JavaScript最佳实践:性能

注意作用域

避免全局查找

一个例子:

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function updateUI() {
var imgs = document.getElementByTagName("img");
for(var i=0, len=imgs.length; i<len; i++){
imgs[i].title = document.title + " image " + i;
}
var msg = document.getElementById("msg");
msg.innnerHTML = "Update complete.";
}

该函数可能看上去完全正常,但是它包含了三个对于全局document对象的引用。如果在页面上有多个图片,那么for循环中的document引用就会被执行多次甚至上百次,每次都会要进行作用域链查找。通过创建一个指向document对象的局部变量,就可以通过限制一次全局查找来改进这个函数的性能:

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function updateUI() {
var doc = document;
var imgs = doc.getElementByTagName("img");
for(var i=0, len=imgs.length; i<len; i++){
imgs[i].title = doc.title + " image " + i;
}
var msg = doc.getElementById("msg");
msg.innnerHTML = "Update complete.";
}

这里,首先将document对象存在本地的doc变量中;然后在余下的代码中替换原来的document。与原来的版本相比,现在的函数只有一次全局查找,肯定更快。

选择正确方法

1.避免不必要的属性查找

获取常量值是非常高效的过程

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var value = 5;
var sum = 10 + value;
alert(sum);

该代码进行了四次常量值查找:数字5,变量value,数字10和变量sum。
在JavaScript中访问数组元素和简单的变量查找效率一样。所以以下代码和前面的例子效率一样:

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var value = [5,10];
var sum = value[0] + value[1];
alert(sum);

对象上的任何属性查找都比访问变量或者数组花费更长时间,因为必须在原型链中对拥有该名称的属性进行一次搜素。属性查找越多,执行时间就越长。

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var values = {first: 5, second: 10};
var sum = values.first + values.second;
alert(sum);

这段代码使用两次属性查找来计算sum的值。进行一两次属性查找并不会导致显著的性能问题,但是进行成百上千次则肯定会减慢执行速度。
注意获取单个值的多重属性查找。例如:

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var query = window.location.href.substring(window.location.href.indexOf("?"));

在这段代码中,有6次属性查找:window.location.href.substring()有3次,window.location.href.indexOf()又有3次。只要数一数代码中的点的数量,就可以确定查找的次数了。这段代码由于两次用到了window.location.href,同样的查找进行了两次,因此效率特别不好。
一旦多次用到对象属性,应该将其存储在局部变量中。之前的代码可以如下重写:

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var url = window.locaiton.href;
var query = url.substring(url.indexOf("?"));

这个版本的代码只有4次属性查找,相对于原始版本节省了33%。
一般来讲,只要能减少算法的复杂度,就要尽可能减少。尽可能多地使用局部变量将属性查找替换为值查找,进一步奖,如果即可以用数字化的数组位置进行访问,也可以使用命名属性(诸如NodeList对象),那么使用数字位置。

2.优化循环

一个循环的基本优化步骤如下所示。
(1)减值迭代——大多数循环使用一个从0开始、增加到某个特定值的迭代器。在很多情况下,从最大值开始,在循环中不断减值的迭代器更加高效。
(2)简化终止条件——由于每次循环过程都会计算终止条件,所以必须保证它尽可能快。也就是说避免属性查找或其他操作。
(3)简化循环体——循环是执行最多的,所以要确保其最大限度地优化,确保其他某些可以被很容易移除循环的密集计算。
(4)使用后测试循环——最常用for循环和while循环都是前测试循环。而如do-while这种后测试循环,可以避免最初终止条件的计算,因此运行更快。
以下是一个基本的for循环:

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for(var i = 0; i < value.length; i++){
process(values[i]);
}

这段代码中变量i从0递增到values数组中的元素总数。循环可以改为i减值,如下所示:

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for(var i = value.length -1; i >= 0; i--){
process(values[i]);
}

终止条件从value.length简化成了0。
循环还能改成后测试循环,如下:

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var i = values.length -1;
if (i> -1) {
do {
process(values[i])
}
while(--i>=0) //此处有个勘误,书上终止条件为(--i>0),经测试,(--i>=0)才是正确的
}

此处最主要的优化是将终止条件和自减操作符组合成了单个语句,循环部分已经优化完全了。
记住使用“后测试”循环时必须确保要处理的值至少有一个,空数组会导致多余的一次循环而“前测试”循环则可以避免。

3.展开循环

当循环的次数是确定的,消除循环并使用多次函数调用往往更快。假设values数组里面只有3个元素,直接对每个元素调用process()。这样展开循环可以消除建立循环和处理终止条件的额外开销,使代码运行更快。

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//消除循环
process(values[0]);
process(values[1]);
process(values[2]);

如果循环中的迭代次数不能事先确定,那可以考虑使用一种叫做Duff装置的技术。Duff装置的基本概念是通过计算迭代的次数是否为8的倍数将一个循环展开为一系列语句。
Andrew B.King提出了一个更快的Duff装置技术,将do-while循环分成2个单独的循环。以下是例子:

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var iterations = Math.floor(values.length / 8);
var leftover = values.length % 8;
var i = 0;
if(leftover>0) {
do {
process(values[i++]);
}
while(--leftover > 0);
}
do {
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
process(values[i++]);
}
while(--iterations > 0);

在这个实现中,剩余的计算部分不会在实际循环中处理,而是在一个初始化循环中进行除以8的操作。当处理掉了额外的元素,继续执行每次调用8次process()的主循环。
针对大数据集使用展开循环可以节省很多时间,但对于小数据集,额外的开销则可能得不偿失。它是要花更多的代码来完成同样的任务,如果处理的不是大数据集,一般来说不值得。

4.避免双重解释

当JavaScript代码想解析KavaScript的时候就会存在双重解释惩罚。当使用eval()函数或者是Function构造函数以及使用setTimeout()传一个字符串参数时都会发生这种情况。

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//某些代码求值——避免!!
eval("alert('Hello world!')");
//创建新函数——避免!!
var sayHi = new Function("alert('Hello world!')");
//设置超时——避免!!
setTimeout("alert('Hello world!')", 500);

在以上这些例子中,都要解析包含了JavaScript代码的字符串。这个操作是不能在初始的解析过程中完成的,因为代码是包含在字符串中的,也就是说在JavaScript代码运行的同时必须新启动一个解析器来解析新的代码。实例化一个新的解析器有不容忽视的开销,所以这种代码要比直接解析慢得多。

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//已修正
alert('Hello world!');
//创建新函数——已修正
var sayHi = function() {
alert('Hello world!');
};
//设置一个超时——已修正
setTimeout(function() {
alert('Hello world!');
}, 500);

如果要提高代码性能,尽可能避免出现需要按照JavaScript解析的字符串。

5.性能的其他注意事项

(1)原生方法较快
(2)Switch语句较快
(3)位运算符较快

最小化语句数

1.多个变量声明

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//4个语句——很浪费
var count = 5;
var color = "blue";
var values = [1,2,3];
var now = new Date();
//一个语句
var count = 5,
color = "blue",
values = [1,2,3],
now = new Date();

2.插入迭代值

当使用迭代值的时候,尽可能合并语句。

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var name = values[i];
i++;

前面这2句语句各只有一个目的:第一个从values数组中获取值,然后存储在name中;第二个给变量i增加1.这两句可以通过迭代值插入第一个语句组合成一个语句。

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var name = values[i++];

3.使用数组和对象字面量

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//用4个语句创建和初始化数组——浪费
var values = new Array();
values[0] = 123;
values[1] = 456;
values[2] = 789;
//用4个语句创建和初始化对象——浪费
var person = new Object();
person.name = "Nicholas";
person.age = 29;
person.sayName = function(){
alert(this.name);
};

这段代码中,只创建和初始化了一个数组和一个对象。各用了4个语句:一个调用构造函数,其他3个分配数据。其实可以很容易地转换成使用字面量的形式。

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//只有一条语句创建和初始化数组
var values = [13,456,789];
//只有一条语句创建和初始化对象
var person = {
name : "Nicholas",
age : 29,
sayName : function() {
alert(this.name);
}
};

重写后的代码只包含两条语句,减少了75%的语句量,在包含成千上万行JavaScript的代码库中,这些优化的价值更大。
只要有可能,尽量使用数组和对象的字面量表达方式来消除不必要的语句。

优化DOM交互

1.最小化现场更新

一旦你需要访问的DOM部分是已经显示的页面的一部分,那么你就是在进行一个现场更新。现场更新进行得越多,代码完成执行所花的事件就越长。

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var list = document.getElementById('myList'),
item,
i;
for (var i = 0; i < 10; i++) {
item = document.createElement("li");
list.appendChild(item);
item.appendChild(document.createTextNode("Item" + i));
}

这段代码为列表添加了10个项目。添加每个项目时,都有2个现场更新:一个添加li元素,另一个给它添加文本节点。这样添加10个项目,这个操作总共要完成20个现场更新。

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var list = document.getElementById('myList'),
fragment = document.createDocumentFragment(),
item,
i;
for (var i = 0; i < 10; i++) {
item = document.createElement("li");
fragment.appendChild(item);
item.appendChild(document.createTextNode("Item" + i));
}
list.appendChild(fragment);

在这个例子中只有一次现场更新,它发生在所有项目都创建好之后。文档片段用作一个临时的占位符,放置新创建的项目。当给appendChild()传入文档片段时,只有片段中的子节点被添加到目标,片段本身不会被添加的。
一旦需要更新DOM,请考虑使用文档片段来构建DOM结构,然后再将其添加到现存的文档中。

2.使用innerHTML

有两种在页面上创建DOM节点的方法:使用诸如createElement()和appendChild()之类的DOM方法,以及使用innerHTML。对于小的DOM更改而言,两种方法效率都差不多。然而,对于大的DOM更改,使用innerHTML要比使用标准DOM方法创建同样的DOM结构快得多。
当把innerHTML设置为某个值时,后台会创建一个HTML解析器,然后使用内部的DOM调用来创建DOM结构,而非基于JavaScript的DOM调用。由于内部方法是编译好的而非解释执行的,所以执行快得多。

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var list = document.getElementById("myList"),
html = "",
i;
for (i = 0; i < 10; i++) {
html += "<li>Item " + i +"</li>";
}
list.innerHTML = html;

使用innerHTML的关键在于(和其他的DOM操作一样)最小化调用它的次数。

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var list = document.getElementById("myList"),
i;
for (i=0; i < 10; i++) {
list.innerHTML += "<li>Item " + i +"</li>"; //避免!!!
}

这段代码的问题在于每次循环都要调用innerHTML,这是极其低效的。调用innerHTML实际上就是一次现场更新。构建好一个字符串然后一次性调用innerHTML要比调用innerHTML多次快得多。

3.使用事件代理(根据第13章的概念,我认为此处应为“事件委托”更为妥当)

4.注意HTMLCollection

任何时候要访问HTMLCollection,不管它是一个属性还是一个方法,都是在文档上进行一个查询,这个查询开销很昂贵。

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var images = document.getElementsByTagName("img"),
image,
i,len;
for (i=0, len=images.length; i < len; i++) {
image = images[i];
//处理
}

将length和当前引用的images[i]存入变量,这样就可以最小化对他们的访问。发生以下情况时会返回HTMLCollection对象:

  • 进行了对getElementsByTagName()的调用;
  • 获取了元素的childNodes属性;
  • 获取了元素的attributes属性;
  • 访问了特殊的集合,如document.forms、document.images等。

(总结自《JavaScript高级程序设计》(第三版))