首屏时间，你说你优化了，那你倒是计算出给给我看啊！

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Sunshine_Lin
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    前言

    大家好，我是林三心，用最通俗易懂的话讲最难的知识点是我的座右铭，基础是进阶的前提是我的初心

    背景

    当我们在做项目的性能优化的时候，优化首屏时间是一个避不过去的优化方向，但是又有多少人想过这两个东西的区别呢：

    • 白屏时间
    • 首屏时间

    并且这两个时间的计算方式又有什么区别呢？接下来我就给大家讲一下吧！

    白屏时间

    是什么？

    白屏时间指的是：页面开始显示内容的时间。也就是：浏览器显示第一个字符或者元素的时间

    怎么算？

    我们只需要知道浏览器开始显示内容的时间点，即页面白屏结束时间点即可获取到页面的白屏时间。

    因此，我们通常认为浏览器开始渲染 <body> 标签或者解析完 <head> 标签的时刻就是页面白屏结束的时间点。

    • 浏览器支持 performance.timing 

      <head>
<title>Document</title>
</head>
<script type="text/javascript">
// 白屏时间结束点
var firstPaint = Date.now()
var start = performance.timing.navigationStart
console.log(firstPaint - start)
</script>

    • 浏览器不支持 performance.timing 

      <head>
<title>Document</title>
<script type="text/javascript">
  window.start = Date.now();
</script>
</head>
<script type="text/javascript">
// 白屏时间结束点
var firstPaint = Date.now()
console.log(firstPaint - window.start)
</script>

      首屏时间

      是什么？

      首屏时间是指用户打开网站开始，到浏览器首屏内容渲染完成的时间。对于用户体验来说，首屏时间是用户对一个网站的重要体验因素。

    为什么不直接用生命周期？

    有些小伙伴会说：为啥不直接在App.vue的 mounted 生命周期里计算时间呢？大家可以看看，官网说了 mounted 执行并不代表首屏所有元素加载完毕，所以 mounted 计算出来的时间会偏短。

    为什么不直接用nextTick？

    nextTick 回调的时候，首屏的DOM都渲染出来了，但是计算 首屏时间 并不需要渲染所有DOM，所以计算出来的时间会偏长

    怎么算？

    我们需要利用 MutationObserver 监控DOM的变化，监控每一次DOM变化的分数，计算的规则为：
    (1 + 层数 * 0.5)，我举个例子：

    <body>
    <div>
      <div>1</div>
      <div>2</div>
    </div>
</body>

    以上DOM结构的分数为：

    1.5 + 2 + 2.5 + 2.5 = 8.5(分)

    其实在首屏的加载中，会涉及到DOM的增加、修改、删除，所以会触发多次 MutationObserver ，所以会统计出不同阶段的score，我们把这些score存放在一个数组 observerData 中，后面大有用处

    首屏时间实践

    现在我们开始计算首屏时间吧！

    前置准备

    • index.html：html页面

      <!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head> </head>
<body>
  <div>
    <div>
      <div>1</div>
      <div>2</div>
    </div>
    <div>3</div>
    <div>4</div>
  </div>
  <ul id="ulbox"></ul>
</body>
<script src="./computed.js"></script>
<script src="./request.js"></script>
</html>

    • computed.js ：计算首屏时间的文件

      const observerData = []

let observer = new MutationObserver(() => {
// 计算每次DOM修改时，距离页面刚开始加载的时间
const start = window.performance.timing.navigationStart
const time = new Date().getTime() - start

const body = document.querySelector('body')
const score = computedScore(body, 1)
// 加到数组 observerData 中
observerData.push({
  score,
  time
})
})
observer.observe(
document, {
  childList: true,
  subtree: true
}
)

function computedScore(element, layer) {
let score = 0
const tagName = element.tagName
// 排除这些标签的情况
if (
  tagName !== 'SCRIPT' &&
  tagName !== 'STYLE' &&
  tagName !== 'META' &&
  tagName !== 'HEAD'
) {
  const children = element.children
  if (children && children.length) {
    // 递归计算分数
    for (let i = 0; i < children.length; i++) {
      score += computedScore(children[i], layer + 1)
    }
  }

  score += 1 + 0.5 * layer
}
return score
}

    • request.js ：模拟请求修改DOM

      // 模拟请求列表
const requestList = () => {
return new Promise((resolve) => {
  setTimeout(() => {
    resolve(
      [1, 2, 3,
        4, 5, 6,
        7, 8, 9
      ]
    )
  }, 1000)
})
}

const ulbox = document.getElementById('ulbox')

// 模拟请求数据渲染列表
const renderList = async () => {
const list = await requestList()
const fragment = document.createDocumentFragment()
for (let i = 0; i < list.length; i++) {
  const li = document.createElement('li')
  li.innerText = list[i]
  fragment.appendChild(li)
}
ulbox.appendChild(fragment)
}

// 模拟对列表进行轻微修改
const addList = async () => {
const li = document.createElement('li')
li.innerText = '加上去'
ulbox.appendChild(li)
}

(async () => {
// 模拟请求数据渲染列表
await renderList()
// 模拟对列表进行轻微修改
addList()
})()

    observerData

    当我们一切准备就绪后运行代码，我们获得了 observerData ，我们看看它长什么样？

    计算首屏时间

    我们怎么根据 observerData 来计算首屏时间呢？我们可以这么算：下次分数比上次分数增加幅度最大的时间作为首屏时间

    很多人会问了，为什么不是取最后一项的时间来当做首屏时间呢？大家要注意了：首屏并不是所有DOM都渲染，我就拿刚刚的代码来举例吧，我们渲染完了列表，然后再去增加一个li，那你是觉得哪个时间段算是首屏呢？应该是渲染完列表后算首屏完成，因为后面只增加了一个li，分数的涨幅较小，可以忽略不计

    所以我们开始计算吧：

    const observerData = []

let observer = new MutationObserver(() => {
  // 计算每次DOM修改时，距离页面刚开始加载的时间
  const start = window.performance.timing.navigationStart
  const time = new Date().getTime() - start
  const body = document.querySelector('body')
  const score = computedScore(body, 1)
  observerData.push({
    score,
    time
  })

  // complete时去调用 unmountObserver
  if (document.readyState === 'complete') {
    // 只计算10秒内渲染时间
    unmountObserver(10000)
  }
})
observer.observe(
  document, {
    childList: true,
    subtree: true
  }
)

function computedScore(element, layer) {
  let score = 0
  const tagName = element.tagName
  // 排除这些标签的情况
  if (
    tagName !== 'SCRIPT' &&
    tagName !== 'STYLE' &&
    tagName !== 'META' &&
    tagName !== 'HEAD'
  ) {
    const children = element.children
    if (children && children.length) {
      // 递归计算分数
      for (let i = 0; i < children.length; i++) {
        score += computedScore(children[i], layer + 1)
      }
    }

    score += 1 + 0.5 * layer
  }
  return score
}

// 计算首屏时间
function getFirstScreenTime() {
  let data = null
  for (let i = 1; i < observerData.length; i++) {
    // 计算幅度
    const differ = observerData[i].score - observerData[i - 1].score
    // 取最大幅度，记录对应时间
    if (!data || data.rate <= differ) {
      data = {
        time: observerData[i].time,
        rate: differ
      }
    }
  }
  return data
}

let timer = null

function unmountObserver(delay) {
  if (timer) return
  timer = setTimeout(() => {
    // 输出首屏时间
    console.log(getFirstScreenTime())
    // 终止MutationObserver的监控
    observer.disconnect()
    observer = null
    clearTimeout(timer)
  }, delay)
}

    计算出首屏时间 1020ms

    总结

    我这个计算方法其实很多漏洞，没把删除元素也考虑进去，但是想让大家知道计算首屏时间的计算思想，这才是最重要的，希望大家能理解这个计算思想

    结语

    我是林三心，一个热心的前端菜鸟程序员。如果你上进，喜欢前端，想学习前端，那咱们可以交朋友，一起摸鱼哈哈，摸鱼群，加我请备注【思否】

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