基于web前端的性能优化框架模型计算机研究

这是一篇计算机论文，本文在基于 Nignx 的负载均衡算法基础上，实现 web 前端性能的优化，大量的静态页面的访问可以通过 Nignx，后台不再关内心平静态页面访问带来的压力，提升了 web 网站的处理效率。最后，本文通过企业级开发应用的实践，将上述模型及方法应用在一款上线的企业级 web 产品开发中，通过实践证明该开发模型能够满足多终端的设计及运行需求，在访问及使用过程中，效果较好，能够满足企业级 web 应用程序的大型分布式架构、弹性计算架构、微服务架构、多端化服务的开发需求。

1 绪论

1.1 课题研究背景与意义

宽带的普及,让网速变得越来越快的同时也让网页越来越复杂，用户的耐心越来越少，网页打开时间稍长，就会造成大量的用户流失。对于 Web 性能的追求不仅仅是用户体验上的需要，更是互联网公司核心业务的驱动力。无论是靠电商、手机游戏、娱乐、社交、搜索引擎功成名就的 IT 巨头，都在实践中证明：网站越快访问体验越好，用户黏性越高、用户忠诚度更高、用户转化率也越高。可见，随着互联网的发展，web 应用的复杂化，web 性能优化的重要性有增无减。

本文深入研究前后端分离的开发模式，提出一种解决多终端兼容，解决web 性能的组件化开发和打包部署的开发模型，提升前后端开发效率，最后通过实际系统的开发，证明该模型的高效性。

雅虎公司作为互联网公司的先驱，其前端团队提出 14 条网站性能优化原则：尽量减少 HTTP 的请求数，使用 CDN，添加 Expires 头，启用 Gzip 压缩，将 CSS 放在页面最上面，将 script 放在页面最下面，避免在 CSS 中使用Expressions，把 avaScript 和 CSS 都放到外部文件中，减少 DNS 查询，压缩 avaScript 和 CSS，避免重定向，移除重复的脚本，配置实体标签，使 AAX缓存。其给出的优化提议多是基于现行 HTTP 协议展开的，并未对协议进行改进。

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1.2 国内外研究现状

Google 公司对 Web 应用程序前端的性能优化也十分重视，其研究和开发了多款提升前端性能的应用，包括：

(1) Web 前端性能的分析插件 Page Speed；

(2) avascript 和 CSS 的压缩工具 Google Closure Compiler；

(3) 自主研发的 V8 avaScript 引擎在运行之前将 avaScript 编译成了机器码，以此提升性能；

(4) google 的前端框架 AngularS 实现构建单页面应用，得到广泛使用，但是，伴随着模块化在 ES2021 的尘埃落定,更多优秀的框架如 reacts、Vues,对 AngularS 的首要地位造成撼动，其中重要的一点是 AngularS文件太大，对性能有一定的影响，因此 2021 年新出的 AngularS2.0 在性能方面进行一定的改进，提升其竞争力；

(5) Google 甚至在协议上进行改进，Google2021 年开始 SPDY 项目，致力于在 HTTP/1.x 之上实现更快的速度，目前处于起草阶段的 HTTP2 也是基于SPDY 的标准，HTTP2 的出现让 web 性能得到大幅度的提升，目前已得到众多大公司的应用和浏览器（其中就有 google Chrome）的支持，但是HTTP2 的普及还需要相当长的时间，google 为了推广 HTTP2，宣布在 2021年停止对 SPDY 项目的支持。

由上可见，互联网巨头 google 公司对于 web 性能也是十分重视的。

相比国外，国内的 web 前端研究起步较晚，但是国内 web 前端技术发展迅猛，近几年国内领先的 IT 公司在 web 前端性能方面做了大量的研究和实践。

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2 相关技术分析

2.1 son 技术介绍

SON 是一种 avaScript 对象表示法（avaScript Object Notation），是一种轻量级的文本数据交换格式。SON 基于 ECMAScript 的一个子集，采用完全独立于编程语言的文本格式来存储和表示数据。相较于 XML，SON 以简易的数据结构表示复杂的数据结构，从而简化工作量。虽然 SON 使用avascript 语法来描述数据对象，但是 SON 独立于语言与平台，针对 SON，许多编程语言都有解析器和序列化器。SON 简洁和清晰的层次结构让它成为理想的数据交换语言，易于人们阅读和编写，同时也易于机器解析和生成，并有效地提升网络传输效率。在语法上，SON 文本格式与创建 avascript对象的代码相同。在 avascript 的语法中，所有皆对象，因此可以用 SON来表示任何 avaScript 支持的类型，比如常见字符串、数字、数组、对象等类型的值。在实际应用中，SON 常用来表示复杂的数据结构，其中数组和对象是比较常用的两种类型。

SON 表示对象：首先了解对象在 avaScript 中是使用花括号包裹{}起来的内容，数据结构为{ey1：value1, ey2：value2, ...}的键值对结构。在面向对象的语言中，ey 为对象的属性，value 为对应的值。键名可以使用整数和字符串来表示，值的类型可以是任意类型。SON 键值对是用来保存avaScript 对象的一种方式，和 avaScript 对象的写法只有小部分的差异，键/值对组合中的键名写在前面并用双引号（符号为 ）包裹，使用冒号（符号为:）分隔，然后紧接着值，如下举例表示 SON 表示对象和 avaScript语法的区别于联系：

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2.2 Node.js 技术介绍

Node.js 是一个采用 C++程序编写和基于 Chrome V8 引擎的 avaScript运行环境。Node.js 使用了一个事件驱动、非阻塞式 I/O 的模型，使其轻量又高效，且其可以跨平台使用。Node.js 的包管理器 npm，代替 Node.js 解决了许多部署上的问题，提高开发效率，Node.js 8 已经发布了，NPM 模块每周下载量超过 10 亿，是全球最大的开源库生态系统。

Node.js 逐渐发展成一个成熟稳重的开发平台，近几年，Node.js 吸引了越来越多的关注，其发展和被关注度已然有超越 ava 的趋势。基于 Node.js 的应用层出不穷，国内外诸多大型高流量网站都采用 Node.js 进行开发，比如：PayPal 为全世界 2 亿活跃用户提供服务，PayPal 选择 Node.js 替换 ava 开发后端，使前后端开发只需要使用 javascrip 一种语言，数据统计显示 PayPal采用 Node.js 之后，应用开发速度提高 2 倍、文件数目减少 40%、代码量减少 33%，并且，接口的请求时间减少了 35%、每秒处理的请求数增加了 2 倍；Mozilla 使用 Node.js 开发了大量应用，统一前后端使用 javascript 一种开发语言，从而提高开发效率；淘宝双十一，天猫首页、天猫的活动页和双十一会场等页面全部都基于 Node.js 应用提供服务，据淘宝开发团队描述，Node.js 不仅帮助前端开发团队高效解决双十一页面渲染上的问题，并且降低了硬件成本；微软、腾讯等也采用 Node.js 做网络应用。Node.js 的发展，为 web 研发模式带来了新的解决思路，即通过在传统的前端和后端之间引入 Node.js 作为中间层，使得前端和后端实现完全解耦，业界诸如阿里、百度都已有基于 Node.js 做前后端分离的应用 。

Express 框架是 Node.js 在实际应用中必不可少的一部分，Express是一个基于 Node.js 平台的灵活且极简的 web 应用开发框架，提供一系列强大的特性帮助开发人员创建各种 web 应用，但是不对 Node.js 已有的特性进行二次抽象，它只是在 Node.js 的基础上扩展 web 应用所需的基本功能。Express提供丰富的 HTTP 快捷方法和任意排列组合的 Connect 中间件，可以帮助开发人员快速创建健壮且友好的 API。Express 框架的核心特性提供：支持通过设置中间件来响应 HTTP 请求；支持定义的路由表来执行不同的 HTTP 请求动作；支持通过向模板传递参数来动态渲染 HTML 页面。Express 的安装和实施也比较简易，其官方文档提供了完整的实施教程。

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3 基于 web 前端的性能优化关键技术............................. 15

3.1 基于 web 前端性能的影响因素分析................ 15

3.1.1 浏览器的工作原理................. 15

3.1.2 影响 web 前端性能的因素................. 19

4 面向 SaaS 应用的性能优化框架模型的实践............................. 25

4.1 SaaS 应用的业务介绍和概要设计................. 25

4.1.1 需求分析..................... 25

4.1.2 概要设计............................ 30

5 测试和对比分析........................ 54

5.1 功能测试......................... 54

5.2 性能测试........................... 57

5 测试和对比分析

5.1 功能测试

针对该电子签名说说系统，功能性测试主要从系统实现的业务逻辑、系统功能实现程度以及不同终端网页视觉渲染效果三方面做测试，该系统面向多终端设计，功能测试分别对移动端和电脑端做了测试，电脑端的功能模块包括登录、注册、文件、文件签署、文档预览、签章管理、个人信息设置、实名认证，移动端的功能模块包括文件、文件签署、个人信息，根据系统功能进行可测试用例编写并根据测试用例进行了测试，发现的 bug 已经得到及时的解决。

视觉渲染效果测试主要是测试移动端和电脑端网页的渲染是否正常，按照不同终端对应渲染的指定页面，使用 Chrome 自带的终端模拟工具进行测试，移动端和电脑端的网页测试结果显示是正常，页面根据不同终端进行了适配渲染。如下图 5-1 以登录界面分别在移动端和电脑端的渲染测试效果图作为示例：

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6 总结与展望

6.1 总结

经过对本文提出的 web 前端性能优化模型的实践和测试，证明了该模型在 SaaS 应用开发过程中的可用性和高效性，在 SaaS 应用性能问题上进一步提高了开发效率，并且为企业级 web 应用程序的大型分布式架构、弹性计算架构、微服务架构、多端化服务打下坚实的基础，从而增强企业竞争力。其带来的具体好处表现在如下几方面：

(1) 解耦前后端职责，从而解决前后端协作问题：基于 Node.js 的前后端分离方案，后端与前端只需要通过 restful api 接口进行连接，前端的路由配置等不再受限于后端，后端对外只需要关心提供的接口服务，将更多的精力放在后端服务的架构和性能上，脱离了前端的页面管理工作。

(2) 前后端开发由串行变为并行，提高整体开发效率：前后端分离之后，前后端通过接口进行直接联调，即使后端接口没有实现也不影响前端开发继续进行，前端可以通过调用 moc 数据先进行接口对接工作，同时后台进行接口的实际开发并进行单独的接口测试。前端完成之后，测试也可以按序进行。对于前端来说，后台接口开发完成之后，只是更换一下接口地址即可，从而实现前后端开发并行的效果。

(3) 前端开发人员按层分配任务，减小新人上手难度：面向企业业务组件化的开发模型进行工程构建，可以轻易实现将前端开发人员进行分层，擅长网络层和 javascript 开发的人员，即可专注 web server 端与后台接口的对接，并且可专注书写提供客户端调用的 javascript 模块，而擅长css 和 html 的前端开发人员，即可专注 UI 业务组件的实现，同时新人也可以快速上手，减少团队招人的困难。

参考文献（略）