述早期网络加载(像 <link rel=“preload"><link rel=“prefetch”>)背后的工作原理,让你对其更加了解。

其他文章描述的那样,preload 是声明式的 fetch,可以强制浏览器请求资源,同时不阻塞文档 onload 事件。

Prefetch 提示浏览器这个资源将来可能需要,但是把决定是否和什么时间加载这个资源的决定权交给浏览器。

Preload 将 load 事件与脚本解析过程解耦,如果你还没有用过它,看看 Yoav Weiss 的文章 《Preload: What is it Good For?》。

Preload 在生产环境的成功案例

在我们深入细节之前,下面是上一年发现的使用 proload 并对加载产生积极影响的案例总结:

Housing.com 在对他们的渐进式 Web 应用程序的脚本转用 proload 看到大约缩短了10%的可交互时间

Shopify 在转用 preload 加载字体后在 Chrome 桌面版获得了 50%(1.2s) 的文字渲染优化,这完全解决了他们的文字闪动问题。

左边:使用 preload,右边:不使用 preload视频

使用<link rel=”preload”> 加载字体。

Treebo,印度最大的旅馆网站之一,在 3G 网络下对其桌面版试验,在对其顶部图片和主要的 Webpack 打包文件使用 preload 之后,在首屏绘制和可交互延迟分别减少了 1s

同样的,在对自己的渐进式 Web 应用程序主要打包文件使用 preload 之后,Flipkart 在路由解析之前 节省了大量的主线程空闲时间(在 3G 网络下的低性能手机下)。

上面:未使用 preload,下面:使用 preload

Chrome 数据保护团队在对脚本和 CSS 样式表使用 preload 之后,发现页面首次绘制时间获得平均 12% 的速度提升

对于 prefetch ,它被广泛使用,在 Google 我们仍用它来获取可以加快 搜索结果页面 的渲染的关键资源。

Preload 在很多大型网站都有实际应用,这点你在接下来的文章里也可以看到,让我们来仔细探讨下网络协议栈实际上是如何对待 preloadprefetch 的。

什么时候该用 <link rel=”preload”> ? 什么时候又该用 <link rel=”prefetch”> ?

对于当前页面很有必要的资源使用 preload,对于可能在将来的页面中使用的资源使用 prefetch

preload 是对浏览器指示预先请求当前页需要的资源(关键的脚本,字体,主要图片)。

prefetch 应用场景稍微又些不同 —— 用户将来可能在其他部分(比如视图或页面)使用到的资源。如果 A 页面发起一个 B 页面的 prefetch 请求,这个资源获取过程和导航请求可能是同步进行的,而如果我们用 preload 的话,页面 A 离开时它会立即停止。

使用 preloadprefetch,我们有了对当前页面和将来页面加载关键资源的解决办法。

<link rel="preload"><link rel="prefetch"> 的缓存行为

Chrome 有四种缓存: HTTP 缓存,内存缓存,Service Worker 缓存和 Push 缓存。preloadprefetch 都被存储在 HTTP 缓存中。

当一个资源被 preload 或者 prefetch 获取后,它可以从 HTTP 缓存移动至渲染器的内存缓存中。如果资源可以被缓存(比如说存在有效的cache-controlmax-age),它被存储在 HTTP 缓存中可以被现在或将来的任务使用,如果资源不能被缓存在 HTTP 缓存中,作为代替,它被放在内存缓存中直到被使用。

Chrome 对于 preloadprefetch 的网络优先级?

下面是在 Blink 内核的 Chrome 46 及更高版本中不同资源的加载优先级情况( Pat Meenan

preloadas 或者用 type 属性来表示他们请求资源的优先级(比如说 preload 使用 as="style" 属性将获得最高的优先级)。没有 as 属性的将被看作异步请求,Early意味着在所有未被预加载的图片请求之前被请求(late意味着之后),感谢 @Paul Irish 更新这张关于开发者工具以及网络层上各种请求优先级的表。

我们来谈一下这张表。

脚本根据它们在文件中的位置是否异步、延迟或阻塞获得不同的优先级:

  • 网络在第一个图片资源之前阻塞的脚本在网络优先级中是中级
  • 网络在第一个图片资源之后阻塞的脚本在网络优先级中是低级
  • 异步/延迟/插入的脚本(无论在什么位置)在网络优先级中是很低级

图片(视口可见)将会获得相对于视口不可见图片(低级)的更高的优先级(中级),所以某些程度上 Chrome 将会尽量懒加载这些图片。低优先级的图片在布局完成被视口发现时,将会获得优先级提升(但是注意已经在布局完成后的图片将不会更改优先级)。

preload 使用 as 属性加载的资源将会获得与资源 type 属性所拥有的相同的优先级。比如说,preload as="style" 将会获得比 as=“script” 更高的优先级。这些资源同样会受内容安全策略的影响(比如说,脚本会受到其 src 属性的影响)。

不带 as 属性的 preload 的优先级将会等同于异步请求。

如果你想了解各种资源加载时的优先级属性,从开发者工具的 Timeline/Performance 区域的 Network 区域都能看到相关信息:

在 Network 面板下的Priority部分:

当页面 preload 已经在 Service Worker 缓存及 HTTP 缓存中的资源时会发生什么?

这就要说看情况了,但通常来说,会是比较好的情况 —— 如果资源没有超出 HTTP 缓存时间或者 Service Worker 没有主动重新发起请求,那么浏览器就不会再去请求这个资源了。

如果资源在 HTTP 缓存( Service Worker 缓存和网络中),那么 preload 将会获得一次缓存命中。

这将会浪费用户的带宽吗?

**用preloadprefetch情况下,如果资源不能被缓存,那么都有可能浪费一部分带宽。

没有用到的 preload 资源在 Chrome 的 console 里会在 onload 事件 3s 后发生警告。

原因是你可能为了改善性能使用 preload 来缓存一定的资源,但是如果没有用到,你就做了无用功。在手机上,这相当于浪费了用户的流量,所以明确你要 preload 对象。

什么情况会导致二次获取?

preloadprefetch 是很简单的工具,你很容易不小心二次获取

不要用 prefetch 作为 preload 的后备,它们适用于不同的场景,常常会导致不符合预期的二次获取。使用 preload 来获取当前需要任务否则使用 prefetch 来获取将来的任务,不要一起用。

不要指望 preloadfetch() 配合使用,在 Chrome 中这样使用将会导致二次的下载。这并不只发生在异步请求的情况我们有一个关于这个问题公开的 bug

preload 使用 as 属性,不然将不会从中获益。

如果你对你所 preload 的资源使用明确的 as 属性,比如说,脚本,你将会导致二次获取

preload 字体不带 crossorigin 也将会二次获取! 确保你对 preload 的字体添加 crossorigin 属性,否则他会被下载两次,这个请求使用匿名的跨域模式。这个建议也适用于字体文件在相同域名下,也适用于其他域名的获取(比如说默认的异步获取)。

存在 intergrity 属性的资源不能使用 preload 属性(目前)也会导致二次获取。链接元素的 integrity 属性目前还没有被支持,目前有一个关于它的开放issue,这意味着存在 integrity 的元素将会丢弃 preload 的资源。往宽了讲,这会导致重复的请求,你需要在安全和性能之间作出权衡。

最后,虽然它不会导致二次获取,还是有下面的建议:

不要 preload 所有东西! 作为替代的,用 preload 来告诉浏览器一些本来不能被提早发现的资源,以便提早获取它们。

我应当在页面头部加载所有的资源文件吗?有什么建议比如说限制“只加载6个文件”?

这是工具而不是规则的好例子。你 preload 的文件数量取决于加载其他资源时网络内容、用户的带宽和其他网络状况。

尽早 preload 页面中可能需要的文件,对于脚本文件,preload 关键打包文件很有用因为它将加载与执行分离开来,script async不好因为它会阻塞 windowonload 事件。你可以尽早加载图片、样式、字体和媒体资源。大部分的 —— 最重要的是,你作为作者是可以清晰的知道哪些东西是页面目前需要的。

prefetch 有哪些你需要知道的魔法属性吗?当然

在 Chrome 中,如果用户从一个页面跳转到另一个页面,prefetch 发起的请求仍会进行不会中断。

另外,prefetch 的资源在网络堆栈中至少缓存 5 分钟,无论它是不是可以缓存的。

我在 JS 中使用自定义的 preload,它跟原本的 rel="preload" 或者 preload 头部有什么不同?

preload 将资源获取与执行解耦,像这样,preload 在标记中声明以被 Chrome preload 扫描器扫描。这意味着,在许多案例中,在 HTML 解析器获取到标签之前,preload 就会被获取(用它声明的优先级)。这将会比自定义的 preload 更加强大。

等一下,我不是可以用 HTTP/2 的服务器推送来代替 preload 吗?

当你知道资源加载的正确顺序时使用推送,用 service worker 来拦截那些可能需要会导致二次获取的资源请求,用 preload 来加快第一个请求的开始时间 —— 这对所有的资源获取都有用。

再次说一下,这都要看情况,我们试想一下位 Google Play 商店做购物车,对于一个向购物车的请求:

preload 来加载页面的主要的模块需要浏览器等待 play.google.com/cart 有效载荷以便 preload扫描器发现依赖,但这之后会浸透网络管道可以更好的像资源发起请求,这可能不是最理想的冷启动,但对于高速缓存和带宽的后续请求非常友好。

使用 HTTP/2 的服务器推送,当请求 play.google.com/cart 我们可以快速浸透网络管道,但如果资源已经在 HTTP 或者 Service Worker 缓存中的话我们就浪费了带宽,两种方法都需要做出权衡。

虽然推送很有效,但它不像 preload 那样对所有的情况都适应。

preload 利于下载与执行的解耦,多亏其对文档 onload 事件的支持我们现在可以控制其加载完毕后的事件,获取 JS 包文件在空闲快执行或者获取 CSS 模块在正确的时间点执行,可以说是非常强大的。

推送不能用于第三方资源的内容,通过立即发送资源,它还有效地缩短浏览器自身的资源优先级情况。在你明确的知道在做什么时,这应该会提高你的应用性能,如果不是很清晰的话,你也许会损失掉部分的性能。

preload HTTP 头是什么?跟 preload 标签有什么不同?又跟 HTTP/2 服务器推送有什么不同?

跟其他链接不同,preload 链接即可以放在 HTML 标签里也可以放在 HTTP 头部(preload HTTP 头//w3c.github.io/preload/#server-push-http-2),每种情况下,都会直接使浏览器加载资源并缓存在内存里,表明页面有很高的可能性用这些资源并且不想等待 preload 扫描器或者解析器去发现它。

当金融时报在它们的网站使用 preload HTTP 头时,他们节约了大约 1s 的显示片头图片时间。

下面的:使用 preload,上面:使用 preload。在 3G 网络下的 Moto G4 测试。

原来:www.webpagetest.org/result/1703…,之后: www.webpagetest.org/result/1703…。你可以使用两种形式的 preload,但应当知道很重要的一点:根据规范,许多服务器当它们遇到 preload HTTP 头会发起 HTTP/2 推送,HTTP/2 推送的性能影响不同于普通的预加载,所以你要确保没有发起不必要的推送。

你可以使用 preload 标签来代替 preload 头以避免不必要的推送,或者在你的 HTTP 头上加一个 nopush 属性。

我怎样检测 link rel=preload 的支持情况呢?

用下面的代码段可以检测<link rel=”preload”>是否被支持:

const preloadSupported = () => {
    const link = document.createElement('link');
    const relList = link.relList;
    if (!relList || !relList.supports)
        return false;
    return relList.supports('preload');
};

FilamentGroup 也有一个 preload 检测器 ,作为他们的异步 CSS 加载库 loadCSS 的一部分。

你可以让 preload的 CSS 样式表立即生效吗?

当然,preload 支持基于异步加载的标记,使用 <link rel=”preload”> 的样式表使用 onload 事件立即应用到文档:

<link rel="preload" href="style.css" onload="this.rel=stylesheet">

更多相关的例子,看一下 Yoav Weiss 很棒的使用实例

preload 还有哪些更广泛的应用?

根据 HTTPArchive,很多网站应用 <link rel=”preload”>加载字体,包括 Teen Vogue 和以上提到的其他网站:

其他一些网站,比如 LifeHacker 和 JCPenny 用 FilamentGroup 的 loadCSS 来异步加载 CSS:

有越来越多的渐进式 Web 应用程序(比如 Twitter.com 移动端, Flipkart 和 Housing)使用它来加载当前链接需要的脚本:

基本的观点是要保持高粒度而不是单片,所以任何应用都可以按需加载依赖或者预加载资源并放在缓存中。

当前浏览器对 preloadprefetch 的支持度?

根据 CanIUse 在 Safari Tech Preview的调查看,<link rel="preload"> 大约有 50% 的支持度<link rel="prefetch"> 大约有 70% 的支持度

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