性能报告之HTML5 性能测试报告

1. 引言
   1.1. 编写目的
   HTML5 作为当前“最火”的跨平台、跨终端(硬件)开发语言，越来越受到前端开发者 的重视，无论是 PC 端还是当前“火热”的移动端，其前端开发人员的占比均越来越高。此 消彼长，HTML5 开发者的增加自然导致 WPF / Flex / QT 等前端技术开发人员的缩减。为了 解决前端“跨平台”的问题，并应对开发人员稀缺的窘境，我们迫切的需要选择或更换新的 技术路线，而 HTML5 当为首选。本次测试目的是为了验证使用 HTML5 作为前端技术路线，能 否满足大屏(高分辨率，超过 8K)可视化的展示需求。
   1.2. 测试背景
   由于 WPF 技术越来越边缘化，开发人员越来越少，成本越来越高，为了以后产品的升级 换代，我们迫切需要寻找主流前端技术的替代品。目前来看HTML5技术可能是未来前端技术 的主流，其对于移动端、桌面端、还有三维方面都具有良好的兼容性。
   1.3. 测试目标
    测试各大主流浏览器，当图形工作站的输出分辨率超过8K时能否正常的显示WEB页面， 并流畅的显示动画效果。
    测试各大主流浏览器对脚本语言(JAVASCRIPT)的解析性能。
    测试各大主流浏览器对HTML5特性的支持程度。
    综合考虑上述因素选择最佳浏览器进行测试，得出结论:能否满足大屏展示需求。
   1.4. 专业术语

2. 测试环境
   为了保证测试结果的有效性，结合现有的硬件资源，选取三台机器作为本次测试的硬件
   环境，分别包含一台笔记本、一台台式机、一台图形工作站。
   2.1. 笔记本配置
   类型 规格
   内存 16GB
   显卡 NVIDIA GTX1050 4GB
   CPU INTEL I7-7700HQ 2.8GHZ 4 核心
   分辨率 1920 x 1080(2K)
   操作系统 Windows 10 专业版

2.2. 台式机配置
类型 规格
内存 32GB
显卡 AMD WX5100 8GB
CPU INTEL I7-7700 3.6GHZ 4 核心
分辨率3840 x 2160(4K)
操作系统 Windows 10 专业版

2.3. 图形工作站配置

类型 规格
内存 64GB
显卡 AMD FirePro W9000 6GB
CPU E5-2643 V4 3.4GHZ 6 核心
分辨率 7680 x 3240(8K)
操作系统 Windows 8.1 专业版

3. 浏览器选型
   选择浏览器最主要的是选择浏览器内核，通常所说的浏览器内核是指渲染引擎 (Rendering Engine)，除此之外，浏览器内核还包含一个非常重要的部分——脚本(JS) 解析引擎，二者共同决定了网页加载和显示的性能。
   目前主流的浏览器内核有四种，分别是:Trident、Webkit、Gecko、Presto。其代表浏 览器分别为:Microsoft Edge / IE(微软浏览器)、Safari(苹果浏览器) / Chrome(谷 歌浏览器)、Firefox(火狐浏览器)、Opera(欧朋浏览器)。国产浏览器均是基于上述浏 览器内核开发，本次浏览器选型中不考虑国产浏览器。另外，因 Windows10 操作系统并未普 及，本次测试不包含 Microsoft Edge 浏览器。
   说明:本次测试使用的浏览器均为当前最新版本。
   3.1. 专业网站测试3.1.1. Html5 兼容性测试
   以下是 Html5 权威测试网站对各大主流浏览器的测试结果，评分的分值代表了浏览器 对 Html5 特性的支持程度，分值越高兼容性越好，网站地址:http://html5test.com。
   根据该权威网站的测试结果:Chrome57 对 Html5 特性的兼容性最好;其后依次是 Opera，Firefox，Edge，Ssfari。IE11 作为最后的 IE 版本，对 Html5 的兼容性只有 312 分，大量的Html5 新特性在 IE11 中并不支持。考虑到尽可能的提升大屏展示系统的性能和视觉效果，
   浏览器对 Html5 特性支持的越多对开发帮助越大，越能节省工时。
   根据该权威网站对各大主流浏览器的评分记录，随着时间的推移，各大浏览器对 Html5特性的支持越来越完善，因此我们可以合理的预期:Html5 在未来几年可能会成为所有浏览 器的支持标准，所有的 Html5 规范均会得到各大浏览器的支持。
   根据该网站对各大浏览器对 Html5 的兼容性统计(评分)，我们可以得出结论:
    Chrome57:对Html5的兼容性最好。
    Opera45:对Html5的兼容性其次。
    FireFox53:对Html5的兼容性第三。
    Edge15:对Html5的兼容性第四。
    Safari10.1:对Html5的兼容性第五。
    IE11:对Html5的兼容性最差。
   结论:从 Html5 的兼容性角度考虑，首选 Chrome 浏览器，其次是 Opera 浏览器。
   3.1.2. Canvas 绘图性能测试测试发现在禁用硬件加速的情况下，Chrome、Opera、Firefox、Safari、IE 均无法绘
   制 7680 x 3240 分辨率的页面，浏览器表现出页面显示不全的现象，纯软件绘制时 CPU 利用率非常高，达到 80%以上。根据现场的图形工作站配置，显卡都具备硬件加速功能，所以本 次测试均在启用硬件加速的条件下进行。
   结论:未启用硬件加速时，所有浏览器均无法使用 Canvas 绘制 7680 x 3240 分辨率的页面， 使用软件绘制时 CPU 利用率高达 80%以上。

为了测试浏览器的绘图性能，使用微软开发的性能测试网页进行测试，该网页能保证全 屏刷新，并能实时统计网页渲染的 FPS，对比各大浏览器在相同 FPS 的条件下能支持的对象 数量，渲染的对象越多，浏览器的绘图性能越好。网站地址:https://testdrive-archive.azu...
保证刷新频率为 60FPS，测试结果如下:
 Firefox:3300–3500个对象，CPU利用率8%-9%，内存150MB。
 Chrome:2300-2500个对象，CPU利用率10%-12%，内存150MB。
 Opera:2000–2100，CPU利用率10%-11%，内存200MB。
 Safari:在Windows系统下无法正常的渲染页面，表现出卡顿，页面显示不全的现象。
 IE11:650-700个对象，CPU利用率3%-3.5%，内存160MB。
结论:从绘图性能角度考虑，首选 Firefox 浏览器，其次是 Chrome 浏览器。
3.1.3. JA V ASCRIPT 脚本解析性能测试
浏览器对脚本(JAVASCRIPT)的解析与分辨率无关，为避免分辨率对解析结果产生影 响，实际测试过程中，浏览器分辨率均被设置为:7680 x 3240。测试原理是执行多个复杂的 算法，每个算法代码行数不同，测试网站地址:http://chrome.360.cn/test/v8/... 试结果截图，实际测试过程中，反复测试多次，并多次重启浏览器测试，在同一台机器上测 试结果相差不大，最终分值越高，脚本解析性能越好。
 Firefox浏览器:测试过程中CPU持续在8%-10%。

 Chrome浏览器:测试过程中CPU持续在8%-10%。

 Opera浏览器:测试过程中CPU持续在8%-10%。

 IE浏览器:测试过程中CPU持续在9%-11%。

 Safari:测试过程中CPU持续在8%-10%。

结论:从脚本解析性能角度考虑，首选 Firefox 浏览器，其次是 Chrome 浏览器。
3.2. 浏览器选型结论
综合考虑浏览器在各方面的性能，Firefox 在绘图渲染和脚本解析方面性能最高，结合 对 Html5 的兼容性考虑，本次测试过程选择 Firefox 和 Chrome 两种浏览器进行测试。本文 后面的测试结果均表示在 Firefox 和 Chrome 的最新版本下的测试结果。

4. CHART 选型
   本次测试选取当前最流行的三种 CHART 进行对比，它们分别是 Anychart，Highcharts，
   Echarts。
   4.1.CHART 功能和易用性对比
   

4.2.CHART 性能对比
因无法精确计算出图表控件渲染图形所消耗的时间，只能使用计时器或者秒表大致估算出渲染时间，为保证测试的严谨性，测试结果统一使用“估算时间”进行比较。
4.2.1 8K 分辨率下的 CHART 绘图性能

上图是在相同分辨率下，三种图表绘制不同数据量时的估算时间对比，横轴表示数据量， 纵轴表示渲染的估算时间(单位:毫秒)。从图中可以看出，当数据量越多时，echart 的 性能最好，Anychart 在 1 万条数据时无法显示，hightchart 在 1w 条数据时用时 25 秒显示 出来。虽然实际使用时出现万级数据量的情况较为少见，但我们也不得不考虑。
结论:在 8K 分辨率下，当数据量低于 1 万时，Highchart 绘图性能最好，Anychart 绘图性 能最差;当数据量高于 1 万时，EChart 绘图性能最好。

上图是在相同分辨率下，三种图表绘制不同的图形个数的估算时间对比，横轴表示图形 个数，纵轴表示渲染时间(单位:毫秒)。从图中可以看出，图形个数对渲染时间有一定的 影响，当页面中使用 10 个以上的图形时，Highchart 性能最好，EChart 其次。
结论:在 8K 分辨率下，当图形数量大于 10 个时，Highchart 绘图性能最好，Anychart 绘图 性能最差。
4.2.2 4K 分辨率下的 CHART 绘图性能

上图是在 4K 分辨率下，三种图表绘制不同数据量的估算时间对比，横轴表示数据量， 纵轴表示渲染时间。
结论:在 4K 分辨率下，当数据量低于 1 万时，Highchart 绘图性能最好，EChart 其次;当数据量超过 1 万时，Highchart 和 Anychart 无法显示。

上图是在 4K 分辨率下，三种图表绘制不同的图形个数的估算时间对比，横轴表示图形 个数，纵轴表示渲染时间。
结论:在 4K 分辨率下，当图形个数超过 10 个时，EChart 绘图性能最好;Highchart 其次; Anychart 性能最差。
4.3.CHART 选型结论
根据 8K、4K 两种分辨率下的图表性能对比，综合其他因素(易用性，是否收费等)考
虑，选择 EChart 作为本次图表测试控件。本次测试使用 EChart 的最新版本 3.7.2。

5. EChart 数据量测试
   5.1. 8K 分辨率下的数据量测试
   本测试在图形工作站上进行，配置信息如下:
    总分辨率:7680 x 3240
    拼接屏:3x4，共12块屏
    单屏分辨率:1920 x 1080
    EChart 图表大小:1920 x 1080
   5.1.1. 单屏刷新测试
   以下为 8K 分辨率下，刷新单屏(1920 x 1080)EChart 图表数据的测试时间，时间单
   位:毫秒。
   
   以上测试时间为程序自动计算得到，取多次测试结果的平均值作为最终记录结果。实际 单屏刷新时间应加上浏览器的渲染时间，渲染时间随点数的增加而增加，当单个 EChart 图 表的点数大于 5000 点时，渲染时间在 1 秒左右，因此上述时间加上浏览器的实际渲染时间 才为最终的单屏刷新时间。
   多次测试后发现，当EChart单个图表的数据大于1万时，整个页面的加载速度非常慢， 因此当单个图表的曲线数量大于 6 条，且单条曲线的点数大于 2000 时，未计算单屏的刷新 时间。
   结论:
    在8K的分辨率下，单屏(1920x1080)的刷新时间随EChart点数的增加而增加，呈 正相关趋势。
    当单个EChart图表的点数大于10000时，单屏页面的刷新时间大于1.5秒。 在相同的点数下，EChart使用的曲线越多，性能越高，单屏刷新时间越短。
   5.1.2. 全屏刷新测试
   以下为 8K 分辨率下，刷新全屏(7680 x 3240)所有 EChart 图表的测试时间，时间单 位:秒。
   
   以上测试时间为程序自动计算得到，实际全屏刷新时间应加上浏览器的渲染时间，渲染 时间随 EChart 点数的增加而增加，当单个 EChart 图表的点数大于 5000 点时，渲染时间在 1秒左右，因此上述时间加上浏览器的实际渲染时间才为最终的全屏刷新时间。
   多次测试后发现，当EChart单个图表的数据大于1万时，整个页面的加载速度非常慢， 因此当单个图表的曲线数量大于 6 条，且单条曲线的点数大于 2000 时，未计算单屏的刷新 时间。
   结论:
    在8K分辨率下，全屏(7680x3240)的刷新时间随EChart点数的增加而增加，呈正 相关趋势。
    当EChart单个图表的的点数大于5000点时，全屏页面的刷新时间大于5秒。 在相同的点数下，EChart使用的曲线越多，性能越高，全屏刷新的时间越短。
6. 动效测试
   6.1.8K 分辨率下的动画测试
   当单个 EChart 图表(1920 x 1080)的点数大于 2000 点时，在 8K 的分辨率下刷新单屏 无法显示动画效果。
   当单个 EChart 图表(1920 x 1080)的点数大于 500 点时，在 8K 的分辨率下刷新全屏， 无法显示动画效果。
7. 测试结论汇总
   本次测试过程中所使用的程序框架均为当前最新版本，版本清单如下:
    jquery:3.2.1
    echart:3.7.2
    firefox:56.0.1
    chrome:62.0.3202.62
    48.0
   本次测试得到如下结论:
    在当前的硬件性能下，使用Html5开发的WEB页面能在8K的分辨率下正常显示。
    使用Html5作为WEB页面的开发语言时，所使用的浏览器必须支持硬件加速，图形工作站必须配备支持加速的显卡。
    使用EChart作为WEB页面的主要图表控件时，单个图表控件的数据量最好不超过5000点，当单个图表的点数超过 2000 点时，应禁用动画效果。
    WEB页面应采用局部刷新的方式进行数据更新，避免全屏刷新。
    当页面元素较多时，应避免执行全屏动画。
    动画效果所影响的区域面积越小，动画效果越流畅。
    当单个EChart图表的点数超过2000点时，无法显示动画效果。
8. 风险评估
   本次测试过程中未测试图片资源，网络请求等对WEB页面的性能影响，当WEB页面中使 用大量的图片时，是否会对页面刷新或图表的重绘造成性能影响，不得而知。
   当前的硬件配置支持浏览器显示 8K 的页面较为勉强，页面的开发者需要对 WEB 页面的 性能点非常了解，否则对 WEB 页面的性能优化将会耗费大量的开发时间。
   当整屏画面的数据量大于 10 万点时，页面加载或刷新过程可能非常慢(大于 10 秒)， 对性能要求较高的项目需要慎重考虑。
   可能遇到无法突破的性能瓶颈，尤其在动画特效方面。
9. 参考资料
   1、 SVG与Canvas如何选择:https://msdn.microsoft.com/zh...
   

2、如何为您的网站在 Canvas 和 SVG 之间做出选择:https://msdn.microsoft.com/zh...

3、介绍 Chrome 的硬件加速机制:
http://www.chromium.org/devel...
-in-chrome。
4、从 GPU 诞生说起:AMD 统一渲染架构回顾及展望:
http://news.mydrivers.com/1/1...
5、显卡帝详解显卡全参数:
http://vga.zol.com.cn/227/227...