Javascript 異步加載詳解

本文總結(jié)一下瀏覽器在 javascript 的加載方式。
關(guān)鍵詞:異步加載(async loading),延遲加載(lazy loading),延遲執(zhí)行(lazy execution),async 屬性, defer 屬性
一、同步加載與異步加載的形式

  1. 同步加載
    我們平時最常使用的就是這種同步加載形式:
    <script src="http://yourdomain.com/script.js"></script>
    同步模式,又稱阻塞模式,會阻止瀏覽器的后續(xù)處理,停止了后續(xù)的解析,因此停止了后續(xù)的文件加載(如圖像)、渲染、代碼執(zhí)行。
    js 之所以要同步執(zhí)行,是因為 js 中可能有輸出 document 內(nèi)容、修改dom、重定向等行為,所以默認同步執(zhí)行才是安全的。
    以前的一般建議是把<script>放在頁面末尾</body>之前,這樣盡可能減少這種阻塞行為,而先讓頁面展示出來。
    簡單說:加載的網(wǎng)絡(luò) timeline 是瀑布模型,而異步加載的 timeline 是并發(fā)模型。
  2. 常見異步加載(Script DOM Element)
(function() {
     var s = document.createElement('script');
     s.type = 'text/javascript';
     s.async = true;
     s.src = 'http://yourdomain.com/script.js';
     var x = document.getElementsByTagName('script')[0];
     x.parentNode.insertBefore(s, x);
 })();

異步加載又叫非阻塞,瀏覽器在下載執(zhí)行 js 同時,還會繼續(xù)進行后續(xù)頁面的處理。
這種方法是在頁面中<script>標簽內(nèi),用 js 創(chuàng)建一個 script 元素并插入到 document 中。這樣就做到了非阻塞的下載 js 代碼。
async屬性是HTML5中新增的異步支持,見后文解釋,加上好(不加也不影響)。
此方法被稱為 Script DOM Element 法,不要求 js 同源。
將js代碼包裹在匿名函數(shù)中并立即執(zhí)行的方式是為了保護變量名泄露到外部可見,這是很常見的方式,尤其是在 js 庫中被普遍使用。
例如 Google Analytics 和 Google+ Badge 都使用了這種異步加載代碼:
(function() {
var ga = document.createElement('script'); ga.type = 'text/javascript'; ga.async = true;
ga.src = ('https:' == document.location.protocol ? 'https://ssl' : 'http://www') + '.google-analytics.com/ga.js';
var s = document.getElementsByTagName('script')[0]; s.parentNode.insertBefore(ga, s);
})();

(function()
{var po = document.createElement("script");
po.type = "text/javascript"; po.async = true;po.src = "https://apis.google.com/js/plusone.js";
var s = document.getElementsByTagName("script")[0];
s.parentNode.insertBefore(po, s);
})();

但是,這種加載方式在加載執(zhí)行完之前會阻止 onload 事件的觸發(fā),而現(xiàn)在很多頁面的代碼都在 onload 時還要執(zhí)行額外的渲染工作等,所以還是會阻塞部分頁面的初始化處理。

  1. onload 時的異步加載
    (function() {
    function async_load(){
    var s = document.createElement('script');
    s.type = 'text/javascript';
    s.async = true;
    s.src = 'http://yourdomain.com/script.js';
    var x = document.getElementsByTagName('script')[0];
    x.parentNode.insertBefore(s, x);
    }
    if (window.attachEvent)
    window.attachEvent('onload', async_load);
    else
    window.addEventListener('load', async_load, false);
    })();

這和前面的方式差不多,但關(guān)鍵是它不是立即開始異步加載 js ,而是在 onload 時才開始異步加載。這樣就解決了阻塞 onload 事件觸發(fā)的問題。
補充:DOMContentLoaded 與 OnLoad 事件
DOMContentLoaded : 頁面(document)已經(jīng)解析完成,頁面中的dom元素已經(jīng)可用。但是頁面中引用的圖片、subframe可能還沒有加載完。
OnLoad:頁面的所有資源都加載完畢(包括圖片)。瀏覽器的載入進度在這時才停止。
這兩個時間點將頁面加載的timeline分成了三個階段。
4.異步加載的其它方法
由于Javascript的動態(tài)特性,還有很多異步加載方法:
XHR Eval
XHR Injection
Script in Iframe
Script Defer
document.write Script Tag
還有一種方法是用 setTimeout 延遲0秒 與 其它方法組合。
XHR Eval :通過 ajax 獲取js的內(nèi)容,然后 eval 執(zhí)行。
var xhrObj = getXHRObject();
xhrObj.onreadystatechange =
function() {
if ( xhrObj.readyState != 4 ) return;
eval(xhrObj.responseText);
};
xhrObj.open('GET', 'A.js', true);
xhrObj.send('');

Script in Iframe:創(chuàng)建并插入一個iframe元素,讓其異步執(zhí)行 js 。
var iframe = document.createElement('iframe');
document.body.appendChild(iframe);
var doc = iframe.contentWindow.document;
doc.open().write('<body onload="insertJS()">');
doc.close();

GMail Mobile:頁內(nèi) js 的內(nèi)容被注釋,所以不會執(zhí)行,然后在需要的時候,獲取script元素中 text 內(nèi)容,去掉注釋后 eval 執(zhí)行。
<script type="text/javascript">
/*
var ...
*/
</script>

詳見參考資料中2010年的Velocity 大會 Steve Souders 和淘寶的那兩個講義。
二、async 和 defer 屬性

  1. defer 屬性
    <script src="file.js" defer></script>
    defer屬性聲明這個腳本中將不會有 document.write 或 dom 修改。
    瀏覽器將會并行下載 file.js 和其它有 defer 屬性的script,而不會阻塞頁面后續(xù)處理。
    defer屬性在IE 4.0中就實現(xiàn)了,超過13年了!Firefox 從 3.5 開始支持defer屬性 。
    注:所有的defer 腳本保證是按順序依次執(zhí)行的。

  2. async 屬性
    <script src="file.js" async></script>
    async屬性是HTML5新增的。作用和defer類似,但是它將在下載后盡快執(zhí)行,不能保證腳本會按順序執(zhí)行。它們將在onload 事件之前完成。
    Firefox 3.6、Opera 10.5、IE 9 和 最新的Chrome 和 Safari 都支持 async 屬性。可以同時使用 async 和 defer,這樣IE 4之后的所有 IE 都支持異步加載。

  3. 詳細解釋
    <script> 標簽在 HTML 4.01 與 HTML5 的區(qū)別:
    type 屬性在HTML 4中是必須的,在HTML5中是可選的。
    async 屬性是HTML5中新增的。
    個別屬性(xml:space)在HTML5中不支持。
    說明:
    沒有 async 屬性,script 將立即獲取(下載)并執(zhí)行,然后才繼續(xù)后面的處理,這期間阻塞了瀏覽器的后續(xù)處理。
    如果有 async 屬性,那么 script 將被異步下載并執(zhí)行,同時瀏覽器繼續(xù)后續(xù)的處理。
    HTML4中就有了defer屬性,它提示瀏覽器這個 script 不會產(chǎn)生任何文檔元素(沒有document.write),因此瀏覽器會繼續(xù)后續(xù)處理和渲染。
    如果沒有 async 屬性 但是有 defer 屬性,那么script 將在頁面parse之后執(zhí)行。
    如果同時設(shè)置了二者,那么 defer 屬性主要是為了讓不支持 async 屬性的老瀏覽器按照原來的 defer 方式處理,而不是同步方式。
    另參見官方說明:script async
    個人補充:
    既然 HTML5 中已經(jīng)支持異步加載,為什么還要使用前面推薦的那種麻煩(動態(tài)創(chuàng)建 script 元素)的方式?
    答:為了兼容尚不支持 async 老瀏覽器。如果將來所有瀏覽器都支持了,那么直接在script中加上async 屬性是最簡單的方式。
    三、延遲加載(lazy loading)
    前面解決了異步加載(async loading)問題,再談?wù)勈裁词茄舆t加載。
    延遲加載:有些 js 代碼并不是頁面初始化的時候就立刻需要的,而稍后的某些情況才需要的。延遲加載就是一開始并不加載這些暫時不用的js,而是在需要的時候或稍后再通過js 的控制來異步加載。
    也就是將 js 切分成許多模塊,頁面初始化時只加載需要立即執(zhí)行的 js ,然后其它 js 的加載延遲到第一次需要用到的時候再加載。
    特別是頁面有大量不同的模塊組成,很多可能暫時不用或根本就沒用到。
    就像圖片的延遲加載,在圖片出現(xiàn)在可視區(qū)域內(nèi)時(在滾動條下拉)才加載顯示圖片。
    四、script 的兩階段加載 與 延遲執(zhí)行(lazy execution)
    JS的加載其實是由兩階段組成:下載內(nèi)容(download bytes)和執(zhí)行(parse and execute)。
    瀏覽器在下載完 js 的內(nèi)容后就會立即對其解析和執(zhí)行,不管是同步加載還是異步加載。
    前面說的異步加載,解決的只是下載階段的問題,但代碼在下載后會立即執(zhí)行。
    而瀏覽器在解析執(zhí)行 JS 階段是阻塞任何操作的,這時的瀏覽器處于無響應(yīng)狀態(tài)。
    我 們都知道通過網(wǎng)絡(luò)下載 script 需要明顯的時間,但容易忽略了第二階段,解析和執(zhí)行也是需要時間的。script的解析和執(zhí)行所花的時間比我們想象的要多,尤其是script 很多很大的時候。有些是需要立刻執(zhí)行,而有些則不需要(比如只是在展示某個界面或執(zhí)行某個操作時才需要)。
    這些script 可以延遲執(zhí)行,先異步下載緩存起來,但不立即執(zhí)行,而是在第一次需要的時候執(zhí)行一次。
    利用特殊的技巧可以做到 下載 與 執(zhí)行的分離 (再次感謝 javascript 的動態(tài)特性)。比如將 JS 的內(nèi)容作為 Image或 object 對象加載緩存起來,所以就不會立即執(zhí)行了,然后在第一次需要的時候再執(zhí)行。
    此部分的更多解釋 請查看末尾參考資料中 ControlJS 的相關(guān)鏈接。
    小技巧:

  4. 模擬較長的下載時間:
    寫個后端腳本,讓其 sleep 一定時間。如在 jsp 中 Thread.sleep(5000); ,這樣5秒后才能收到內(nèi)容。

  5. 模擬較長的 js 代碼執(zhí)行時間(因為這步一般比較快不容易觀察到):
    var t_start = Number(new Date());
    while ( t_start + 5000 > Number(new Date()) ) {}
    這個代碼將使 js 執(zhí)行5秒才能完成!
    五、script 標簽使用的歷史

  6. script 放在 HEAD 中
    <head>
    <script src=“…”></script>
    </head>

阻止了后續(xù)的下載;
在IE 6-7 中 script 是順序下載的,而不是現(xiàn)在的 “并行下載、順序執(zhí)行” 的方式;
在下載和解析執(zhí)行階段阻止渲染(rendering);

  1. script 放在頁面底部(2007)
    ...
    <script src=“…”></script>
    </body>

不阻止其它下載;
在IE 6-7 中 script 是順序下載的;
在下載和解析執(zhí)行階段阻止渲染(rendering);

  1. 異步加載script(2009)
    var se = document.createElement
    ('script');
    se.src = 'http://anydomain.com/A.js';
    document.getElementsByTagName('head')
    [0].appendChild(se);

這就是本文主要說的方式。
不阻止其它下載;
在所有瀏覽器中,script都是并行下載;
只在解析執(zhí)行階段阻止渲染(rendering);

  1. 異步下載 + 按需執(zhí)行 (2010)
    var se = new Image();
    se.onload = registerScript();
    se.src = 'http://anydomain.com/A.js';
    把下載 js 與 解析執(zhí)行 js 分離出來
    不阻止其它下載;
    在所有瀏覽器中,script都是并行下載;
    不阻止渲染(rendering)直到真正需要時;
    六、異步加載的問題
    在異步加載的時候,無法使用 document.write 輸出文檔內(nèi)容。
    在同步模式下,document.write 是在當前 script 所在的位置輸 出文檔的。而在異步模式下,瀏覽器繼續(xù)處理后續(xù)頁面內(nèi)容,根本無法確定 document.write 應(yīng)該輸出到什么位置,所以異步模式下 document.write 不可行。而到了頁面已經(jīng) onload 之后,再執(zhí)行 document.write 將導(dǎo)致當前頁面的內(nèi)容被清空,因為它會自動觸發(fā) document.open 方法。
    實際上document.write的名聲并不好,最好少用。
    替代方法:
  2. 雖然異步加載不能用 document.write,但還是可以onload之后執(zhí)行操作dom(創(chuàng)建dom或修改dom)的,這樣可以實現(xiàn)一些自己的動態(tài)輸出。比如要在頁面異步創(chuàng)建一個浮動元素,這和它在頁面中的位置就沒關(guān)系了,只要創(chuàng)建出該dom元素添加到 document 中即可。
  3. 如果需要在固定位置異步生成元素的內(nèi)容,那么可以在該固定位置設(shè)置一個dom元素作為目標,這樣就知道位置了,異步加載之后就可以對這個元素進行修改。
    六、JS 模塊化管理
    異步加載,需要將所有 js 內(nèi)容按模塊化的方式來切分組織,其中就存在依賴關(guān)系,而異步加載不保證執(zhí)行順序。
    另外,namespace 如何管理 等相關(guān)問題。這部分已超出本文內(nèi)容,可參考:
    RequireJS 、 CommonJS 以及 王保平(淘寶)的 SeaJS 及其博客 。
    七、JS最佳實踐:
  4. 最小化 js 文件,利用壓縮工具將其最小化,同時開啟http gzip壓縮。工具:
  5. 盡量不要放在 <head> 中,盡量放在頁面底部,最好是</body>之前的位置
  6. 避免使用 document.write 方法
  7. 異步加載 js ,使用非阻塞方式,就是此文內(nèi)容。
  8. 盡量不直接在頁面元素上使用 Inline Javascript,如onClick 。有利于統(tǒng)一維護和緩存處理。
    參考資料:
    Lazy Loading Asyncronous Javascript
    Load Non-blocking JavaScript with HTML5 Async and Defer
    2010年 Velocity China 上的兩個講義:
    Steve Souders(Google)的 Even Faster Web Sites (pdf)
    李穆(淘寶)的 第三方廣告代碼穩(wěn)定性和性能優(yōu)化實戰(zhàn) (pdf)

http://www.cnblogs.com/tiwlin/archive/2011/12/26/2302554.html

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