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浏览器是如何通过 defer 与 async 属性，优化页面加载速度的？

 1 year ago
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更新日期: 2022-10-28阅读: 252标签: async分享

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在面试的时候，经常会遇到一道经典的面试题：如何优化网页加载速度？

常规的回答中总会有一条：把 css 文件放在页面顶部，把 js 文件放在页面底部。

那么，为什么要把 js 文件放在页面的最底部呢？

我们先来看下这段代码：

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
  <head>
    <title>Hi</title>
    <script>
        console.log("Howdy ~");
    </script>
    <script src="https://unpkg.com/vue@3.2.41/dist/vue.global.js"></script>
    <script src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/vue-router.global.js"></script>
  </head>
  <body>
    Hello  ~
  </body>
</html>

他的执行顺序是：

  • 在控制台打印：Howdy ~
  • 请求并执行 vue.global.js
  • 请求并执行 vue-router.global.js
  • 在页面中展示：Hello  ~
  • 触发 domContentLoaded 事件
635bd310b0bfa.jpg

浏览器的解析规则是：如果遇到 script 标签，则暂停构建 DOM，转而开始执行 script 标签，如果是外部 script，那么浏览器还需要一直等待其「下载」并「执行」后，再继续解析后面的 HTML。

如果请求并执行「vue.global.js」需要 3 秒，「vue-router.global.js」需要 2 秒，那么页面中的 Hello ~，则至少需要 5 秒以上才会展示出来。

可以看到，script 标签会阻塞浏览器解析 HTML，如果把 script 都放在 head 中，在网络不佳的情况下，就会导致页面长期处于白屏状态。

在很久以前，一般都是将这些外联脚本，放在 body 标签的最后面，确保先解析展示 body 中的内容，然后再一个个请求执行这些外联脚本。

那有没有其他更优雅的解决方案呢？

答案是肯定的，现在 script 标签新增了 2 个属性：defer 和 async，就是为了解决此类问题，提升页面性能的。

script defer

先看一下 MDN 上的解释：

这个布尔属性被设定用来通知浏览器该脚本将在文档完成解析后，触发 DOMContentLoaded 事件前执行。
有 defer 属性的脚本会阻止 DOMContentLoaded 事件，直到脚本被加载并且解析完成。

文档是直接总结了他的特性，我们先看看下面的代码，展开说说细节，加深一下理解。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
  <head>
    <title>Hi</title>
    <script>
      console.log("Howdy ~");
    </script>
    <script defer src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/vue.global.js"></script>
    <script defer src="https://unpkg.com/[email protected]/dist/vue-router.global.js"></script>
  </head>
  <body>
    Hello  ~
  </body>
</html>

他的执行顺序是：

  • 在控制台打印：Howdy ~
  • 在页面中展示：Hello ~
  • 请求并执行 vue.global.js
  • 请求并执行 vue-router.global.js
  • 触发 DOMContentLoaded 事件
635bd317cb6f6.jpg

如果在 script 标签上设置了 defer 属性，那么在浏览器解析到这里时，会默默的在后台开始下载此脚本，并继续解析后面的 HTML，并不会阻塞解析操作。

等到 HTML 解析完成之后，浏览器会立即执行后台下载的脚本，脚本执行完成之后，才会触发 DOMContentLoaded 事件。

看起来还是蛮好理解的吧？咱们再来讨论 2 个小细节：

Q1： 如果 HTML 解析完成之后，设置了 defer 属性的脚本还没下载完成，会怎样？

A1： 浏览器会等脚本下载完成之后，再执行此脚本，执行完成之后，再触发 DOMContentLoaded 事件。

Q2： 如果有多个设置了 defer 属性的脚本，那浏览器会如何处理？

A2： 浏览器会并行的在后台下载这些脚本，等 HTML 解析完成，并且所有脚本下载完成之后，再按照他们在 HTML 中出现的相对顺序执行，等所有脚本执行完成之后，再触发 DOMContentLoaded 事件。

最佳实践：

建议所有的外联脚本都默认设置此属性，因为他不会阻塞 HTML 解析，可以并行下载 JavaScript 资源，还可以按照他们在 HTML 中的相对顺序执行，确保有依赖关系的脚本运行时，不会缺少依赖。

在 SPA 的应用中，可以考虑把所有的 script 标签加上 defer 属性，并且放到 body 的最后面。在现代浏览器中，可以并行下载提升速度，也可以确保在老浏览器中，不阻塞浏览器解析 HTML，起到降级的作用。

注意：

  • defer 属性仅适用于外部脚本，如果 script 脚本没有 src，则会忽略 defer 特性。
  • defer 属性对模块脚本（script type='module'）无效，因为模块脚本就是以 defer 的形式加载的。

script async

按照惯例，先看一下 MDN 上的解释：

对于普通脚本，如果存在 async 属性，那么普通脚本会被并行请求，并尽快解析和执行。
对于模块脚本，如果存在 async 属性，那么脚本及其所有依赖都会在延缓队列中执行，因此它们会被并行请求，并尽快解析和执行。
该属性能够消除解析阻塞的 Javascript。
解析阻塞的 Javascript 会导致浏览器必须加载并且执行脚本，之后才能继续解析。

感觉这段描述的已经蛮清晰了，不过咱们还是先看看下面的代码，展开说说细节，加深一下理解。

<!DOCTYPE html>
<html lang="zh">
  <head>
    <title>Hi</title>
    <script>
      console.log("Howdy ~");
    </script>
    <script async src="https://google-analytics.com/analytics.js"></script>
    <script async src="https://ads.google.cn/ad.js"></script>
  </head>
  <body>
    Hello  ~
  </body>
</html>

他的执行顺序是：

  • 在控制台打印：Howdy ~
  • 并行请求 analytics.js 和 ad.js
  • 在页面中展示：Hello ~

  • 根据网络的实际情况，以下几项会无序执行

    • 执行 analytics.js（下载完后，立即执行）
    • 执行 ad.js（下载完后，立即执行）
    • 触发 DOMContentLoaded 事件（可能在在上面 2 个脚本之前，之间，之后触发）
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浏览器在解析到带有 async 属性的 script 标签时，也不会阻塞页面，同样是在后台默默下载此脚本。当他下载完后，浏览器会暂停解析 HTML，立马执行此脚本。

看起来还是蛮好理解的吧？咱们再来讨论 2 个小细节：

Q1： 如果设置了 async 属性的 script 下载完之后，浏览器还没解析完 HTML，会怎样？

A1： 浏览器会暂停解析 HTML，立马执行此脚本，等执行完之后，再继续解析 HTML。

Q2： 如果有多个 async 属性的 script 标签，那等他们下载完成之后，会按照代码顺序执行吗？

A2： 不会。执行顺序是：谁先下载完成，谁先执行。async 的特点是「完全独立」，不依赖其他内容。

最佳实践：

当我们的项目，需要集成其他独立的第三方库时，可以使用此属性，他们不依赖我们，我们也不依赖于他们。
通过设置此属性，让浏览器异步下载并执行他，是个不错的优化方案。

注意：async 特性仅适用于外部脚本，如果 script 脚本没有 src，则会忽略 async 特性。

defer

  • 不阻塞浏览器解析 HTML，等解析完 HTML 之后，才会执行 script。
  • 会并行下载 JavaScript 资源。
  • 会按照 HTML 中的相对顺序执行脚本。
  • 会在脚本下载并执行完成之后，才会触发 DOMContentLoaded 事件。
  • 在脚本执行过程中，一定可以获取到 HTML 中已有的元素。
  • defer 属性对模块脚本无效。
  • 适用于：所有外部脚本（通过 src 引用的 script）。

async

  • 不阻塞浏览器解析 HTML，但是 script 下载完成后，会立即中断浏览器解析 HTML，并执行此 script。
  • 会并行下载 JavaScript 资源。
  • 互相独立，谁先下载完，谁先执行，没有固定的先后顺序，不可控。
  • 由于没有确定的执行时机，所以在脚本里面可能会获取不到 HTML 中已有的元素。
  • DOMContentLoaded 事件和 script 脚本无相关性，无法确定他们的先后顺序。
  • 适用于：独立的第三方脚本。

另外：async 和 defer 之间最大的区别在于它们的执行时机。

One More Thing

你有没有想过，如果一个 script 标签同时设置 defer 和 async，浏览器会如何处理？

先说结论：从表现形式上来说，async 的优先级比 defer 高，也就是如果同时存在这 2 个属性，那么浏览器将会以 async 的特性去加载此脚本。

这主要分 2 种情况：
如果是「普通脚本」，浏览器会优先判断async属性是否存在，如果存在，则以async特性去加载此脚本，如果不存在，再去判断是否存在defer属性。

如果是「模块脚本」，浏览器会判断async属性是否存在：

  • 如果存在，浏览器会并行下载此模块和他的所有依赖模块，等全部下载完成之后，会立刻执行此脚本。
  • 如果不存在，浏览器也会并行下载此模块和他的所有依赖模块，然后等浏览器解析完 HTML 之后，再执行此脚本。
  • 另外需要注意的是：在模块脚本上设置 defer 属性是无效的。

一图胜千言

最后，用一张图概括一下这两个属性的加载模式吧：

635bd32906801.jpg
  • 为什么浏览器在解析到普通的 script 标签时，必须先执行他？
  • 普通的 script 标签会阻塞浏览器解析 HTML，这会导致什么问题？

本文首发于：https://github.com/mrlmx/blogs/issues/4

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