前端面試題：如何做性能優化？

#頭條創作挑戰賽#

前端面試最常見但是也最不好回答的一個問題：如何做性能優化？

為什麼？

題目問得很寬泛：性能+優化（具體什麼性能？渲染展示、加載、伺服器響應？優化的手段和方式很多，開發的全鍊路和各個階段都可以涉及）。

是以，這個問題既能考察出面試者的技術廣度，也可以考察出面試者的技術深度來。

那麼本文将嘗試盡可能寬泛和深入的來回答下這個問題。

性能優化要做什麼？

首先，需要确定目前的業務場景和系統架構。

業務場景，例如電商詳情頁面、交易付款頁面；面試視訊頁面；直播頁面等等。

系統架構，例如手機app、移動站點、PC站點等等。

抽象來說，可以分成：

• 用戶端：手機App或者頁面
• 網絡層：CDN、HTTP/HTTPS、RPC、網關服務等
• 服務端：Java、Node.js、PHP等伺服器
• 資料層：Redis、MongoDB、MySql等

對用戶端進行性能優化：

• 原生應用
• Hybrid應用
• HTML頁面

原生應用性能優化：

啟動時間過長：

應用啟動時間是使用者體驗的重要名額，如果啟動時間過長，會讓使用者感覺應用響應較慢。優化建議：

• 減少啟動時的初始化工作，隻加載必要的資源。
• 使用冷啟動和熱啟動時的差異，優先加載核心功能和界面。
• 考慮使用啟動畫面來給使用者一個即時的回報。

卡頓和掉幀：

當應用界面出現卡頓或掉幀，使用者會感到操作不流暢。優化建議：

• 将耗時操作放到背景線程執行，避免主線程阻塞。
• 使用硬體加速和動畫優化來提高界面繪制性能。
• 減少不必要的布局和繪制操作。

記憶體洩漏：

記憶體洩漏會導緻應用占用過多記憶體，可能引起應用崩潰或被系統終止。優化建議：

• 定期檢查和釋放不再使用的對象和資源。
• 使用記憶體分析工具來定位記憶體洩漏問題。

過度繪制：

過度繪制是指在每一幀中進行多餘的繪制操作，浪費了系統資源。優化建議：

• 使用Hierarchy Viewer工具來檢查視圖層次結構，避免重疊繪制。
• 優化布局和繪制操作，減少不必要的繪制。

網絡性能問題：

網絡請求過多或網絡請求過慢會影響應用的性能和使用者體驗。優化建議：

• 合并多個網絡請求為一個，減少請求次數。
• 使用緩存技術，減少重複的網絡請求。
• 使用GZIP等壓縮技術來減小網絡傳輸資料量。

電量消耗過高：

應用的電量消耗是使用者關注的一個重點。優化建議：

• 減少背景任務和定時任務的頻率和耗時。
• 使用Doze模式和應用待機來降低應用在背景的能耗。

資源浪費：

使用過多的資源會占用裝置存儲和帶寬。優化建議：

• 壓縮圖檔和音頻資源，減小應用安裝包的大小。
• 使用WebP格式代替PNG或JPEG格式的圖檔，可以減少圖檔大小。

Hybrid應用性能優化：

Hybrid應用是指同時使用Web技術（HTML、CSS、JavaScript等）和原生代碼（通常是通過WebView或類似元件加載Web頁面）開發的移動應用。性能優化對于Hybrid應用尤為重要，因為它們需要在Web視圖和原生代碼之間進行互動，同時需要處理兩種不同的技術棧。以下是針對Hybrid應用的性能優化建議：

1. 減少HTTP請求： Hybrid應用通常依賴于遠端加載的Web資源，減少HTTP請求可以加快加載速度。将CSS和JavaScript檔案進行合并和壓縮，減小檔案體積，同時使用緩存政策，減少重複請求。
2. 優化Web視圖性能： 在Web視圖中，避免使用過多的動畫效果和複雜的CSS樣式，因為它們可能導緻性能下降。使用硬體加速來提高動畫性能，避免頻繁的重繪和重排操作。
3. 使用本地元件：在Hybrid應用中，盡量使用原生元件代替Web視圖，因為原生元件通常比WebView更高效。例如，可以使用原生的滾動視圖、清單視圖等來替代Web中的滾動容器。
4. 懶加載和預加載：對于Hybrid應用，可以使用懶加載和預加載技術來優化頁面加載速度。懶加載是指延遲加載某些資源，直到使用者需要通路它們，而預加載是指提前加載下一個頁面的資源，以便在使用者切換時能夠更快地展示。
5. 避免記憶體洩漏：在Hybrid應用中，特别需要注意記憶體洩漏問題。及時釋放不再使用的JavaScript對象和原生元件引用，避免造成記憶體洩漏。
6. 使用WebView緩存： 合理配置WebView的緩存政策，可以減少對遠端資源的重複請求，提高頁面加載速度。
7. 優化JavaScript性能：JavaScript是Hybrid應用的核心，優化JavaScript性能非常重要。避免使用過多的全局變量，減少不必要的DOM操作，優化JavaScript的算法和循環，使用事件委托等技術來優化性能。
8. 合理使用本地存儲：Hybrid應用可以使用本地存儲（如localStorage）來緩存資料，但要注意不要存儲過多的資料，以免影響應用性能和裝置存儲空間。
9. 利用WebView和原生通信：在WebView和原生代碼之間建立高效的通信機制，避免頻繁的資料傳遞和轉換，提高應用的響應速度。
10. 定期檢查性能：對Hybrid應用進行性能測試和監測是保持應用性能的好方法。使用性能分析工具來檢查性能瓶頸，并根據結果進行優化。

網絡層優化：

1. 減少網絡請求次數： 盡量合并多個請求為一個，減少網絡請求的次數。使用資源合并和壓縮，将多個資源檔案（如CSS、JavaScript）合并為一個，減少請求次數。
2. 緩存政策： 合理設定緩存政策，對于不經常變化的資源，使用合适的緩存過期時間，避免重複的網絡請求。對于需要經常更新的資源，可以使用版本号或時間戳來確定用戶端擷取到最新的資源。
3. 使用CDN加速： 使用内容分發網絡（CDN）可以将靜态資源分布到全球多個伺服器節點，加速資源的傳輸和加載速度。
4. 異步加載： 使用異步加載來提高頁面加載速度，尤其是對于非關鍵資源，可以在頁面加載完成後再進行加載，而不會影響頁面的渲染和互動。
5. 壓縮資料： 使用GZIP等壓縮技術來減小網絡傳輸的資料量，加快資料的傳輸速度。
6. 避免重複請求： 在應用中，盡量避免重複請求相同的資料，可以通過緩存、本地存儲或全局變量來避免重複請求。
7. 優化網絡請求： 合理設計網絡請求，避免不必要的資料傳輸和處理。使用GET請求來擷取資料，使用POST請求來送出資料。
8. 使用HTTP/2協定： HTTP/2協定支援多路複用和頭部壓縮等功能，可以提高網絡傳輸的效率。
9. 處理逾時和錯誤： 對網絡請求進行逾時設定和錯誤處理，避免長時間等待和無響應的情況。
10. 分批加載： 對于大量資料的加載，可以使用分批加載的方式，逐漸加載資料，而不是一次性加載所有資料。
11. 移動端優化： 對于移動端應用，盡量減小資料量和請求次數，因為移動網絡條件可能不穩定和較慢。
12. 性能監控和分析： 使用性能監控工具來分析網絡請求的性能名額，定位性能瓶頸，并根據結果進行優化。

服務端優化：

1. 資料庫優化： 合理設計資料庫表結構和索引，優化複雜查詢語句，使用資料庫緩存技術，減少資料庫通路次數和查詢開銷。
2. 緩存技術： 使用緩存來存儲常用的資料或計算結果，減少對資料庫或外部接口的重複請求。可以使用記憶體緩存（如Redis、Memcached）或分布式緩存來提高性能。
3. 異步處理： 将耗時的操作和背景任務放入消息隊列或異步任務中處理，減少請求響應時間。
4. 負載均衡： 使用負載均衡技術将請求分散到多個伺服器上，確定每台伺服器的負載均衡，提高系統的可擴充性和容錯性。
5. 并發處理： 使用多線程、多程序或異步處理來支援并發請求，充分利用多核處理器和資源，提高系統的吞吐量和并發能力。
6. 資料庫連接配接池： 使用資料庫連接配接池來管理資料庫連接配接，避免頻繁地建立和銷毀連接配接，提高資料庫通路的效率。
7. 代碼優化： 優化代碼邏輯，減少不必要的計算和循環，避免過度的嵌套和複雜的條件判斷。
8. 資源合并和壓縮： 将多個資源檔案（如CSS、JavaScript）合并為一個，減少網絡請求次數，同時對靜态資源進行壓縮，減小檔案體積。
9. 定期清理和優化資料庫： 定期清理無用資料，進行資料庫索引優化和碎片整理，保持資料庫的健康狀态。
10. 使用CDN加速： 使用内容分發網絡（CDN）來分發靜态資源，減少伺服器的負載和加快資源傳輸速度。
11. 請求合并： 将多個小請求合并為一個大請求，減少網絡請求的次數。
12. 服務拆分： 将大型服務拆分成小的微服務，按需啟動和部署，提高系統的靈活性和可維護性。
13. 使用緩存代理： 使用緩存代理伺服器，将部分請求直接由緩存傳回，減少對後端服務的壓力。
14. 監控和分析： 使用性能監控工具來監控系統的性能名額，定位性能瓶頸，并根據結果進行優化。

資料層優化：

1. 合理設計資料庫表結構： 對于關系型資料庫，合理設計表結構可以提高查詢效率。使用适當的資料類型和索引來優化資料庫查詢。
2. 使用緩存： 對于頻繁讀取的資料，可以使用緩存來減少資料庫查詢次數，提高讀取性能。可以使用記憶體緩存（如Redis、Memcached）或分布式緩存來存儲常用的資料。
3. 分庫分表： 對于大型資料量的資料庫，可以考慮将資料進行分庫分表，将資料分散存儲在多個資料庫中，提高資料庫讀寫性能。
4. 異步處理： 對于耗時的資料處理操作，可以使用異步處理或消息隊列來減少使用者請求的響應時間。
5. 批量處理： 對于大量資料的處理，可以使用批量處理方式，而不是逐條處理資料，減少資料庫事務和IO操作的開銷。
6. 資料壓縮： 對于大量的文本資料或日志資料，可以使用資料壓縮技術減小存儲空間和網絡傳輸資料量。
7. 定期清理： 定期清理無用的資料，減少資料庫存儲空間占用。
8. 使用索引： 在資料庫中使用合适的索引可以提高查詢效率，加快資料檢索速度。
9. 備援資料： 對于頻繁查詢的資料，可以在多個位置進行備援存儲，減少查詢的複雜度。
10. 資料預處理： 對于常用的查詢，可以在資料插入或更新時進行預處理，以減少查詢時的計算開銷。
11. 分級存儲： 對于曆史資料或不常通路的資料，可以将其存儲在低成本的存儲媒體中，以減少高成本存儲的負擔。
12. 使用NoSQL資料庫： 根據應用場景選擇合适的資料庫類型，對于複雜的查詢和海量資料的存儲，NoSQL資料庫可能更适合。
13. 壓縮和序列化： 在資料傳輸過程中，可以使用壓縮和序列化技術來減小資料傳輸量，提高資料傳輸效率。
14. 使用緩存代理： 對于一些經常請求的資料，可以使用緩存代理伺服器，直接傳回緩存資料，減少後端伺服器的負載。

總結

可以看到，上面很多内容是可以通用的，例如減少請求、使用緩存。但是具體到每一層的具體措施又不一樣。是以，性能優化問題可以很好地考察技術深度和廣度。具體到面試過程中，我們可以先分類總結出一些優化技巧，再加以細節的補充和完善。面試官希望能通過這個題目對面試者的技術能力有一個大概的把握，這也是這道題目最大的意義。

性能優化嚴格來說是沒有終點的。是以我們在回答的時候，如果面試官問到了一些具體的優化名額，我們需要給出一些對比的資料，例如優化前頁面加載時間xx秒，優化後加載時間xx秒。優化前單機QPSxx，優化後單機QPSxx。