Погружение в темные воды загрузки скриптов

в 6:31, , рубрики: javascript, JS, script, Веб-разработка, всё плохо, перевод, переводы

Буквально несколько часов назад на HTML5 Rocks появилась замечательная статья о текущем положении дел, касающихся загрузки скриптов на странице. Представляю вашему вниманию ее перевод. Поправки можете присылать в личные сообщения :)

Введение

В этой статье я хочу научить вас как загружать в браузер JavaScript и выполнять его.

Нет, подождите, вернитесь! Я знаю, что это звучит заурядно и просто, но помните, что это происходит в браузере, где теоретически простое превращается в набор причуд, определенных наследственностью. Знание этих причуд поможет вам выбрать самый быстрый, наименее разрушительный способ загрузки скриптов. Если вы спешите, то можете перейти сразу к краткому справочнику в конце статьи.

Для затравки, вот как спецификация определяет различные способы загрузки и выполнения скриптов:

Что написано в WHATWG о загрузке скриптов

Как и все спецификации WHATWG, на первый взгляд данная спецификация выглядит как последствия кассетной бомбы на фабрике Scrabble. Но, прочитав ее на 5 раз и вытерев кровь из своих глаз, начинаешь находить ее довольно интересной:

Мое первое подключение скрипта

<script src="//other-domain.com/1.js"></script>
<script src="2.js"></script>

Ах, блаженная простота. В данном случае браузер скачает оба скрипта параллельно и выполнит их как можно скорее, сохраняя заданный порядок. «2.js» не будет выполняться пока не выполнится «1.js» (или не сможет этого сделать), «1.js» не выполнится пока не выполнится предыдущий скрипт или стиль, и т.д. и т.п.

К сожалению, браузеры блокируют дальнейшую отрисовку страницы, пока это все происходит. Еще со времен «первого века веба» это обусловлено DOM API, который позволяет строкам добавляться к содержимому, которое пережовывает парсер, например с помощью document.write. Более современные браузеры продолжат сканировать и парсить документ в фоновом режиме и загружать нужный сторонний контент (js, картинки, css и т.д.), но отрисовка по-прежнему будет блокирована.

Вот почему гуру и специалисты производительности советуют размещать элементы script в конце документа, потому что это блокирует меньше всего контента. К сожалению, это означает, что ваш скрипт не будет увиден браузером до того времени, как будет скачен весь HTML, а также уже запущена загрузка CSS, картинок и iframe-ов. Современные браузеры достаточно умны, чтобы отдавать приоритет JavaScript над визуальной частью, но мы можем сделать лучше.

Спасибо, IE! (нет, я это без сарказма)

<script src="//other-domain.com/1.js" defer></script>
<script src="2.js" defer></script>

В Microsoft обнаружили эти проблемы с производительностью и ввели «defer» в Internet Explorer 4. В основном, оно говорит следующее: «Я обещаю ничего не вставлять в парсер, используя штуки, наподобие document.write. Если я нарушу это обещание, вы можете меня наказать любым приемлимым вам способом». Этот аттрибут был введен в HTML4 и он также появился в других браузерах.

В примере выше, браузер параллельно скачает оба скрипта и выполнит их прямо перед тем, как вызовется DOMContentLoaded, порядок сохранится.

Как и кассетная бомба на фабрике овец, «defer» стал мохнатым беспорядком. Помимо «src» и «defer», а также тегов скрипт и динамически загружаемых скриптов, у нас есть 6 паттернов добавления скрипта. Естественно, что браузеры не договорились о порядке, в котором они должны выполняться. Mozilla замечательно описала эту проблему еще в 2009.

WHATWG сделали это поведение явным, объявив, что «defer» не будет иметь никакого эффекта на скрипты, которые были добавлены динамически или не имеют «src». В противном случае, скрипты с «defer» должны запускаться в заданном порядке после того, как документ был распарсен.

Спасибо, IE! (ну ладно, теперь с сарказмом)

Одно дали — другое отобрали. К сожалению, есть неприятный баг в IE4-9, который может спровоцировать выполнение скриптов в неверном порядке. Вот что происходит:

1.js

console.log('1');
document.getElementsByTagName('p')[0].innerHTML = 'Changing some content';
console.log('2');

2.js

console.log('3');

Допустим, что на странице есть параграф, ожидаемый порядок логов — [1, 2, 3], но в IE9 и ниже результат будет [1, 3, 2]. Некоторые операции DOM вынуждают IE приостановить выполнение текущего скрипта и перед продолжением начать выполнение других скриптов в очереди.

Тем не менее, даже в реализациях без бага, таких как IE10 и других браузерах, выполнение скрипта будет отложено до момента, когда весь документ будет загружен и распарсен. Это удобно, если вы в любом случае ждете DOMContentLoaded, но если вы хотите получить реальный прирост производительности, то вскоре вы начнете использовать listeners и bootstrapping…

HTML5 спешит на помощь

<script src="//other-domain.com/1.js" async></script>
<script src="2.js" async></script>

HTML5 дал нам новый аттрибут «async», который предполагает, что вы также не используете document.write, но при этом не ожидает окончания парсинга документа. Браузер параллельно скачает оба скрипта и выполнит их как можно скорее.

К сожалению, так как они постараются выполниться максимально скоро, «2.js» можен выполниться раньше «1.js». Это отлично, если они не зависят друг от друга. Например, если «1.js» — это отслеживающий скрипт, не имеющий ничего общего с «2.js». Но если «1.js» — это CDN-копия jQuery, от которой зависит «2.js», то ваша страница будет устлана ошибками, как после кассетной бомбы в… я не знаю… здесь я ничего не придумал.

Я знаю, нам нужна JavaScript-библиотека!

В Святом Граале содержится набор скриптов, загружающихся сразу, без блокирования отрисовки страницы и выполняющихся максимально скоро, в том порядке, в котором мы их добавили. К сожалению, HTML ненавидит вас и не позволит вам этого сделать.

Проблема была решена с помощью JavaScript на разный манер. Некоторые способы требовали от вас вносить изменения в JavaScript, оборачивать всё в callback, который библиотека вызовет в правильном порядке (например, RequireJS). Другие использовали XHR для параллельной загрузки, а затем eval() в нужном порядке, который не работает для скриптов на другом домене, если там нет заголовка CORS и поддержки его в браузере. Некоторые использовали даже супер-магические хаки, как это было сделано в последнем LabJS.

Хаки всяческим образом обманывали браузер, чтобы тот загружал ресурс, вызывая при этом событие по окончанию загрузки, но не начинал его выполнение. В LabJS скрипт сначала добавлялся с некорректным mime-типом, например <script type="script/cache" src="...">. Как только все скрипты были загружены, они добавлялись снова, но уже с корректным mime-типом, в надежде на то, что браузер возьмет их прямо из кэша и сразу выполнит в нужном порядке. Данный способ надеялся на удобное, но непредсказуемое поведение, и сломался, когда HTML5 объявил, что браузеры не должны поддерживать скрипты с непонятным типом.

Оба этих приема имеют проблемы с производительностью сами по себе, вам нужно дожидаться момента, когда JavaScript-код библиотеки загрузится и распарсится прежде чем начнут загружаться скрипты, загрузкой которых библиотека управляет. Кроме того, как мы собираемся загружать загрузчик скриптов? Как мы собираемся загружать скрипт, который говорит загрузчику скриптов что загружать? Кто охраняет Хранителей? Почему я голый? Это всё сложные вопросы.

DOM спешит на помощь!

На самом деле, ответ находится в спецификации HTML5, хоть он и скрыт в низу раздела о загрузке скриптов.

The async IDL attribute controls whether the element will execute asynchronously or not. If the element's «force-async» flag is set, then, on getting, the async IDL attribute must return true, and on setting, the «force-async» flag must first be unset…

Давайте переведем это на «земной язык»:

[
  '//other-domain.com/1.js',
  '2.js'
].forEach(function(src) {
  var script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  document.head.appendChild(script);
});

Скрипты, которые созданы и добавлены динамически, асинхронные по-умолчанию, они не блокируют отрисовку и выполняются сразу после загрузки, что означает, что они могут появиться в неверном порядке. Однако мы можем явно пометить их неасинхронными:

[
  '//other-domain.com/1.js',
  '2.js'
].forEach(function(src) {
  var script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  script.async = false;
  document.head.appendChild(script);
});

Это даст нашим скриптам сочетание с поведением, которое не может быть достигнуто чистым HTML. Явно заданные неасинхронными, скрипты добавляются в очередь на выполнение, такую же, как они попадали в нашем первом примере на чистом HTML. Однако, создаваемые динамически, они будут выполняться вне парсинга документа, что не будет блокировать отрисовку, пока они будут загружаться (не путайте неасинхронную загрузку скрипта с синхронным XHR, что никогда не является хорошей вещью).

Скрипт выше должен быть встроен в head страниц, начиная очередь загрузок как можно раньше, без нарушения постепенной отрисовки, и начиная выполнять как можно раньше, в заданном вами порядке. «2.js» может свободно загружаться до «1.js», но он не будет выполнен до тех пор, пока «1js» успешно не скачается и выполнится или не сможет сделать что-либо из этого. Ура! Асинхронная загрузка, но выполнение по порядку!

Загрузка скриптов этим методом поддерживается везде, где поддерживается аттрибут async, за исключением Safari 5.0 (на 5.1 все хорошо). Кроме того все версии Firefox и Opera, которые не поддерживают аттрибут async, все равно выполняют динамически-добавленные скрипты в правильном порядке.

Это самый быстрый способ загружать скрипты, так? Так?

Ну если вы динамически решаете какие скрипты загружать — да, иначе — возможно, что нет. В примере выше браузер должен распарсить и загрузить скрипт, чтобы определить какие скрипты загружать. Это скрывает ваши скрипты от сканеров предзагрузки. Браузеры используют эти сканеры для обнаружения ресурсов, которые вы скорее всего посетите следующими и для обнаружения ресурсов страницы пока парсер заблокирован другим ресурсом.

Мы можем добавить обнаружаемость обратно, поместив это в head документа:

<link rel="subresource" href="//other-domain.com/1.js">
<link rel="subresource" href="2.js">

Это сообщает браузеру о том, что страница требует 1.js и 2.js и видима для предзагрузчиков. link[rel=subresource] похож на link[rel=prefetch], но с другой семантикой. К сожалению, это поддерживается только в Chrome, и вам нужно объявлять скрипты для загрузки дважды: первый — в элементах link, второй — в вашем скрипте.

Эта статья меня удручает

Ситуация удручающая и вы должны чувствовать себя удрученным. Еще нет декларативного способа без повторений для загрузки скриптов быстро и асинхронно, в то же время управляя порядком выполнения.

С появлением HTTP2/SPDY вы сможете уменьшить накладные ресурсы до точки, где доставка скриптов в маленьких самостоятельно-кэшированных файлах будет самым быстрым способом. Только представьте:

<script src="dependencies.js"></script>
<script src="enhancement-1.js"></script>
<script src="enhancement-2.js"></script>
<script src="enhancement-3.js"></script>
…
<script src="enhancement-10.js"></script>

Каждый enhancement-скрипт имеет дело конкретным компонентом страницы, но требует вспомогательные функции в dependencies.js. В идеале, мы хотим загрузить все асинхронно, затем выполнить enhancement-скрипт как можно раньше, в любом порядке, но после dependencies.js. Это прогрессивное прогрессивное улучшение!

К сожалению, нет декларативного способа для того, чтобы достичь этого, только если модифицировать сами скрипты для отслеживания состояния загрузки dependencies.js. Даже async=false не решит эту проблему, потому что выполнение enhancement-10.js будет заблокировано на 1-9. По факту, есть только один браузер, в котором можно достичь этого без хаков…

У IE есть идея!

IE грузит скрипты не так, как другие браузеры.

var script = document.createElement('script');
script.src = 'whatever.js';

IE начинает закачивать «whatever.js» сейчас, другие же браузеры не начнут загрузку до того момента, пока скрипт не будет добавлен к документу. У IE также есть событие «readystatechange» и свойство «readystate», которые сообщают о процессе загрузки. Это на самом деле очень полезно, потому что позволяет нам управлять загрузкой и выполнением скриптов независимо друг от друга.

var script = document.createElement('script');

script.onreadystatechange = function() {
  if (script.readyState == 'loaded') {
    // Our script has download, but hasn't executed.
    // It won't execute until we do:
    document.body.appendChild(script);
  }
};

script.src = 'whatever.js';

Мы можем строить сложные модели зависимости, выбирая когда добавлять скрипты в документ. IE поддерживает такую модель, начиная с 6-ой версии. Довольно интересно, но у этого есть такой же недостаток с обнаруживаемостью браузером, как и у async=false.

Хватит! Как я должен загружать скрипты?

Ладно, ладно. Если вы хотите загружать скрипты способом, который не блокирует отрисовку, не требует дублирования и имеет прекрасную поддержку браузеров, то я советую вот этот:

<script src="//other-domain.com/1.js"></script>
<script src="2.js"></script>

Именно этот. В конце элемента body. Да, быть веб-разработчиком — это как быть царем Сизифом (бум! 100 хипстерских очков за упоминание греческой мифологии!). Ограничения HTML и браузеров не позволяют нам сделать сильно лучше.

Я надеюсь, что модули JavaScript нас спасут, предоставив декларативный неблокирующий способ загружать скрипты и иметь контроль над порядком их запуска, даже если это потребует написание скриптов в виде модулей.

Иуу, должно быть что-то получше, что мы можем использовать сейчас?

Ладно, ради бонусных очков, если вы всерьез думаете о производительности и не боитесь сложности и дублирования, то можете объединить несколько рассмотренных трюков.

Во-первых, мы добавим объявление subresource для предзагрузчиков:

<link rel="subresource" href="//other-domain.com/1.js">
<link rel="subresource" href="2.js">

Затем прямо в head документа мы загружаем наши скрипты с помощью JavaScript, используя async=false, уступая место скрипту для IE на основе readystate, который, в свою очередь, уступает место defer.

var scripts = [
  '1.js',
  '2.js'
];
var src;
var script;
var pendingScripts = [];
var firstScript = document.scripts[0];

// Watch scripts load in IE
function stateChange() {
  // Execute as many scripts in order as we can
  var pendingScript;
  while (pendingScripts[0] && pendingScripts[0].readyState == 'loaded') {
    pendingScript = pendingScripts.shift();
    // avoid future loading events from this script (eg, if src changes)
    pendingScript.onreadystatechange = null;
    // can't just appendChild, old IE bug if element isn't closed
    firstScript.parentNode.insertBefore(pendingScript, firstScript);
  }
}

// loop through our script urls
while (src = scripts.shift()) {
  if ('async' in firstScript) { // modern browsers
    script = document.createElement('script');
    script.async = false;
    script.src = src;
    document.head.appendChild(script);
  }
  else if (firstScript.readyState) { // IE<10
    // create a script and add it to our todo pile
    script = document.createElement('script');
    pendingScripts.push(script);
    // listen for state changes
    script.onreadystatechange = stateChange;
    // must set src AFTER adding onreadystatechange listener
    // else we’ll miss the loaded event for cached scripts
    script.src = src;
  }
  else { // fall back to defer
    document.write('<script src="' + src + '" defer></'+'script>');
  }
}

Несколько трюков, затем минификация, и вот 362 байта + URL ваших скриптов:

!function(e,t,r){function n(){for(;d[0]&&"loaded"==d[0][f];)c=d.shift(),c[o]=!i.parentNode.insertBefore(c,i)}for(var s,a,c,d=[],i=e.scripts[0],o="onreadystatechange",f="readyState";s=r.shift();)a=e.createElement(t),"async"in i?(a.async=!1,e.head.appendChild(a)):i[f]?(d.push(a),a[o]=n):e.write("<"+t+' src="'+s+'" defer></'+t+">"),a.src=s}(document,"script",[
  "//other-domain.com/1.js",
  "2.js"
])

Стоят ли того дополнительные байты, в сравнении с простым подключением скриптов? Если вы уже используете JavaScript для условной загрузки скриптов, как это делает BBC, то вы можете также получить выигрыш от раннего запуска этих загрузок. В противном случае, скорее нет, придерживайтесь простого способа с подключением в конце body.

Уф, теперь я знаю почему раздел WHATWG по загрузке скриптов такой огромный. Мне нужно выпить.

Краткий справочник

Простые элементы script

<script src="//other-domain.com/1.js"></script>
<script src="2.js"></script>

Спецификация говорит: Скачивай вместе, выполняй по порядку после любого ожидающего CSS, блокируй отрисовку, пока не закончишь
Браузер отвечает: Да, сэр!

Defer

<script src="//other-domain.com/1.js" defer></script>
<script src="2.js" defer></script>

Спецификация говорит: Скачивай вместе, выполняй по порядку до DOMContentLoaded. Игнорируй «defer» для скриптов без «src».
IE < 10 отвечает: Возможно, что я выполню 2.js в середине выполнения 1.js. Это же весело??
Браузеры красной зоны отвечают: Я понятия не имею что такое defer, я буду загружать скрипты так, как будто этого нет.
Остальные браузеры отвечают: Хорошо, но возможно, что я не буду игнорировать «defer» для скриптов без «src»

Async

<script src="//other-domain.com/1.js" async></script>
<script src="2.js" async></script>

Спецификация говорит: Скачивай вместе, выполняй в любом порядке, в котором они закачиваются.
Браузеры красной зоны отвечают: Что такое «async»? Я буду скачивать скрипты так, как будто этого нет.
Остальные браузеры отвечают: Да, хорошо.

Async false

[
  '1.js',
  '2.js'
].forEach(function(src) {
  var script = document.createElement('script');
  script.src = src;
  script.async = false;
  document.head.appendChild(script);
});

Спецификация говорит: Скачивай вместе, выполняй по порядку, когда все загрузятся.
Firefox < 3.6, Opera отвечают: Я понятия не имею что такое «async», но так случилось, что я выполняю скрипты, добавленные через JS, в порядке, в котором они были добавлены.
Safari 5.0 отвечает: Я понимаю «async», но не знаю как установить его в false через JS. Я выполню ваши скрипты тогда, когда они придут, в любом порядке.
IE < 10 отвечает: Понятия не имею об «async», но есть обходной путь с использованием «onreadystatechange».
Другие браузеры красной зоны отвечают: Я не понимаю «async», я выполню ваши скрипты тогда, когда они придут, в любом порядке.
Остальные отвечают: Я твой друг, мы сделаем это как по учебнику.

Автор: olegafx

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля