優化相關,合並HTTP請求


這里的合並主要針對當前頁面上訪問的資源文件,比如css,js,圖片等。

HTTP請求過程

一個HTTP請求的主要過程是:

DNS解析(T1) -> 建立TCP連接(T2) -> 發送請求(T3) -> 等待服務器返回首字節(TTFB)(T4) -> 接收數據(T5)。

如下圖所示,是Chrome Devtools中顯示的一個HTTP請求,顯示了HTTP請求的主要階段,注意,Queueing階段是請求在瀏覽器隊列中的排隊時間,並不計入HTTP請求時間

 

從這個過程中,可以看出如果合並N個HTTP請求為1個,可以節省(N-1)* (T1+T2+T3+T4) 的時間。

 

實驗論證

我們來做4組實驗,對比一個HTTP請求加載合並后的資源所需時間,和多個HTTP請求並行加載拆分的資源所需時間。每組實驗所用資源的體積大小有顯著差異。

實驗環境:

服務器:阿里雲ECS 1核 2GB內存 帶寬1M

Web服務器:Nginx (未啟用Gzip)

Chrome v66 隱身模式,禁用緩存

Client 網絡:wifi 帶寬20M

實驗 1

測試文件:large1.css、large2.css … large6.css,每個文件141K;large-6in1.css,由前面6個css文件合並而成,大小為846K。parallel-large.html引用large1.css、large2.css … large6.css, combined-large.html引用large-6in1.css,代碼如下:
// parallel-large.html
<!DOCTYPE html>
<html>

  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>Parallel Large</title>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large1.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large2.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large3.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large4.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large5.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large6.css" />
  </head>

  <body>
    Hello, world!
  </body>

</html>
// combined-large.html
<!DOCTYPE html>
<html>

  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>Combined Large</title>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-6in1.css" />
  </head>

  <body>
    Hello, world!
  </body>

</html>

分別刷新2個頁面各10次,利用Devtools 的Network計算CSS資源加載的平均時間。

注意事項:

  1. large1.css、large2.css … large6.css的加載時間,計算方式為從第一個資源的HTTP請求發送開始,到6個文件都下載完成的時間,如圖2紅色框內的時間。
  2. 兩個html頁面不能同時加載,否則帶寬為兩個頁面所共享,會影響測試結果。需要等待一個頁面加載完畢后,再手動刷新加載另外一個頁面。
  3. 頁面兩次刷新時間間隔在1分鍾以上 ,以避免HTTP 1.1 連接復用對實驗的影響。

​ 實驗結果如下:

  large-6in1.css large1.css、large2.css … large6.css
平均時間(s) 5.52 5.3

我們再把large1.css、large2.css … large6.css合並為3個資源large-2in1a.css、large-2in1b.css、large-2in1c.css,每個資源282K,在combined-large-1.html中引用這3個資源:

// combined-large-1.html
<!DOCTYPE html>
<html>

  <head>
    <meta charset="utf-8" />
    <title>Parallel Large 1</title>
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1a.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1b.css" />
    <link rel="stylesheet" type="text/css" media="screen" href="large-2in1c.css" />
  </head>

  <body>
    Hello, world!
  </body>

</html>

測試10次,平均加載時間為5.20s。

匯總實驗結果如下:

  large-6in1.css large1.css、large2.css … large6.css large-2in1a.css、... large-2in1c.css
平均時間(s) 5.52 5.30 5.20

從實驗1結果可以看出,合並資源和拆分資源對於資源的總加載時間沒有顯著影響。實驗中耗時最少的是拆分成3個資源的情況(5.2s),耗時最多的是合並成一個資源的情況(5.52s),但兩者也只不過相差6%。考慮到實驗環境具有一定隨機性,以及實驗重復次數只有10次,這個時間差並不能表征3種場景有明顯的時間差異性。

實驗 2

繼續增加css文件大小。

測試文件:xlarge1.css、xlarge2.css 、xlarge3.css,每個文件1.7M;xlarge-3in1.css,由前面3個css文件合並而成,大小為5.1M。parallel-xlarge.html引用xlarge1.css、xlarge2.css 、xlarge3.css, combined-xlarge.html引用xlarge-3in1.css。

測試過程同上,實驗結果如下:

  xlarge-3in1.css xlarge1.css、xlarge2.css、xlarge3.css
平均時間(s) 37.72 36.88

這組實驗的時間差只有2%,更小了,所以更無法說明合並資源和拆分資源的總加載時間有明顯差異性。

實際上,理想情況下,隨着資源體積變大,兩種資源加載方式所需時間將趨於相同。

從理論上解釋,因為HTTP的傳輸通道是基於TCP連接的,而TCP連接具有慢啟動的特性,剛開始時並沒有充分利用網絡帶寬,經過慢啟動過程后,逐漸占滿可利用的帶寬。

對於大資源而言,帶寬總是會被充分利用的,所以帶寬是瓶頸,即使使用更多的TCP連接,也不能帶來速度的提升。資源越大,慢啟動所占總的下載時間的比例就越小,絕大部分時間,帶寬都是被充分利用的,總數據量相同(拆分資源導致的額外Header在這種情況下完全可以忽略不計),帶寬相同,傳輸時間當然也相同。

實驗 3

減小css文件大小。

測試文件:medium1.css、medium2.css … medium6.css,每個文件9.4K;medium-6in1.css,由前面6個css文件合並而成,大小為56.4K。parallel-medium.html引用medium1.css、medium2.css … medium6.css, combined-medium.html 引用 medium-6in1.css。

實驗結果如下:

  medium-6in1.css medium1.css、medium2.css … medium6.css
平均時間(ms) 34.87 46.24

注意單位變成ms

實驗3的時間差是33%,雖然數值上只差12ms。先不多分析,繼續看實驗4。

 

實驗 4

繼續減小css文件大小,至幾十字節級別。

測試文件:small1.css、small2.css … small6.css,每個文件28B;small-6in1.css,由前面6個css文件合並而成,大小為173B。parallel-medium.html引用small1.css、small2.css … small6.css, combined-medium.html 引用 small-6in1.css。

實驗結果如下:

  small-6in1.css small1.css、small2.css … small6.css
平均時間(ms) 20.33 35

實驗4的時間差是72%。

根據實驗3和實驗4,發現當資源體積很小時,合並資源和拆分資源的加載時間有了比較明顯的差異。
圖3和圖4是實驗4中的某次測試結果的截圖,當資源體積很小時,數據的下載時間(圖中水平柱的藍色部分所示)占總時間的比例就很小了。
這時候影響資源加載時間的關鍵就是DNS解析(T1) 、 TCP連接建立(T2) 、發送請求(T3) 和等待服務器返回首字節(TTFB)(T4) 。
但同時建立多個HTTP連接本身就存在額外的資源消耗,每個HTTP的DNS查詢時間、TCP連接的建立時間等也存在一定的隨機性,這就導致並發請求資源時,出現某個HTTP耗時明顯增加的可能性變大。
如圖3所示,small1.css加載時間最短(16ms),small5.css加載時間最長(32ms),兩者相差了1倍,但計算時間是以所有資源都加載完成為准,這種情況下,同時使用多個HTTP請求就會導致更大的時間不均勻性和不確定性,表現結果就是往往要比使用一個HTTP請求加載合並后的資源慢。
圖3

 

 

圖4

提點

對於大資源,是否合並對於加載時間沒有明顯影響,但拆分資源可以更好的利用瀏覽器緩存,不會因為某個資源的更新導致所有資源緩存失效。

而資源合並后,任一資源的更新都會導致整體資源的緩存失效。另外還可以利用域名分片技術,將資源拆分部署到不同域名下,既可以分散服務器的壓力,又可以降低網絡抖動帶來的影響。

對於小資源,合並資源往往具有更快的加載速度,但在網絡帶寬狀況良好的情況下,因為提升的時間單位以ms計量,收益可以忽略。

如果網絡延遲很大,服務器響應速度又慢,則可以帶來一定收益,但在高延遲的網絡場景下,又要注意合並資源后可能帶來網絡往返次數的增加,進而影響到加載時間。

其實,看到這里,是合是分已經不重要了,重要的是我們要知道合分背后的原理是什么,和業務場景是怎樣的。


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