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学习使用Chrome性能分析工具译

jiezi

原文地址：https://developers.google.com…

开始

在本教程中，你将学会如何使用性能分析工具分析页面上的性能瓶颈。

在隐身模式下打开 Google Chrome。隐身模式确保 Chrome 在干净的状态下运行。例如，如果你安装了很多扩展，这些扩展可能会影响到性能分析的结果。

在隐身窗口中加载以下页面。这是本教程的 Demo，页面显示了一堆上下移动的蓝色小方块。

https://googlechrome.github.i…

接着按 F12 打开 DevTools。

图 1: Demo 在左侧，DevTools 在右侧。

注意：为了保证更好的阅读体验，在后续的截图中，DelTools 分到单独的窗口显示。

模拟移动设备的 CPU

移动设备的 CPU 算力比台式机和笔记本电脑小得多。无论何时评测页面，都可以使用 CPU 调节来模拟页面在移动设备上的表现。

  1. 在 DevTools 中，单击 Performance 选项卡。
  2. 确保选中了 Screenshots。
  3. 单击 Capture Settings（设置按钮）。其中包含了捕获性能指标相关的设置。
  4. 对于 CPU选项，选择 2x slowdown。DevTools 会进行 CPU 节流，使其比平时慢 2 倍。

图 2: CPU 节流，蓝色框区域

注意：在测试其他页面时，如果要确保它们在低端移动设备上工作良好，请将 CPU 节流设置为减速 20 倍。这个演示不能很好地使用 20 倍的减速，所以它只使用 2 倍的减速作为教学目的。

配置 Demo

很难为本网站的所有读者创建一致的运行时性能演示。本节允许你自定义演示，以确保你的体验与你在本教程中看到的屏幕截图和描述相对一致，而不管你的特定设置如何。

  1. 继续单击 Add 10，直到蓝色方块移动明显比以前慢。在高端机器上，可能需要大约 20 次点击。
  2. 单击 Optimize，蓝色方块应该移动得更快更流畅。
  3. 单击 Un-Optimize，蓝色方块应该移动得更慢且更加卡顿

注意：如果你看不到优化版本和未优化版本之间的明显差异，请尝试单击 Subtract 10 几次，然后再试一次。如果你添加太多的蓝色方块，相当于把 CPU 都几乎占满了，就看不到优化和不优化版本的差异。

记录运行时的页面性能

当你运行优化版本时，蓝色方块移动得更快。为什么？两个版本都应该在相同的时间内，将每个方块移动相同的距离。在性能面板中录制，学习如何检测未优化版本中的性能瓶颈。

  1. 在 DevTools 中，单击 Record（左上角灰色圆圈）。DevTools 会捕捉页面运行时的性能指标。

    图 3：页面记录中

  2. 等待几秒
  3. 单击 Stop，DevTools 停止记录，分析数据，然后会将分析结果展示在性能面板中。

    图 4：分析的结果

    哇，这么多的数据。别慌，很快我们就知道具体的含义了。

分析结果

一旦你拿到了页面的性能分析数据，你会发现这个页面的性能到底有多差，并且找到导致页面性能差的原因。

分析帧率

衡量任何动画性能的主要指标就是帧率(FPS)。当动画以 60 fps 的速度运行时，用户会很爽。

  1. 注意 FPS 图表。只要你看到一条红条，就意味着低帧率，进而影响用户体验。通常来说，绿色的柱条越高，代表帧率越高。

    图 5：蓝框内的 FPS 图表

  2. 在 FPS 图表下方，你可以看到 CPU 图表。CPU 图表中的颜色与“性能”面板底部的 Summary 选项卡中的颜色相对应。CPU 图表充满颜色意味着 CPU 在记录过程中达到了最大负载。每当你看到 CPU 长时间达到最大负载时，这是进行优化的一个很好的提示。

    图 6：蓝框内的 CPU 图表和 Summary（摘要栏）

  3. 将鼠标悬停在 FPS、CPU 或 NET 图表上。DevTools 显示该页面在该时间点的屏幕截图。向左和向右移动鼠标以重放记录过程。这称为 scrubbing，它对于手动分析动画过程很有用。

    图 7：查看页面在 2000ms 左右时的屏幕截图

  4. 在 Frames 区域中，将鼠标悬停在其中一个绿色方块上。DevTools 向你显示该特定帧的 FPS。每帧可能远远低于 60 FPS。

    图 8：鼠标悬停在一帧上

    当然，在这个 DEMO 中，很明显这个页面的性能不是很好。但是在真实的场景中，我们不一定能一眼分辨出一个页面的性能好坏，所以使用这些工具来进行测量分析是很方便的。

查出性能瓶颈的根源

现在你已经测量并验证了页面动画表现不佳，接下来要回答的问题是：为什么？

  1. 注意 Summary 选项卡，在未选择任何事件时，它呈现了浏览器在整个记录过程中把时间花在哪个部分。可以看到，页面的大部分时间都花在渲染上。所以现在的目标就是：减少浏览器花费在渲染工作上的时间。

    图 10：蓝框内的 Summary 选项卡

  2. 展开 Main 区域，DevTools 向你展示了一段时间内主线程上活动图。x 轴代表着这段时间内的记录，每一个 Bar 都代表了一个事件。Bar 越宽，意味着该活动花费的时间更长。y 轴表示调用堆栈，当你看到事件堆叠在一起时，这意味着上面的事件导致了下面的事件。

    图 11：蓝框内的 Main 区域

  3. 记录过程中有很多数据。在 OverView 面板（有 CPU, FPS, NET 图表的区域）上，用鼠标单击、按住、拖拽来放大单个 Animation Frame Fired 事件。此时 Main 和 Summary 中展示了选中的区间的相关信息。

    图 12：放大单个 Animation Frame Fired 事件

    提示：你也可以通过单击 Main 中的某个事件后，通过鼠标的滚轮或者 W,S,A,D 键实现单个事件的缩放。

  4. 注意在 Animation Frame Fired 事件右上角的红三角。只要你看到了红三角，这个事件就可能造成严重的问题。

    提示：每当 requestAnimationFrame() 回调调用时, 都会触发 Animation Frame Fired 事件

  5. 单击某个 Animation Frame Fired 事件, Summary 中会展示与该事件相关的信息. 注意 reveal 链接，单击后，DevTools 会将触发当前的 Animation Frame Fired 事件的事件高亮出来。同时注意 app.js:94 链接，单击后跳转到相应的源码。

    图 13：查看 Animation Frame Fired 事件的详细信息

    提示：选中一个事件之后，用左右方向键可以跳转到上 / 下一个事件

  6. 在 app.update 事件下，有一堆紫色事件。稍微放大，看起来每个都可能有一个红色的三角形。现在单击其中一个紫色事件。DevTools 在 Summary 中提供了有关事件的详细信息。可以看到，有一个关于强制回流 (forced reflows) 的警告(也就是 Layout 的另一种说法)。

  7. 在 Summary 中，单击 Layout Forced 下的 app.js:70 链接，DevTools 会跳转到引发强制回流的源代码。

    图 14：导致强制回流的源代码

    注意：这行代码的问题在于：修改了蓝块样式之后，立刻读取蓝块 offsetTop 值。此时样式变更，而 offsetTop 值是上一帧的值，浏览器为了保证读取 offsetTop 值的准确性，会先处理样式变更，然后重新布局以计算准确的 offsetTop 值，而重新布局（回流）的性能开销是很大的。参考：Avoid_forced_synchronous_layouts

分析“优化版”的性能

使用刚刚学习的工作流和工具，单击演示中的优化以启用优化的代码，进行另一次性能记录，然后分析结果。从改进的帧率到 Main 中的活动图表中事件的减少，你可以看到应用程序的优化版本做的工作少得多，从而带来更好的性能。

优化前后的性能分析图

优化前后的代码对比

app.update = function (timestamp) {for (var i = 0; i < app.count; i++) {var m = movers[i];
      if (!app.optimize) { // 1. 普通版本
        var pos = m.classList.contains('down') ?
            m.offsetTop + distance : m.offsetTop - distance; // 读取 offsetTop, 变更样式
        if (pos < 0) pos = 0;
        if (pos > maxHeight) pos = maxHeight;
        m.style.top = pos + 'px';
        if (m.offsetTop === 0) { // 样式变更后读取 offsetTop，导致回流
          m.classList.remove('up');
          m.classList.add('down');
        }
        if (m.offsetTop === maxHeight) { // 样式变更后读取 offsetTop，导致回流
          m.classList.remove('down');
          m.classList.add('up');
        }
      } else { // 2. 优化版本
        var pos = parseInt(m.style.top.slice(0, m.style.top.indexOf('px')));
        m.classList.contains('down') ? pos += distance : pos -= distance; // 通过读取 top，来获取原来蓝块的位置，避免读取 offsetTop 
        if (pos < 0) pos = 0;
        if (pos > maxHeight) pos = maxHeight;
        m.style.top = pos + 'px';
        if (pos === 0) { // 样式变更后用从样式 top 中读取到的位置信息进行判断，避免读取 offsetTop
          m.classList.remove('up');
          m.classList.add('down');
        }
        if (pos === maxHeight) {m.classList.remove('down');
          m.classList.add('up');
        }
      }
    }
    frame = window.requestAnimationFrame(app.update);
  }

注意：优化版本的代码虽然不会触发回流 (Layout)，但依然会触发重绘(Paint)。一个更好的解决方案是使用只会触发 合成 (Composite) 的属性，例如：transform 和 opacity。

参考：Use transform and opacity changes for animations

下一步

了解性能的基础是轨道模型(The RAIL model)。这个模型告诉你对你的用户来说最重要的性能指标。有关详细信息，请参见 Measure Performance With The RAIL Model。

为了让性能面板更舒适，熟能生巧。尝试分析自己的页面并分析结果。如果你对结果有任何疑问，去 Stack Overflow 提出关于 google-chrome-devtools 的问题。如果可能，包括可复制页面的截图或链接。

要真正掌握运行时性能，你必须了解浏览器如何将 HTML、CSS 和 JS 转换为屏幕上的像，可以参考：Rendering Performance Overview. 这篇文章则更加深入：The Anatomy Of A Frame

最后，有许多方法可以提高运行时性能。本教程将重点放在一个特定的动画瓶颈上，让你通过性能面板进行重点介绍，但这只是你可能遇到的众多瓶颈之一。如何提升页面运行时的性能 还可以参考以下关于渲染性能的文章：

  • Optimizing JS Execution
  • Reduce The Scope And Complexity Of Style Calculations
  • Avoid Large, Complex Layouts And Layout Thrashing
  • Simplify Paint Complexity And Reduce Paint Areas
  • Stick To Compositor-Only Properties And Manage Layer Count
  • Debounce Your Input Handlers
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