优化资源阻塞Preload、Prefetch和Preconnect

本文介绍了前端开发如何优化资源的加载，减少资源往返时间。

Preload

Preload 是一个新的控制特定资源如何被加载的新的 Web 标准，这是已经在 2016 年 1 月废弃的 subresource prefetch 的升级版。这个指令可以在 <link> 中使用，比如 <link rel="preload">。一般来说，最好使用 preload 来加载你最重要的资源，比如图像，CSS，JavaScript 和字体文件。这不要与浏览器预加载混淆，浏览器预加载只预先加载在HTML中声明的资源。preload 指令事实上克服了这个限制并且允许预加载在 CSS 和JavaScript 中定义的资源，并允许决定何时应用每个资源。

Preload 与 prefetch 不同的地方就是它专注于当前的页面，并以高优先级加载资源，Prefetch 专注于下一个页面将要加载的资源并以低优先级加载。同时也要注意 preload 并不会阻塞 window 的 onload 事件。（preload 是不阻塞页面渲染的！）

使用 Preload 的好处

使用 preload 指令的好处包括：

允许浏览器来设定资源加载的优先级因此可以允许前端开发者来优化指定资源的加载。
赋予浏览器决定资源类型的能力，因此它能分辨这个资源在以后是否可以重复利用。
浏览器可以通过指定 as 属性来决定这个请求是否符合 content security policy。
浏览器可以基于资源的类型（比如 image/webp）来发送适当的 accept 头。
预加载是异步非阻塞

举例

这里有一个非常基本的预加载图像的例子：

<link rel="preload" href="image.png">

这里有一个预加载字体的例子，记住：如果你的预加载需要 CORS 的跨域请求，那么也要加上 crossorigin 的属性。

<link rel="preload" href="https://example.com/fonts/font.woff" as="font" crossorigin>

这里有一个通过 HTML 和 JavaScript 预加载样式表的例子：

<link rel="preload" href="/css/mystyles.css" as="style">

<script>
var res = document.createElement("link");
res.rel = "preload";
res.as = "style";
res.href = "css/mystyles.css";
document.head.appendChild(res);
</script>

Prefetch

Prefetch 是一个低优先级的资源提示，允许浏览器在后台（空闲时）获取将来可能用得到的资源，并且将他们存储在浏览器的缓存中。一旦一个页面加载完毕就会开始下载其他的资源，然后当用户点击了一个带有 prefetched 的连接，它将可以立刻从缓存中加载内容。有三种不同的 prefetch 的类型，link，DNS 和 prerendering，下面来详细分析。

Link Prefetching

像上面提到的，link prefetching 假设用户将请求它们，所以允许浏览器获取资源并将他们存储在缓存中。浏览器会寻找 HTML <link> 元素中的 prefetch 或者 HTTP 头中如下的 Link：

HTML:<link rel="prefetch" href="/uploads/images/pic.png">
HTTP Header:Link: </uploads/images/pic.png>; rel=prefetch

“这项技术有为很多有交互网站提速的潜力，但并不会应用在所有地方。对于某些站点来说，太难猜测用户下一步的动向，对于另一些站点，提前获取资源可能导致数据过期失效。还有很重要的一点，不要过早进行 prefetch，否则会降低你当前浏览的页面的加载速度 —— Google Developers”

除了 Safari， iOS Safari 和 Opera Mini，现代浏览器已经支持了 link Prefetch，Chrome 和 Firefox 还会在网络面板上显示这些 prefetched 资源。

DNS Prefetching

DNS prefetching 允许浏览器在用户浏览页面时在后台运行 DNS 的解析。如此一来，DNS 的解析在用户点击一个链接时已经完成，所以可以减少延迟。可以在一个 link 标签的属性中添加 rel="dns-prefetch' 来对指定的 URL 进行 DNS prefetching，我们建议对 Google fonts，Google Analytics 和 CDN 进行处理。

“DNS 请求在带宽方面流量非常小，可是延迟会很高，尤其是在移动设备上。通过 prefetching 指定的 DNS 可以在特定的场景显著的减小延迟，比如用户点击链接的时候。有些时候，甚至可以减小一秒钟的延迟 —— Mozilla Developer Network”

这也对需要重定向的资源很有用，如下：

<link rel="dns-prefetch" href="//fonts.googleapis.com"> 
<link rel="dns-prefetch" href="//www.google-analytics.com"> 
<link rel="dns-prefetch" href="//opensource.keycdn.com"> 
<link rel="dns-prefetch" href="//cdn.domain.com">

不过要注意的是 Chrome 已经在敲击地址栏的时候做了类似的事情，比如 DNS preresolve 和 TCP preconnect，这些措施太酷了！你可以通过 chrome://dns/ 来查看你的优化列表。

你可以利用 Pagespeed 的过滤器 insert_dns_prefetch 来自动化的为所有域名插入 <link rel="dns-prefetch">。

DNS prefetch 已经被除了 Opera Mini 之外的所有现代浏览器支持了。

Prerendering

Prerendering 和 prefetching 非常相似，它们都优化了可能导航到的下一页上的资源的加载，区别是 prerendering 在后台渲染了整个页面，整个页面所有的资源。如下：

<link rel="prerender" href="https://www.keycdn.com">

“prerender 提示可以用来指示将要导航到的下一个 HTML：用户代理将作为一个 HTML 的响应来获取和处理资源，要使用适当的 content-types 获取其他内容类型，或者不需要 HTML 预处理，可以使用 prefetch。—— W3C”

要小心的使用 prerender，因为它将会加载很多资源并且可能造成带宽的浪费，尤其是在移动设备上。还要注意的是，你无法在 Chrome DevTools 中进行测试，而是在 chrome://net-internals/#prerender 中看是否有页面被 prerendered 了，你也可以在 prerender-test.appspot.com 进行测试。

除了 Mozilla Firefox，Safari，iOS Safari，Opera Mini 和 Android 浏览器外的一些现代浏览器已经支持了 prerendering。

除了多余的资源加载外，使用 prefetch 还有一切额外的副作用，比如对隐私的损害：

Web 统计将会收到影响而变大，尽管 Google 说已经限制了这个标签。看看这个关于页面分析将会被影响而在一次点击时产生两个 session 的文章。
由于可能从未访问的站点下载了更多的页面（尤其是隐匿下载正在变得更加先进和多样化），用户的安全将面临更多的风险。
如果预取访问未经授权的内容，用户可能违反其网络或组织的可接受使用策略。

可以读一下我们对 prefetching 的一篇深入分析的文章。

Preconnect

preconnect 允许浏览器在一个 HTTP 请求正式发给服务器前预先执行一些操作，这包括 DNS 解析，TLS 协商，TCP 握手，这消除了往返延迟并为用户节省了时间。

Preconnect 是优化的重要手段，它可以减少很多请求中的往返路径，在某些情况下可以减少数百或者数千毫秒的延迟。

preconnect 可以直接添加到 HTML 中 link 标签的属性中，也可以写在 HTTP 头中或者通过 JavaScript 生成，如下是一个为 CDN 使用 preconnect 的例子：

<link href="https://cdn.domain.com" rel="preconnect" crossorigin>

如下是为 Google Fonts 使用 preconnect 的例子，通过给 fonts.gstatic.com 加入 preconnect 提示，浏览器将立刻发起请求，和 CSS 请求并行执行。在这个场景下，preconnect 从关键路径中消除了三个 RTTs（Round-Trip Time）并减少了超过半秒的延迟，lya Grigorik 的 eliminating RTTS with preconnect 一文中有更详细的分析。

优化资源阻塞Preload、Prefetch和Preconnect