今天項目遇到一個問題,請求合并和請求拆解哪一個效率更高,一直我都是認為請求合并比拆解效率上來說更好,但是其實并不是這麼回事。
浏覽器是可以并行下載下傳資源的,将多個資源合并成一個資源,隻使用一個HTTP請求下載下傳,不一定會比用多個HTTP請求并行下載下傳沒有合并過的多個資源速度更快。
下面的實驗内容我都是參考segmentfault中的文章:
作者:艾特老幹部
名稱:《合并HTTP請求 vs 并行HTTP請求,到底誰更快?》
HTTP請求過程
一個HTTP請求的主要過程是:
DNS解析(T1) -> 建立TCP連接配接(T2) -> 發送請求(T3) -> 等待伺服器傳回首位元組(TTFB)(T4) -> 接收資料(T5)。
如下圖所示,是Chrome Devtools中顯示的一個HTTP請求,顯示了HTTP請求的主要階段,注意,Queueing階段是請求在浏覽器隊列中的排隊時間,并不計入HTTP請求時間。

從這個過程中,可以看出如果合并N個HTTP請求為1個,可以節省(N-1)* (T1+T2+T3+T4) 的時間。
但實際場景并沒有這麼理想,上面的分析存在幾個漏洞:
浏覽器會緩存DNS資訊,是以不是每次請求都需要DNS解析。
HTTP 1.1 keep-alive的特性,使HTTP請求可以複用已有TCP連接配接,是以并不是每個HTTP請求都需要建立新的TCP連接配接。
浏覽器可以并行發送多個HTTP請求,同樣可能影響到資源的下載下傳時間,而上面的分析顯然隻是基于同一時刻隻有1個HTTP請求的場景。
實驗論證
我們來做4組實驗,對比一個HTTP請求加載合并後的資源所需時間,和多個HTTP請求并行加載拆分的資源所需時間。每組實驗所用資源的體積大小有顯著差異。
實驗環境:
伺服器:阿裡雲ECS 1核 2GB記憶體 帶寬1M
Web伺服器:Nginx (未啟用Gzip)
Chrome v66 隐身模式,禁用緩存
Client 網絡:wifi 帶寬20M
實驗代碼位址:https://github.com/xuchaobei/…
實驗 1
測試檔案:large1.css、large2.css … large6.css,每個檔案141K;large-6in1.css,由前面6個css檔案合并而成,大小為846K。parallel-large.html引用large1.css、large2.css … large6.css, combined-large.html引用large-6in1.css,代碼如下:
// parallel-large.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>Parallel Large</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large1.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large2.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large3.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large4.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large5.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large6.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
</head>
<body>
Hello, world!
</body>
</html>
// combined-large.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>Combined Large</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-6in1.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
</head>
<body>
Hello, world!
</body>
</html>
分别重新整理2個頁面各10次,利用Devtools 的Network計算CSS資源加載的平均時間。
注意事項:
1.large1.css、large2.css … large6.css的加載時間,計算方式為從第一個資源的HTTP請求發送開始,到6個檔案都下載下傳完成的時間,如圖2紅色框内的時間。
2.兩個html頁面不能同時加載,否則帶寬為兩個頁面所共享,會影響測試結果。需要等待一個頁面加載完畢後,再手動重新整理加載另外一個頁面。
3.頁面兩次重新整理時間間隔在1分鐘以上 ,以避免HTTP 1.1 連接配接複用對實驗的影響。
實驗結果如下:
large-6in1.css | large1.css、large2.css … large6.css | |
---|---|---|
平均時間(s) | 5.52 | 5.3 |
我們再把large1.css、large2.css … large6.css合并為3個資源large-2in1a.css、large-2in1b.css、large-2in1c.css,每個資源282K,在combined-large-1.html中引用這3個資源:
// combined-large-1.html
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="utf-8" />
<title>Parallel Large 1</title>
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1a.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1b.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
<link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1c.css" target="_blank" rel="external nofollow" />
</head>
<body>
Hello, world!
</body>
</html>
測試10次,平均加載時間為5.20s。
彙總實驗結果如下:
large-6in1.css | large1.css、large2.css … large6.css | llarge-2in1a.css、… large-2in1c.css | |
---|---|---|---|
平均時間(s) | 5.52 | 5.30 | 5.20 |
從實驗1結果可以看出,合并資源和拆分資源對于資源的總加載時間沒有顯著影響。實驗中耗時最少的是拆分成3個資源的情況(5.2s),耗時最多的是合并成一個資源的情況(5.52s),但兩者也隻不過相差6%。考慮到實驗環境具有一定随機性,以及實驗重複次數隻有10次,這個時間差并不能表征3種場景有明顯的時間差異性。
實驗 2
繼續增加css檔案大小。
測試檔案:xlarge1.css、xlarge2.css 、xlarge3.css,每個檔案1.7M;xlarge-3in1.css,由前面3個css檔案合并而成,大小為5.1M。parallel-xlarge.html引用xlarge1.css、xlarge2.css 、xlarge3.css, combined-xlarge.html引用xlarge-3in1.css。
測試過程同上,實驗結果如下:
xlarge-3in1.css | xlarge1.css、xlarge2.css、xlarge3.css | |
---|---|---|
平均時間(s) | 37.72 | 36.88 |
這組實驗的時間差隻有2%,更小了,是以更無法說明合并資源和拆分資源的總加載時間有明顯差異性。
實際上,理想情況下,随着資源體積變大,兩種資源加載方式所需時間将趨于相同。
從理論上解釋,因為HTTP的傳輸通道是基于TCP連接配接的,而TCP連接配接具有慢啟動的特性,剛開始時并沒有充分利用網絡帶寬,經過慢啟動過程後,逐漸占滿可利用的帶寬。對于大資源而言,帶寬總是會被充分利用的,是以帶寬是瓶頸,即使使用更多的TCP連接配接,也不能帶來速度的提升。資源越大,慢啟動所占總的下載下傳時間的比例就越小,絕大部分時間,帶寬都是被充分利用的,總資料量相同(拆分資源導緻的額外Header在這種情況下完全可以忽略不計),帶寬相同,傳輸時間當然也相同。
實驗 3
減小css檔案大小。
測試檔案:medium1.css、medium2.css … medium6.css,每個檔案9.4K;medium-6in1.css,由前面6個css檔案合并而成,大小為56.4K。parallel-medium.html引用medium1.css、medium2.css … medium6.css, combined-medium.html 引用 medium-6in1.css。
實驗結果如下:
medium-6in1.css | medium1.css、medium2.css … medium6.css | |
---|---|---|
平均時間(s) | 34.87 | 46.24 |
注意機關變成ms
實驗3的時間差是33%,雖然數值上隻差12ms。先不多分析,繼續看實驗4。
實驗 4
繼續減小css檔案大小,至幾十位元組級别。
測試檔案:small1.css、small2.css … small6.css,每個檔案28B;small-6in1.css,由前面6個css檔案合并而成,大小為173B。parallel-medium.html引用small1.css、small2.css … small6.css, combined-medium.html 引用 small-6in1.css。
實驗結果如下:
small-6in1.css | small1.css、small2.css … small6.css | |
---|---|---|
平均時間(s) | 20.33 | 35 |
實驗4的時間差是72%。
根據實驗3和實驗4,發現當資源體積很小時,合并資源和拆分資源的加載時間有了比較明顯的差異。圖3和圖4是實驗4中的某次測試結果的截圖,當資源體積很小時,資料的下載下傳時間(圖中水準柱的藍色部分所示)占總時間的比例就很小了,這時候影響資源加載時間的關鍵就是DNS解析(T1) 、 TCP連接配接建立(T2) 、發送請求(T3) 和等待伺服器傳回首位元組(TTFB)(T4) 。但同時建立多個HTTP連接配接本身就存在額外的資源消耗,每個HTTP的DNS查詢時間、TCP連接配接的建立時間等也存在一定的随機性,這就導緻并發請求資源時,出現某個HTTP耗時明顯增加的可能性變大。如圖3所示,small1.css加載時間最短(16ms),small5.css加載時間最長(32ms),兩者相差了1倍,但計算時間是以所有資源都加載完成為準,這種情況下,同時使用多個HTTP請求就會導緻更大的時間不均勻性和不确定性,表現結果就是往往要比使用一個HTTP請求加載合并後的資源慢。
更複雜的情況
對于小檔案一定是合并資源更快嗎?
其實未必,在一些情況下,合并小檔案反而有可能明顯增加資源加載時間。
再說些理論的東西。為了提高傳輸效率,TCP通道上,并不是發送方每發送一個資料包,都要等到收到接收方的确認應答(ACK)後,再發送下一個封包。TCP引入了”視窗“的概念,視窗大小指無需等待确認應答而可以繼續發送資料的最大值,例如視窗大小是4個MSS(Maximum Segment Size,TCP資料包每次能夠傳輸的最大資料分段),表示目前可以連續發送4個封包段,而不需要等待接收方的确認信号,也就是說,在1次網絡往返(round-trip)中完成了4個封包段的傳輸。如下圖所示(MSS為1,視窗大小為4),1 - 4000 資料是連續發送的,并沒有等待确認應答,同樣的,4001 - 8000也是連續發送的。請注意,這隻是理想情況下的示意圖,實際情況要比這裡更複雜。
在慢啟動階段,TCP維護一個擁塞視窗變量,這個階段視窗的大小就等于擁塞視窗,慢啟動階段,随着每次網絡往返,擁塞視窗的大小就會翻一倍,例如,假設擁塞視窗的初始大小為1,擁塞視窗的大小變化為:1,2,4,8……。如下圖所示。
實際網絡中,擁塞視窗的初始值一般是10,是以擁塞視窗的大小變化為:10,20,40 … ,MSS的值取決于網絡拓撲結構和硬體裝置,以太網中MSS值一般是1460位元組,按每個封包段傳輸的資料大小都等于MSS計算(實際情況可以小于MSS值),經過第1次網絡往返後,傳輸的最大資料為14.6K,第2次後,為(10+20) 1.46 = 43.8K, 第3次後,為(10+20+40) 1.46 = 102.2K。
根據上面的理論介紹,實驗4中,不管是合并資源,還是拆分資源,都是在1次網絡往返中傳輸完成。但實驗3,拆分後的資源大小為9.4K,可以在1次網絡往返中傳輸完成,而合并後的資源大小為56.4K,需要3次網絡往返才能傳輸完成,如果網絡延時很大(例如1s),帶寬又不是瓶頸,多了兩次網絡往返将導緻耗時增加1s,這時候合并資源就可能得不償失了。實驗3并沒有産生這個結果的原因是,實驗中網絡延時是10ms左右,由于數值太小而沒有對結果産生明顯影響。
總結
對于大資源,是否合并對于加載時間沒有明顯影響,但拆分資源可以更好的利用浏覽器緩存,不會因為某個資源的更新導緻所有資源緩存失效,而資源合并後,任一資源的更新都會導緻整體資源的緩存失效。另外還可以利用域名分片技術,将資源拆分部署到不同域名下,既可以分散伺服器的壓力,又可以降低網絡抖動帶來的影響。
對于小資源,合并資源往往具有更快的加載速度,但在網絡帶寬狀況良好的情況下,因為提升的時間機關以ms計量,收益可以忽略。如果網絡延遲很大,伺服器響應速度又慢,則可以帶來一定收益,但在高延遲的網絡場景下,又要注意合并資源後可能帶來網絡往返次數的增加,進而影響到加載時間。
本文中的實驗轉自:艾特老幹部《合并HTTP請求 vs 并行HTTP請求,到底誰更快?》