最近在做性能优化，具体优化手段，网上铺天盖地，这里就不重复了。
性能优化可分为以下几个维度：代码层面、构建层面、网络层面。
本文主要是从代码层面探索前端性能，主要分为以下 4 个小节。
使用 CSS 替代 JS
深度剖析 JS
前端算法
计算机底层
这里主要从动画和 CSS 组件两个方面介绍。
CSS2 出来之前，哪怕要实现一个很简单的动画，都要通过 JS 实现。比如下面红色方块的水平移动：
对应 JS 代码：
let redBox = document.getElementById('redBox')
let l = 10
setInterval(() => {
l+=3
redBox.style.left = `${l}px`
}, 50)
1998 年的 CSS2 规范，定义了一些动画属性，但由于受当时浏览器技术限制，这些特性并没有得到广泛的支持和应用。
直到 CSS3 的推出，CSS 动画得到了更全面地支持。同时，CSS3 还引入了更多的动画效果，使得 CSS 动画在今天的 Web 开发中得到了广泛的应用。
那么 CSS3 都能实现什么动画，举几个例子：
过渡（Transition）- 过渡是 CSS3 中常用的动画效果之一，通过对一个元素的某些属性进行变换，使元素在一段时间内从一个状态平滑地过渡到另一个状态。
动画（Animation）- 动画是 CSS3 中另一个常用的动画效果，其用于为一个元素添加一些复杂的动画效果，可以通过关键帧（@keyframes）来定义一串动画序列。
变换（Transform）- 变换是 CSS3 中用于实现 2D/3D 图形变换效果的一种技术，包括旋转、缩放、移动、斜切等效果。
把上面的例子改写成 CSS 代码如下：
#redBox {
animation: mymove 5s infinite;
}
@keyframes mymove
{
from {left: 0;}
to {left: 200px;}
}
同样的效果，用样式就能实现，何乐而不为呢。
需要指出的是，CSS 的动画仍在不断发展和改进，随着新的浏览器特性和 CSS 版本的出现，CSS 动画的特性也在不断地增加和优化，以满足日益复杂的动画需求和更好的用户体验。
在一些知名的组件库中，有些组件的大部分 props 是通过修改 CSS 样式实现的，比如 Vant 的Space组件。
| Props | 功能 | CSS 样式 |
|---|---|---|
| direction | 间距方向 | flex-direction: column; |
| align | 对齐方式 | align-items: xxx; |
| fill | 是否让 Space 变为一个块级元素，填充整个父元素 | display: flex; |
| wrap | 是否自动换行 | flex-wrap: wrap; |
再比如 Ant Design 的Space组件。
| Props | 功能 | CSS 样式 |
|---|---|---|
| align | 对齐方式 | align-items: xxx; |
| direction | 间距方向 | flex-direction: column; |
| size | 间距大小 | gap: xxx; |
| wrap | 是否自动换行 | flex-wrap: wrap; |
这类组件完全可以封装成 SCSS 的 mixin 实现（LESS 也一样），既能减少项目的构建体积（两个库的 Space 组件 gzip 后的大小分别为 5.4k 和 22.9k），又能提高性能。
查看组件库某个组件的体积，可访问连接。
比如下面的 space mixin：
/*
* 间距
* size: 间距大小，默认是 8px
* align: 对齐方式，默认是 center，可选 start、end、baseline、center
* direction: 间距方向，默认是 horizontal，可选 horizontal、vertical
* wrap: 是否自动换行，仅在 horizontal 时有效，默认是 false
*/
@mixin space($size: 8px, $direction: horizontal, $align: center, $wrap: false) {
display: inline-flex;
gap: $size;
@if ($direction == 'vertical') {
flex-direction: column;
}
@if ($align == 'center') {
align-items: center;
}
@if ($align == 'start') {
align-items: flex-start;
}
@if ($align == 'end') {
align-items: flex-end;
}
@if ($align == 'baseline') {
align-items: baseline;
}
@if ($wrap == true) {
@if $direction == 'horizontal' {
flex-wrap: wrap;
}
}
}
类似的组件还有 Grid、Layout 等。
再说下图标，下面是 Ant Design 图标组件的第一屏截图，有很多仅用 HTML + CSS 就可以轻松实现。
实现思路：
优先考虑只使用样式实现
仅靠样式满足不了，就先增加一个标签，通过这个标签和它的两个伪元素 ::before 和 ::after 实现
一个标签实在不够，再考虑增加额外的标签
比如实现一个支持四个方向的实心三角形，仅用几行样式就可以实现（上面截图是 4 个图标）：
/* 三角形 */
@mixin triangle($borderWidth: 10, $shapeColor: #666, $direction: up) {
width: 0;
height: 0;
border: if(type-of($borderWidth) == 'number', #{$borderWidth} + 'px', #{$borderWidth}) solid transparent;
$doubleBorderWidth: 2 * $borderWidth;
$borderStyle: if(type-of($doubleBorderWidth) == 'number', #{$doubleBorderWidth} + 'px', #{$doubleBorderWidth}) solid #{$shapeColor};
@if($direction == 'up') {
border-bottom: $borderStyle;
}
@if($direction == 'down') {
border-top: $borderStyle;
}
@if($direction == 'left') {
border-right: $borderStyle;
}
@if($direction == 'right') {
border-left: $borderStyle;
}
}
总之，能用 CSS 实现的就不用 JS，不仅性能好，而且还跨技术栈，甚至跨端。
介绍完了 CSS，再来看 JS，主要从基本语句和框架源码两个方面深入。
先了解下 CPU 是如何执行条件语句的。参考如下代码：
const a = 2
const b = 10
let c
if (a > 3) {
c = a + b
} else {
c = 2 * a
}
CPU 执行流程如下：
我们看到，在执行到指令 0102 时候，由于不满足 a > 3 这个条件，就直接跳转到 0104 这个指令去执行了；而且，计算机很聪明，如果它在编译期间发现 a 永远不可能大于 3，它就会直接删除 0103 这条指令，然后，0104 这条指令就变成了下一条指令，直接顺序执行，也就是编译器的优化。
那么回到正题，假如有以下代码：
function check(age, sex) {
let msg = ''
if (age > 18) {
if (sex === 1) {
msg = '符合条件'
} else {
msg = ' 不符合条件'
}
} else {
msg = '不符合条件'
}
}
逻辑很简单，就是筛选出 age > 18 并且 sex == 1 的人，代码一点儿问题都没有，但是太啰嗦，站在 CPU 的角度来看，需要执行两次跳转操作，当 age > 18 时，就进入内层的 if-else 继续判断，也就意味着再次跳转。
其实我们可以直接优化下这个逻辑（通常我们也是这样做的，但是可能知其然而不知其所以然）：
function check(age, sex){
if (age > 18 && sex ==1) return '符合条件'
return '不符合条件'
}
所以，逻辑能提前结束就提前结束，减少 CPU 的跳转。
其实 switch 语句和 if-else 语句的区别不大，只不过写法不同而已，但是，switch 语句有个特殊的优化，那就是数组。
参考以下代码：
function getPrice(level) {
if (level > 10) return 100
if (level > 9) return 80
if (level > 6) return 50
if (level > 1) return 20
return 10
}
我们改成 switch 语句：
function getPrice(level) {
switch(level)
case 10: return 100
case 9: return 80
case 8:
case 7:
case 6: return 50
case 5:
case 4:
case 3:
case 2:
case 1: return 20
default: return 10
}
看着没啥区别，其实编译器会把它优化成一个数组，其中数组的下标为 0 到 10，不同下标对应的价格就是 return 的数值，也就是：
而我们又知道，数组是支持随机访问的，速度极快，所以，编译器对 switch 的这个优化就会大大提升程序的运行效率，这可比一条一条执行命令快多了。
那么，我还写个毛的 if-else 语句啊，我直接全部写 switch 不就行了？
不行！因为编译器对 switch 的优化是有条件的，它要求你的 code 必须是紧凑的，也就是连续的。
这是为什么呢？因为我要用数组来优化你啊，你如果不是紧凑的，比如你的 code 是 1、50、51、101、110，我就要创建一个长度 110 的数组来存放你，只有这几个位置有用，岂不是浪费空间！
所以，我们在使用 switch 的时候，尽量保证_code 是紧凑的数字类型_的。
其实循环语句跟条件语句类似，只不过写法不同而已，循环语句的优化点是以减少指令为主。
我们先来看一个中二的写法：
function findUserByName(users) {
let user = null
for (let i = 0; i < users.length; i++) {
if (users[i].name === '张三') {
user = users[i]
}
}
return user
}
如果数组长度是 10086，第一个人就叫张三，那后面 10085 次遍历不就白做了，真拿 CPU 不当人啊。
你直接这样写不就行了：
function findUserByName(users) {
for (let i = 0; i < users.length; i++) {
if (users[i].name === '章三') return users[i]
}
}
这样写效率高，可读性强，也符合我们上述的_逻辑能提前结束就提前结束_这个观点。CPU 直接感谢你全家。
其实，这里还有一点可以优化的地方，就是我们的数组长度可以提取出来，不必每次都访问，也就是这样：
function findUserByName(users) {
let length = users.length
for (let i = 0; i < length; i++) {
if (users[i].name === '章三') return users[i]
}
}
这看起来好像有点吹毛求疵了，确实是，但是如果考虑到性能的话，还是有点用的。比如有的集合的 size() 函数，不是简单的属性访问，而是每次都需要计算一次，这种场景就是一次很大的优化了，因为省了很多次函数调用的过程，也就是省了很多个 call 和 return 指令，这无异是提高了代码的效率的。尤其是在循环语句这种容易量变引起质变的情况下，差距就是从这个细节拉开的。
函数调用过程参考：
对应代码如下：
let a = 10
let b = 11
function sum (a, b) {
return a + b
}
说完了几个基础语句，再来看下我们经常使用的框架内部，很多地方的性能都值得探索。
Vue 和 React 中都使用了虚拟 DOM，当执行更新时，要对比新旧虚拟 DOM。如果没有任何优化，直接严格 diff 两颗树，时间复杂度是 O(n^3)，根本不可用。所以 Vue 和 React 必须使用 diff 算法优化虚拟 DOM：
Vue2 - 双端比较：
类似上面的图：
定义 4 个变量，分别为：oldStartIdx、oldEndIdx、newStartIdx 和 newEndIdx
判断 oldStartIdx 和 newStartIdx 是否相等
判断 oldEndIdx 和 newEndIdx 是否相等
判断 oldStartIdx 和 newEndIdx 是否相等
判断 oldEndIdx 和 newStartIdx 是否相等
同时 oldStartIdx 和 newStartIdx 向右移动；oldEndIdx 和 newEndIdx 向左移动
Vue3 - 最长递增子序列：
整个过程是基于 Vue2 的双端比较再次进行优化。比如上面这个截图：
先进行双端比较，发现前面两个节点（A 和 B）和最后一个节点（G）是一样的，不需要移动
找到最长递增子序列 C、D、E（新旧 children 都包含的，最长的顺序没有发生变化的一组节点）
把子序列当成一个整体，内部不用进行任何操作，只需要把 F 移动到它的前面，H 插入到它的后面即可
React - 仅右移：
上面截图的比较过程如下：
遍历 Old 存下对应下标 Map
遍历 New，b 的下标从 1 变成了 0，不动（是左移不是右移）
c 的下标从 2 变成了 1，不动（也是左移不是右移）
a 的下标从 0 变成了 2，向右移动，b、c 下标都减 1
d 和 e 位置没变，不需要移动
总之，不管用什么算法，它们的原则都是：
只比较同一层级，不跨级比较
Tag 不同则删掉重建（不再去比较内部的细节）
子节点通过 key 区分（key 的重要性）
最后也都成功把时间复杂度降低到了 O(n)，才可以被我们实际项目使用。
很多人都认为 setState 是异步的，但是请看下面的例子：
clickHandler = () => {
console.log('--- start ---')
Promise.resolve().then(() => console.log('promise then'))
this.setState({val: 1}, () => {console.log('state...', this.state.val)})
console.log('--- end ---')
}
render() {
return <div onClick={this.clickHandler}>setState</div>
}
实际打印结果：
如果是异步的话，state 的打印应该在微任务 Promise 后执行。
为了解释清这个原因，必须先了解 JSX 里的事件机制。
JSX 里的事件，比如 onClick={() => {}}，其实叫合成事件，区别于我们常说的自定义事件：
// 自定义事件
document.getElementById('app').addEventListener('click', () => {})
合成事件都是绑定在 root 根节点上，有前置和后置操作，拿上面的例子举例：
function fn() { // fn 是合成事件函数，内部事件同步执行
// 前置
clickHandler()
// 后置，执行 setState 的 callback
}
可以想象有函数 fn，里面的事件都是同步执行的，包括 setState。fn 执行完，才开始执行异步事件，即 Promise.then，符合打印的结果。
那么 React 为什么要这么做呢？
因为要考虑性能，如果要多次修改 state，React 会先合并这些修改，合并完只进行一次 DOM 渲染，避免每次修改完都渲染 DOM。
所以 setState_本质是同步_，日常说的“异步”是不严谨的。
讲完了我们的日常开发，再来说说算法在前端中的应用。
友情提示：算法一般都是针对大数据量而言，区别于日常开发。
先来看一道题。
求 1-10000 之间的所有对称数，例如：0, 1, 2, 11, 22, 101, 232, 1221...
思路 1 - 使用数组反转、比较：数字转换为字符串，再转换为数组；数组 reverse，再 join 为字符串；前后字符串进行对比。
function findPalindromeNumbers1(max) {
const res = []
if (max <= 0) return res
for (let i = 1; i <= max; i++) {
// 转换为字符串，转换为数组，再反转，比较
const s = i.toString()
if (s === s.split('').reverse().join('')) {
res.push(i)
}
}
return res
}
思路 2 - 字符串头尾比较：数字转换为字符串；字符串头尾字符比较。
function findPalindromeNumbers2(max) {
const res = []
if (max <= 0) return res
for (let i = 1; i <= max; i++) {
const s = i.toString()
const length = s.length
// 字符串头尾比较
let flag = true
let startIndex = 0 // 字符串开始
let endIndex = length - 1 // 字符串结束
while (startIndex < endIndex) {
if (s[startIndex] !== s[endIndex]) {
flag = false
break
} else {
// 继续比较
startIndex++
endIndex--
}
}
if (flag) res.push(res)
}
return res
}
思路 3 - 生成翻转数：使用 % 和 Math.floor 生成翻转数；前后数字进行对比(全程操作数字，没有字符串类型)。
function findPalindromeNumbers3(max) {
const res = []
if (max <= 0) return res
for (let i = 1; i <= max; i++) {
let n = i
let rev = 0 // 存储翻转数
// 生成翻转数
while (n > 0) {
rev = rev * 10 + n % 10
n = Math.floor(n / 10)
}
if (i === rev) res.push(i)
}
return res
}
性能分析：越来越快
思路 1- 看似是 O(n)，但数组转换、操作都需要时间，所以慢
思路 2 VS 思路3 - 操作数字更快（电脑原型就是计算器）
总之，尽量不要转换数据结构，尤其数组这种有序结构，尽量不要用内置 API，如 reverse，不好识别复杂度，数字操作最快，其次是字符串。
还是直接上一道题。
输入一个字符串，切换其中字母的大小写
如，输入字符串 12aBc34，输出字符串 12AbC34
思路 1 - 使用正则表达式。
function switchLetterCase(s) {
let res = ''
const length = s.length
if (length === 0) return res
const reg1 = /[a-z]
const reg2 = /[A-Z]
for (let i = 0; i < length; i++) {
const c = s[i]
if (reg1.test(c)) {
res += c.toUpperCase()
} else if (reg2.test(c)) {
res += c.toLowerCase()
} else {
res += c
}
}
return res
}
思路 2 - 通过 ASCII 码判断。
function switchLetterCase2(s) {
let res = ''
const length = s.length
if (length === 0) return res
for (let i = 0; i < length; i++) {
const c = s[i]
const code = c.charCodeAt(0)
if (code >= 65 && code <= 90) {
res += c.toLowerCase()
} else if (code >= 97 && code <= 122) {
res += c.toUpperCase()
} else {
res += c
}
}
return res
}
性能分析：前者使用了正则，慢于后者
所以，尽量用“低级”代码，慎用语法糖、高级 API 或者正则表达式。
最后说一些前端需要了解的计算机底层。
我们通常说的：从内存中读数据，就是把数据读入寄存器中，但是我们的数据不是直接从内存读入寄存器的，而是先读入一个高速缓存中，然后才读入寄存器的。
寄存器是在 CPU 内的，也是 CPU 的一部分，所以 CPU 从寄存器读写数据非常快。
这是为啥呢？因为从内存中读数据太慢了。
你可以这么理解：CPU 先把数据读入高速缓存中，以备使用，真正使用的时候，就从高速缓存中读入寄存器；当寄存器使用完毕后，就把数据写回到高速缓存中，然后高速缓存再在合适的时机将数据写入到存储器。
CPU 运算速度非常快，而从内存读数据非常慢，如果每次都从内存中读写数据，那么势必会拖累 CPU 的运算速度，可能执行 100s，有 99s 都在读取数据。为了解决这个问题，我们就在 CPU 和存储器之间放了个高速缓存，而 CPU 和高速缓存之间的读写速度是很快的，CPU 只管和高速缓存互相读写数据，而不管高速缓存和存储器之间是怎么同步数据的。这样就解决了内存读写慢的问题。
灵活运用二进制的位运算不仅能提高速度，熟练使用二进制还能节省内存。
假如给定一个数 n，怎么判断 n 是不是 2 的 n 次方呢？
很简单啊，直接求余就行了。
function isPowerOfTwo(n) {
if (n <= 0) return false
let temp = n
while (temp > 1) {
if (temp % 2 != 0) return false
temp /= 2
}
return true
}
嗯，代码没毛病，不过不够好，看下面代码：
function isPowerOfTwo(n) {
return (n > 0) && ((n & (n - 1)) == 0)
}
大家可以用 console.time 和 console.timeEnd 对比下运行速度便知。
我们可能还会看到一些源码里面有很多 flag 变量，对这些 flag 进行按位与或按位或运算来检测标记，从而判断是否开启了某个功能。他为什么不直接用布尔值呢？很简单，这样效率高还节省内存。
比如 Vue3 源码中的这段代码，不仅用到了按位与和按位或，还用到了左移：
export const enum ShapeFlags {
ELEMENT = 1,
FUNCTIONAL_COMPONENT = 1 << 1,
STATEFUL_COMPONENT = 1 << 2,
TEXT_CHILDREN = 1 << 3,
ARRAY_CHILDREN = 1 << 4,
SLOTS_CHILDREN = 1 << 5,
TELEPORT = 1 << 6,
SUSPENSE = 1 << 7,
COMPONENT_SHOULD_KEEP_ALIVE = 1 << 8,
COMPONENT_KEPT_ALIVE = 1 << 9,
COMPONENT = ShapeFlags.STATEFUL_COMPONENT | ShapeFlags.FUNCTIONAL_COMPONENT
}
if (shapeFlag & ShapeFlags.ELEMENT || shapeFlag & ShapeFlags.TELEPORT) {
...
}
if (hasDynamicKeys) {
patchFlag |= PatchFlags.FULL_PROPS
} else {
if (hasClassBinding) {
patchFlag |= PatchFlags.CLASS
}
if (hasStyleBinding) {
patchFlag |= PatchFlags.STYLE
}
if (dynamicPropNames.length) {
patchFlag |= PatchFlags.PROPS
}
if (hasHydrationEventBinding) {
patchFlag |= PatchFlags.HYDRATE_EVENTS
}
}
文章从代码层面讲解了前端的性能，有深度维度的：
JS 基础知识深度剖析
框架源码
也有广度维度的：
CSS 动画、组件
算法
计算机底层
希望能让大家拓宽前端性能的视野，如果对文章感兴趣，欢迎留言讨论～～～
作者：京东零售 杨进军
来源：京东云开发者社区 转载请注明来源