图中已经对前端性能做了一些概括。
从三个方面就前端性能进行总结:网络方面、DOM操作及渲染方面、数据方面。
网络方面
web应用,总是会有一部分的时间浪费在网络连接和资源下载方面。往往建立一次网络连接是需要时间成本的。而且浏览器同一时间所发送的网络请求数是有限的。所以,这个层面的优化可以从「减少请求数目」开始:
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减少http请求:在YUI35规则中也有提到,主要是优化js、css和图片资源三个方面,因为html是没有办法避免的。因此,我们可以做一下的几项操作:
- 合并js文件
- 合并css文件
- 雪碧图的使用(css sprite)
- 使用base64表示简单的图片
上述四个方法,前面两者我们可以使用webpack之类的打包工具进行打包;雪碧图的话,也有专门的制作工具;图片的编码是使用base64的,所以,对于一些简单的图片,例如空白图等,可以使用base64直接写入html中。
回到之前网络层面的问题,除了减少请求数量来加快网络加载速度,往往整个资源的体积也是,平时我们会关注的方面。
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减小资源体积:可以通过以下几个方面进行实施:
- gzip压缩
- js混淆
- css压缩
- 图片压缩
gzip压缩主要是针对html文件来说的,它可以将html中重复的部分进行一个打包,多次复用的过程。js的混淆可以有简单的压缩(将空白字符删除)、丑化(丑化的方法,就是将一些变量缩小)、或者可以使用php对js进行混淆加密。css压缩,就是进行简单的压缩。图片的压缩,主要也是减小体积,在不影响观感的前提下,尽量压缩图片,使用png等图片格式,减少矢量图、高清图等的使用。这样子的做法不仅可以加快网页显示,也能减少流量的损耗。
除了以上两部分的操作之外,在网络层面我们还需要做好缓存工作。真正的性能优化来说,缓存是效率最高的一种,往往缩短的加载时间也是最大的。
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缓存:可以通过以下几个方面来描述:
- DNS缓存
- CDN部署与缓存
- http缓存
由于浏览器会在DNS解析步骤中消耗一定的时间,所以,对于一些高访问量网站来说,做好DNS的缓存工作,就会一定程度上提升网站效率。CDN缓存,CDN作为静态资源文件的分发网络,本身就已经提升了,网站静态资源的获取速度,加快网站的加载速度,同时也给静态资源做好缓存工作,有效的利用已缓存的静态资源,加快获取速度。http缓存,也是给资源设定缓存时间,防止在有效的缓存时间内对资源进行重复的下载,从而提升整体网页的加载速度。
其实,网络层面的优化还有很多,特别是针对于移动端页面来说。众所周知,移动端对于网络的敏感度更加的高,除了目前的4G和WIFI之外,其他的移动端网络相当于弱网环境,在这种环境下,资源的缓存利用是相当重要的。而且,减少http的请求次数,也是至关重要的,移动端弱网环境下,对于http请求的时间也会增加。所以,我们可以看一下我们在移动端网络方面可以做的优化:
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移动端优化:使用以下几种方式来加快移动端网络方面的优化:
- 使用长cache,减少重定向
- 首屏优化,保证首屏加载数据小于14kb
- 不滥用web字体
「使用长cache」,可以使得移动端的部分资源设定长期缓存,这样可以保证资源不用向服务器发送请求,来比较资源是否更新,从而避免304的情况。304重定向,在PC端或许并不会影响网页的加载速度,但是,在移动端网络不稳定的前提下,多一次请求,就多了一部分加载时间。「首屏优化」,对于移动端来说是至关重要的。2s时间是用户的最佳体验,一旦超出这个时间,将会导致用户的流失。所以,针对移动端的网络情况,不可能在这么短时间内加载完成所有的网页资源,所以我们必须保证首屏中的内容被优先显示出来,而且基于TCP的慢启动和拥塞控制,第一个14kb的数据是非常重要的,所以需要保证首部加载数据能够小于14kb。「不滥用web字体」,web字体的好处就是,可以代替某些图片资源,但是,在移动端过多的web字体的使用,会导致页面资源加载的繁重,所以,慎用web字体
渲染和DOM操作方面
首先,简单的聊一下优化渲染的重要性。在网页初步加载时,获取到HTML文件之后,最初的工作是构建DOM和构建CSSOM两个树,之后将他们合并形成渲染树,最后对其进行打印。我们可以通过图片来看一下,简单的过程:
这里整个过程拉出来写,具体可以再写一篇文章,恕我偷下懒,推荐一篇比较好的文章给大家吧。浏览器渲染过程与性能优化
继续我们的话题,我们可以如何去缩短这个过程呢?可以从以下几个操作进行优化。
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优化网页渲染:
- css的文件放在头部,js文件放在尾部或者异步
- 尽量避免內联样式
css文件放在「头部加载」,可以保证解析DOM的同时,解析css文件。因为,CSS(外链或内联)会阻塞整个DOM的渲染,然而DOM解析会正常进行,所以将css文件放在头部进行解析,可以加快网页的构建速度。假设将其放在尾部,那时DOM树几乎构建,这时就得等到CSSOM树构建完成,才能够继续下面的步骤。「js放在尾部」:js文件不同,将js文件放在尾部或者异步加载的原因是JS(外链或内联)会阻塞后续DOM的解析,后续DOM的渲染也将被阻塞,而且一旦js中遇到DOM元素的操作,很可能会影响。这方面可以推荐一篇文章——异步脚本载入提高页面性能。「避免使用内联样式」,可以有效的减少html的体积,一般考虑内联样式的时候,往往是样式本身体积比较小,往往加载网络资源的时间会大于它的时候。
除了页面渲染层面的优化,当然最重要的就是DOM操作方面的优化,这部分的优化应该是最多的,而且也是平时开发可以注意的地方。如果开发前期明白这些原理,同时付诸实践的话,就可以在后期的性能完善上面少下很多功夫。那么,接下来我们可以来看一下具体的操作:
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DOM操作优化:
- 避免在document上直接进行频繁的DOM操作
- 使用classname代替大量的内联样式修改
- 对于复杂的UI元素,设置position为absolute或fixed
- 尽量使用css动画
- 使用requestAnimationFrame代替setInterval操作
- 适当使用canvas
- 尽量减少css表达式的使用
- 使用事件代理
前面三个操作,其实都是希望『减少回流和重绘』。其实,进行一次DOM操作的代价是非常之大的,以前可以通过网页操作是否卡顿来进行判断,但是,现代浏览器的进步已经大大减少了这方面的影响。但是,我们还是需要清楚,如何去减少回流和重绘的问题。因为这里不想细说这方面的知识,想要了解的话,可以看这篇文章——回流与重绘:CSS性能让JavaScript变慢?。这可是张鑫旭大大的一篇文章呦(^.^)。「尽量使用css动画」,是因为本身css动画比较简单,而且相较于js的复杂动画,浏览器本身对其进行了优化,使用上面不会出现卡顿等问题。「使用requestAnimationFrame代替setInterval操作」,相信大家都有所耳闻,setInterval定时器会有一定的延时,对于变动性高的动画来说,会出现卡顿现象。而requestAnimationFrame正好解决的整个问题。「适当使用canvas」,不得不说canvas是前端的一个进步,出现了它之后,前端界面的复杂性也随之提升了。一些难以完成的动画,都可以使用canvas进行辅助完成。但是,canvas使用频繁的话,会加重浏览器渲染的压力,同时导致性能的下降。所以,适当时候使用canvas是一个不错的建议。「尽量减少css表达式的使用」,这个在YUI规则中也被提到过,往往css的表达式在设计之初都是美好的,但在使用过程中,由于其频繁触发的特性,会拖累网页的性能,出现卡顿。因此在使用过程中尽量减少css表达式的使用,可以改换成js进行操作。「使用事件代理」:往往对于具备冒泡性质的事件来说,使用事件代理不失为一种好的方法。举个例子:一段列表都需要设定点击事件,这时如果你给列表中的每一项设定监听,往往会导致整体的性能下降,但是如果你给整个列表设置一个事件,然后通过点击定位目标来触发相应的操作,往往性能就会得到改善。
DOM操作的优化,还有很多,当然也包括移动端的。这个会在之后移动端优化部分被提及,此处先卖个关子。上面我们概述了开始渲染的时候和DOM操作的时候的一些注意事项。接下来要讲的是一些小细节的注意,这些细节可能对于页面影响不大,但是一旦堆积多了,性能也会有所影响。
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操作细节注意:
- 避免图片或者frame使用空src
- 在css属性为0时,去掉单位
- 禁止图像缩放
- 正确的css前缀的使用
- 移除空的css规则
- 对于css中可继承的属性,如font-size,尽量使用继承,少一点设置
- 缩短css选择器,多使用伪元素等帮助定位
上述的一些操作细节,是平时在开发中被要求的,更可以理解为开发规范。(基本操作,坐下^_^)
列举完基本操作之后,我们再来聊一下移动端在DOM操作方面的一些优化。
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移动端优化:
- 长列表滚动优化
- 函数防抖和函数节流
- 使用touchstart、touchend代替click
- HTML的viewport设置
- 开启GPU渲染加速
首先,长列表滚动问题,是移动端需要面对的,IOS尽量使用局部滚动,android尽量使用全局滚动。同时,需要给body添加上-webkit-overflow-scrolling: touch来优化移动段的滚动。如果有兴趣的同学,可以去了解一下ios和android滚动操作上的区别以及优化。「防抖和节流」,设计到滚动等会被频繁触发的DOM事件,需要做好防抖和节流的工作。它们都是为了限制函数的执行频次,以优化函数触发频率过高导致的响应速度跟不上触发频率,出现延迟,假死或卡顿的现象。
介绍:函数防抖,当调用动作过n毫秒后,才会执行该动作,若在这n毫秒内又调用此动作则将重新计算执行时间;函数节流,预先设定一个执行周期,当调用动作的时刻大于等于执行周期则执行该动作,然后进入下一个新周期。
「touchstart、touchend代替click」,也是移动端比较常用的操作。click在移动端会有300ms延时,这应该是一个常识呗。(不知道的小伙伴该收藏一下呦)。这种方法会影响用户的体验。所以做优化时,最简单的方法就是使用touchstart或者touchend代替click。因为它们事件执行顺序是touchstart->touchmove->touchend->click。或者,使用fastclick或者zepto的tap事件代替click事件。「HTML的viewport设置」,可以防止页面的缩放,来优化性能。「开启GPU渲染加速」,小伙伴们一定听过CPU吧,但是这里的GPU不能和CPU混为一谈呦。GPU的全名是Graphics Processing Unit,是一种硬件加速方式。一般的css渲染,浏览器的渲染引擎都不会使用到它。但是,在3D渲染时,计算量较大,繁重,浏览器会开启显卡的硬件加速来帮助完成这些操作。所以,我们这里可以使用css中的translateZ设定,来欺骗浏览器,让其帮忙开启GPU加速,加快渲染进程。
DOM部分的优化,更多的是习惯。需要自己强制要求自己在开发过程中去注意这些规范。所以,这部分的内容可以多关注一下,才能够慢慢了解。同时,本人对于上述几点的描述是概括性的。并没有对其进行详细的展开。因此,也要求你去细细的查阅Google呦。
数据方面
数据,也可以说是前端优化方面比较重要的一块内容。页面与用户的交互响应,往往伴随着数据交互,处理,以及ajax的异步请求等内容。所以,我们也可以来聊聊这一块的知识。首先是对于图片数据的处理:
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图片加载处理:
- 图片预加载
- 图片懒加载
- 首屏加载时进度条的显示
「图片预加载」,预加载的寓意就是提前加载内容。而图片的预加载往往会被用在图片资源比较大,即时加载时会导致很长的等待过程时,才会被使用的。常见场景:图片漫画展示时。往往会预加载一张到两张的图片。「图片懒加载」,懒加载或许你是第一次听说,但是,这种方式在开发中会被经常使用。首先,我们需要明白一个道理:往往只有看到的资源是必须的,其他资源是可以随着用户的滚动,随即显示的。所以,特别是对于图片资源特别多的网站来说,做好图片的懒加载是可以大大提升网页的载入速度的。
常见的图片懒加载的方式就是:在最初给图片的src设置一个比较简单的图片,然后将图片的真实地址设置给自定义的属性,做一个占位,然后给图片设置监听事件,一旦图片到达视口范围,从图片的自定义属性中获取出真是地址,然后赋值给src,让其进行加载。
「首屏进度条的显示」:往往对于首屏优化后的数据量并不满意的话,同时也不能进一步缩短首屏包的长度了,就可以使用进度条的方式,来提醒用户进行等待。
讲完了图片这一块数据资源的处理,往往我们需要去优化一下异步请求这一部分的内容。因为,异步的数据获取也是前端不可分割的。这一部分我们也可以做一定的处理:
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异步请求的优化:
- 使用正常的json数据格式进行交互
- 部分常用数据的缓存
- 数据埋点和统计
「JSON交互」,JSON的数据格式轻巧,结构简单,往往可以大大优化前后端的数据通信。「常用数据的缓存」,可以将一些用户的基本信息等常用的信息做一个缓存,这样可以保证ajax请求的减少。同时,HTML5新增的storage的内容,也不用怕cookie暴露,引起的信息泄漏问题。「数据埋点和统计」,对于资深的程序员来说,比较了解。而且目前的大部分公司也会做这方面的处理。有心的小伙伴可以自行查阅。
最后,还有就是大量数据的运算。对于javascript语言来说,本身的单线程就限制了它并不能计算大量的数据,往往会造成页面的卡顿。而可能业务中有些复杂的UI需要去运行大量的运算,所以,webWorker的使用是至关重要的。或许,前端标准普及的落后,会导致大家对于这些新生事物的短暂缺失吧。
浏览器访问优化
浏览器请求处理流程如下图:
1、减少http请求,合理设置 HTTP缓存
http协议是无状态的应用层协议,意味着每次http请求都需要建立通信链路、进行数据传输,而在服务器端,每个http都需要启动独立的线程去处理。这些通信和服务的开销都很昂贵,减少http请求的数目可有效提高访问性能。
减少http的主要手段是合并CSS、合并javascript、合并图片。将浏览器一次访问需要的javascript和CSS合并成一个文件,这样浏览器就只需要一次请求。图片也可以合并,多张图片合并成一张,如果每张图片都有不同的超链接,可通过CSS偏移响应鼠标点击操作,构造不同的URL。
缓存的力量是强大的,恰当的缓存设置可以大大的减少 HTTP请求。假设某网站首页,当浏览器没有缓存的时候访问一共会发出 78个请求,共 600多 K数据,而当第二次访问即浏览器已缓存之后访问则仅有 10个请求,共 20多 K数据。 (这里需要说明的是,如果直接 F5刷新页面的话效果是不一样的,这种情况下请求数还是一样,不过被缓存资源的请求服务器是 304响应,只有 Header没有Body,可以节省带宽 )
怎样才算合理设置 ?原则很简单,能缓存越多越好,能缓存越久越好。例如,很少变化的图片资源可以直接通过 HTTP Header中的Expires设置一个很长的过期头 ;变化不频繁而又可能会变的资源可以使用 Last-Modifed来做请求验证。尽可能的让资源能够在缓存中待得更久。关于 HTTP缓存的具体设置和原理此处就不再详述了。
2、使用浏览器缓存
对一个网站而言,CSS、javascript、logo、图标这些静态资源文件更新的频率都比较低,而这些文件又几乎是每次http请求都需要的,如果将这些文件缓存在浏览器中,可以极好的改善性能。通过设置http头中的cache-control和expires的属性,可设定浏览器缓存,缓存时间可以是数天,甚至是几个月。
在某些时候,静态资源文件变化需要及时应用到客户端浏览器,这种情况,可通过改变文件名实现,即更新javascript文件并不是更新javascript文件内容,而是生成一个新的JS文件并更新HTML文件中的引用。
使用浏览器缓存策略的网站在更新静态资源时,应采用逐量更新的方法,比如需要更新10个图标文件,不宜把10个文件一次全部更新,而是应该一个文件一个文件逐步更新,并有一定的间隔时间,以免用户浏览器忽然大量缓存失效,集中更新缓存,造成服务器负载骤增、网络堵塞的情况。
3、启用压缩
在服务器端对文件进行压缩,在浏览器端对文件解压缩,可有效减少通信传输的数据量。如果可以的话,尽可能的将外部的脚本、样式进行合并,多个合为一个。文本文件的压缩效率可达到80%以上,因此HTML、CSS、javascript文件启用GZip压缩可达到较好的效果。但是压缩对服务器和浏览器产生一定的压力,在通信带宽良好,而服务器资源不足的情况下要权衡考虑。
4、CSS Sprites
合并 CSS图片,减少请求数的又一个好办法。
5、LazyLoad Images
这条策略实际上并不一定能减少 HTTP请求数,但是却能在某些条件下或者页面刚加载时减少 HTTP请求数。对于图片而言,在页面刚加载的时候可以只加载第一屏,当用户继续往后滚屏的时候才加载后续的图片。这样一来,假如用户只对第一屏的内容感兴趣时,那剩余的图片请求就都节省了。
6、CSS放在页面最上部,javascript放在页面最下面
浏览器会在下载完成全部CSS之后才对整个页面进行渲染,因此最好的做法是将CSS放在页面最上面,让浏览器尽快下载CSS。如果将 CSS放在其他地方比如 BODY中,则浏览器有可能还未下载和解析到 CSS就已经开始渲染页面了,这就导致页面由无 CSS状态跳转到 CSS状态,用户体验比较糟糕,所以可以考虑将CSS放在HEAD中。
Javascript则相反,浏览器在加载javascript后立即执行,有可能会阻塞整个页面,造成页面显示缓慢,因此javascript最好放在页面最下面。但如果页面解析时就需要用到javascript,这时放到底部就不合适了。
Lazy Load Javascript(只有在需要加载的时候加载,在一般情况下并不加载信息内容。)随着 Javascript框架的流行,越来越多的站点也使用起了框架。不过,一个框架往往包括了很多的功能实现,这些功能并不是每一个页面都需要的,如果下载了不需要的脚本则算得上是一种资源浪费 -既浪费了带宽又浪费了执行花费的时间。目前的做法大概有两种,一种是为那些流量特别大的页面专门定制一个专用的 mini版框架,另一种则是 Lazy Load。
7、异步请求Callback(就是将一些行为样式提取出来,慢慢的加载信息的内容)
在某些页面中可能存在这样一种需求,需要使用 script标签来异步的请求数据。类似:
<span style="font-size:14px;">/*Callback 函数*/ function myCallback(info){ //do something here } HTML: Callback返回的内容 : myCallback('Hello world!'); </span>
像以上这种方式直接在页面上写 <script>
对页面的性能也是有影响的,即增加了页面首次加载的负担,推迟了 DOMLoaded和window.onload 事件的触发时机。如果时效性允许的话,可以考虑在 DOMLoaded事件触发的时候加载,或者使用 setTimeout方式来灵活的控制加载的时机。
8、减少cookie传输
一方面,cookie包含在每次请求和响应中,太大的cookie会严重影响数据传输,因此哪些数据需要写入cookie需要慎重考虑,尽量减少cookie中传输的数据量。另一方面,对于某些静态资源的访问,如CSS、script等,发送cookie没有意义,可以考虑静态资源使用独立域名访问,避免请求静态资源时发送cookie,减少cookie传输次数。
9、Javascript代码优化
(1). DOM
a.HTML Collection(HTML收集器,返回的是一个数组内容信息)
在脚本中 document.images、document.forms、getElementsByTagName()返回的都是HTMLCollection类型的集合,在平时使用的时候大多将它作为数组来使用,因为它有 length属性,也可以使用索引访问每一个元素。不过在访问性能上则比数组要差很多,原因是这个集合并不是一个静态的结果,它表示的仅仅是一个特定的查询,每次访问该集合时都会重新执行这个查询从而更新查询结果。所谓的“访问集合” 包括读取集合的 length属性、访问集合中的元素。
因此,当你需要遍历 HTML Collection的时候,尽量将它转为数组后再访问,以提高性能。即使不转换为数组,也请尽可能少的访问它,例如在遍历的时候可以将 length属性、成员保存到局部变量后再使用局部变量。
b. Reflow & Repaint
除了上面一点之外, DOM操作还需要考虑浏览器的Reflow和Repaint ,因为这些都是需要消耗资源的。
(2). 慎用 with
with(obj){ p = 1}; 代码块的行为实际上是修改了代码块中的执行环境 ,将obj放在了其作用域链的最前端,在 with代码块中访问非局部变量是都是先从 obj上开始查找,如果没有再依次按作用域链向上查找,因此使用 with相当于增加了作用域链长度。而每次查找作用域链都是要消耗时间的,过长的作用域链会导致查找性能下降。
因此,除非你能肯定在 with代码中只访问 obj中的属性,否则慎用 with,替代的可以使用局部变量缓存需要访问的属性。
(3). 避免使用 eval和 Function
每次 eval 或Function 构造函数作用于字符串表示的源代码时,脚本引擎都需要将源代码转换成可执行代码。这是很消耗资源的操作 —— 通常比简单的函数调用慢 100倍以上。
eval 函数效率特别低,由于事先无法知晓传给 eval 的字符串中的内容,eval在其上下文中解释要处理的代码,也就是说编译器无法优化上下文,因此只能有浏览器在运行时解释代码。这对性能影响很大。
Function 构造函数比 eval略好,因为使用此代码不会影响周围代码 ;但其速度仍很慢。
此外,使用 eval和 Function也不利于Javascript 压缩工具执行压缩。
(4). 减少作用域链查找
前文谈到了作用域链查找问题,这一点在循环中是尤其需要注意的问题。如果在循环中需要访问非本作用域下的变量时请在遍历之前用局部变量缓存该变量,并在遍历结束后再重写那个变量,这一点对全局变量尤其重要,因为全局变量处于作用域链的最顶端,访问时的查找次数是最多的。
低效率的写法:
<span style="font-size:14px;">// 全局变量 var globalVar = 1; function myCallback(info){ for( var i = 100000; i--;){ //每次访问 globalVar 都需要查找到作用域链最顶端,本例中需要访问 100000 次 globalVar += i; } } </span>
更高效的写法:
<span style="font-size:14px;">// 全局变量 var globalVar = 1; function myCallback(info){ //局部变量缓存全局变量 var localVar = globalVar; for( var i = 100000; i--;){ //访问局部变量是最快的 localVar += i; } //本例中只需要访问 2次全局变量 在函数中只需要将 globalVar中内容的值赋给localVar 中 globalVar = localVar; } </span>
此外,要减少作用域链查找还应该减少闭包的使用。
(5). 数据访问
Javascript中的数据访问包括直接量 (字符串、正则表达式 )、变量、对象属性以及数组,其中对直接量和局部变量的访问是最快的,对对象属性以及数组的访问需要更大的开销。当出现以下情况时,建议将数据放入局部变量:
a. 对任何对象属性的访问超过 1次
b. 对任何数组成员的访问次数超过 1次
另外,还应当尽可能的减少对对象以及数组深度查找。
(6). 字符串拼接
在 Javascript中使用”+”号来拼接字符串效率是比较低的,因为每次运行都会开辟新的内存并生成新的字符串变量,然后将拼接结果赋值给新变量。与之相比更为高效的做法是使用数组的 join方法,即将需要拼接的字符串放在数组中最后调用其 join方法得到结果。不过由于使用数组也有一定的开销,因此当需要拼接的字符串较多的时候可以考虑用此方法。
10、CSS选择符优化
在大多数人的观念中,都觉得浏览器对 CSS选择符的解析式从左往右进行的,例如 #toc A { color: #444; }
这样一个选择符,如果是从右往左解析则效率会很高,因为第一个 ID选择基本上就把查找的范围限定了,但实际上浏览器对选择符的解析是从右往左进行的。如上面的选择符,浏览器必须遍历查找每一个 A标签的祖先节点,效率并不像之前想象的那样高。根据浏览器的这一行为特点,在写选择符的时候需要注意很多事项,有兴趣的童鞋可以去了解一下。
CDN加速
CDN(contentdistribute network,内容分发网络)的本质仍然是一个缓存,而且将数据缓存在离用户最近的地方,使用户以最快速度获取数据,即所谓网络访问第一跳,如下图。
由于CDN部署在网络运营商的机房,这些运营商又是终端用户的网络服务提供商,因此用户请求路由的第一跳就到达了CDN服务器,当CDN中存在浏览器请求的资源时,从CDN直接返回给浏览器,最短路径返回响应,加快用户访问速度,减少数据中心负载压力。
CDN缓存的一般是静态资源,如图片、文件、CSS、script脚本、静态网页等,但是这些文件访问频度很高,将其缓存在CDN可极大改善网页的打开速度。
反向代理
传统代理服务器位于浏览器一侧,代理浏览器将http请求发送到互联网上,而反向代理服务器位于网站机房一侧,代理网站web服务器接收http请求。如下图所示: