Tìm hiểu về trình quét tải trước của trình duyệt, cách trình quét này giúp cải thiện hiệu suất và cách bạn có thể tránh bị ảnh hưởng.
Một khía cạnh bị bỏ qua trong việc tối ưu hoá tốc độ trang là cần biết một chút về nội bộ trình duyệt. Trình duyệt thực hiện một số hoạt động tối ưu hoá để cải thiện hiệu suất theo những cách mà chúng ta (với tư cách là nhà phát triển) không thể thực hiện được, nhưng chỉ khi những hoạt động tối ưu hoá đó không bị cản trở một cách vô tình.
Một tính năng tối ưu hoá trình duyệt nội bộ mà bạn cần hiểu là trình quét tải trước trình duyệt. Bài đăng này sẽ trình bày cách hoạt động của trình quét tải trước và quan trọng hơn là cách bạn có thể tránh cản trở trình quét này.
Trình quét tải trước là gì?
Mỗi trình duyệt đều có một trình phân tích cú pháp HTML chính tạo mã thông báo cho mã đánh dấu thô và xử lý mã đó thành mô hình đối tượng. Tất cả đều diễn ra suôn sẻ cho đến khi trình phân tích cú pháp tạm dừng khi tìm thấy tài nguyên chặn, chẳng hạn như một tệp kiểu được tải bằng phần tử <link>
hoặc tập lệnh được tải bằng phần tử <script>
không có thuộc tính async
hoặc defer
.
Trong trường hợp tệp CSS, tính năng hiển thị sẽ bị chặn để ngăn nhấp nháy nội dung chưa định kiểu (FOUC), đó là khi người dùng có thể nhìn thấy một phiên bản chưa định kiểu của một trang trong thời gian ngắn trước khi áp dụng kiểu.
Trình duyệt cũng chặn việc phân tích cú pháp và hiển thị trang khi gặp các phần tử <script>
không có thuộc tính defer
hoặc async
.
Nguyên nhân là do trình duyệt không thể biết chắc chắn liệu có tập lệnh cụ thể nào sẽ sửa đổi DOM hay không trong khi trình phân tích cú pháp HTML chính vẫn đang thực hiện công việc của mình. Đó là lý do tại sao bạn thường tải JavaScript ở cuối tài liệu để các hiệu ứng của việc phân tích cú pháp và hiển thị bị chặn trở nên không đáng kể.
Đây là những lý do chính đáng khiến trình duyệt nên chặn cả việc phân tích cú pháp và hiển thị. Tuy nhiên, bạn không nên chặn một trong hai bước quan trọng này vì chúng có thể giữ lại chương trình bằng cách trì hoãn việc khám phá các tài nguyên quan trọng khác. Rất may, trình duyệt cố gắng hết sức để giảm thiểu những vấn đề này thông qua một trình phân tích cú pháp HTML phụ có tên là trình quét tải trước.
Vai trò của trình quét tải trước là dự đoán, nghĩa là trình quét này kiểm tra mã đánh dấu thô để tìm tài nguyên cần tìm nạp khi có cơ hội trước khi trình phân tích cú pháp HTML chính phát hiện các tài nguyên đó.
Cách nhận biết thời điểm trình quét tải trước đang hoạt động
Trình quét tải trước tồn tại vì quá trình kết xuất và phân tích cú pháp bị chặn. Nếu 2 vấn đề về hiệu suất này chưa từng tồn tại, thì trình quét tải trước sẽ không hữu ích lắm. Để biết một trang web có được hưởng lợi từ trình quét tải trước hay không, bạn cần xem xét những hiện tượng chặn này. Để làm điều đó, bạn có thể đưa ra độ trễ giả tạo cho các yêu cầu để tìm hiểu vị trí mà trình quét tải trước đang hoạt động.
Lấy trang này gồm văn bản và hình ảnh cơ bản có một tệp kiểu làm ví dụ. Vì các tệp CSS chặn cả quá trình hiển thị và phân tích cú pháp, nên bạn sẽ tạo độ trễ nhân tạo là 2 giây cho tệp kiểu thông qua dịch vụ proxy. Độ trễ này giúp bạn dễ dàng xem thông tin trong thác nước mạng nơi trình quét tải trước đang hoạt động.
Như bạn có thể thấy trong thác nước, trình quét tải trước phát hiện phần tử <img>
ngay cả khi tính năng kết xuất hình ảnh và phân tích cú pháp tài liệu bị chặn. Nếu không có tính năng tối ưu hoá này, trình duyệt không thể tìm nạp nhanh mọi thứ trong khoảng thời gian chặn và nhiều yêu cầu tài nguyên sẽ liên tiếp thay vì đồng thời.
Sau khi xem ví dụ về đồ chơi đó, hãy cùng xem một số mẫu thực tế có thể đánh bại trình quét tải trước và những việc có thể làm để khắc phục các mẫu đó.
Chèn tập lệnh async
Giả sử bạn đã có HTML trong <head>
bao gồm một số JavaScript cùng dòng như sau:
<script>
const scriptEl = document.createElement('script');
scriptEl.src = '/yall.min.js';
document.head.appendChild(scriptEl);
</script>
Các tập lệnh được chèn là async
theo mặc định. Vì vậy, khi được chèn, tập lệnh này sẽ hoạt động như thể thuộc tính async
đã được áp dụng cho tập lệnh đó. Điều đó có nghĩa là quy trình này sẽ chạy sớm nhất có thể và không chặn quá trình kết xuất. Nghe có vẻ tối ưu phải không? Tuy nhiên, nếu giả định rằng <script>
cùng dòng này nằm sau phần tử <link>
tải tệp CSS bên ngoài, thì bạn sẽ nhận được kết quả không tối ưu:
Hãy cùng phân tích những gì đã xảy ra:
- Tại 0 giây, tài liệu chính được yêu cầu.
- Sau 1,4 giây, byte đầu tiên của yêu cầu điều hướng sẽ đến.
- Tại 2 giây, CSS và hình ảnh được yêu cầu.
- Vì trình phân tích cú pháp bị chặn tải tệp kiểu và JavaScript nội tuyến chèn tập lệnh
async
sau tệp kiểu đó 2,6 giây, nên chức năng mà tập lệnh cung cấp không có sẵn ngay khi có thể.
Đây không phải là cách tối ưu vì yêu cầu về tập lệnh chỉ xảy ra sau khi tệp kiểu đã tải xuống xong. Điều này làm chậm quá trình chạy tập lệnh sớm nhất có thể. Ngược lại, vì phần tử <img>
có thể được phát hiện trong mã đánh dấu do máy chủ cung cấp, nên phần tử này được trình quét tải trước phát hiện.
Vậy điều gì sẽ xảy ra nếu bạn sử dụng thẻ <script>
thông thường với thuộc tính async
thay vì chèn tập lệnh vào DOM?
<script src="/yall.min.js" async></script>
Đây là kết quả:
Có thể bạn sẽ muốn đề xuất rằng có thể khắc phục những vấn đề này bằng cách sử dụng rel=preload
. Cách này chắc chắn sẽ mang lại hiệu quả, nhưng có thể phát sinh một số tác dụng phụ. Xét cho cùng, tại sao bạn phải sử dụng rel=preload
để khắc phục vấn đề mà bạn có thể tránh được bằng cách không chèn phần tử <script>
vào DOM?
Tính năng tải trước "khắc phục" vấn đề ở đây, nhưng lại gây ra một vấn đề mới: tập lệnh async
trong hai bản minh hoạ đầu tiên – mặc dù được tải trong <head>
– được tải ở mức độ ưu tiên "Thấp", trong khi đó, tệp định kiểu được tải ở mức độ ưu tiên "Cao nhất". Trong bản minh hoạ cuối cùng khi tập lệnh async
được tải trước, biểu định kiểu vẫn được tải ở mức độ ưu tiên "Cao nhất" nhưng mức độ ưu tiên của tập lệnh đã được tăng lên "Cao".
Khi mức độ ưu tiên của một tài nguyên được tăng lên, trình duyệt sẽ phân bổ nhiều băng thông hơn cho tài nguyên đó. Điều này có nghĩa là – mặc dù tệp kiểu có mức độ ưu tiên cao nhất – nhưng mức độ ưu tiên cao của tập lệnh có thể gây ra tranh chấp băng thông. Đó có thể là một yếu tố gây ra tình trạng kết nối chậm hoặc trong trường hợp tài nguyên khá lớn.
Câu trả lời ở đây rất đơn giản: nếu cần tập lệnh trong quá trình khởi động, đừng đánh bại trình quét tải trước bằng cách chèn tập lệnh đó vào DOM. Thử nghiệm vị trí đặt phần tử <script>
nếu cần, cũng như với các thuộc tính như defer
và async
.
Tải từng phần bằng JavaScript
Tải lười là một phương thức tuyệt vời để tiết kiệm dữ liệu, thường được áp dụng cho hình ảnh. Tuy nhiên, đôi khi tính năng tải lười được áp dụng không chính xác cho các hình ảnh "ở đầu trang".
Điều này gây ra các vấn đề tiềm ẩn về khả năng khám phá tài nguyên liên quan đến trình quét tải trước và có thể làm chậm thời gian khám phá tham chiếu đến hình ảnh, tải hình ảnh xuống, giải mã và hiển thị hình ảnh đó một cách không cần thiết. Hãy xem ví dụ về mã đánh dấu hình ảnh sau:
<img data-src="/sand-wasp.jpg" alt="Sand Wasp" width="384" height="255">
Việc sử dụng tiền tố data-
là một mẫu phổ biến trong trình tải lười chạy bằng JavaScript. Khi hình ảnh được cuộn vào khung nhìn, trình tải lười sẽ xoá tiền tố data-
, nghĩa là trong ví dụ trước, data-src
sẽ trở thành src
. Bản cập nhật này sẽ nhắc trình duyệt tìm nạp tài nguyên.
Mẫu này không gây ra vấn đề cho đến khi được áp dụng cho các hình ảnh nằm trong khung nhìn trong quá trình khởi động. Vì trình quét tải trước không đọc thuộc tính data-src
theo cách tương tự như thuộc tính src
(hoặc srcset
), nên tham chiếu hình ảnh không được phát hiện sớm hơn. Tồi tệ hơn, hình ảnh sẽ bị trì hoãn tải cho đến sau khi JavaScript tải từng phần tải xuống, biên dịch và thực thi.
Tuỳ thuộc vào kích thước của hình ảnh (có thể phụ thuộc vào kích thước của khung nhìn), hình ảnh đó có thể là phần tử đề xuất cho Thời gian hiển thị nội dung lớn nhất (LCP). Khi trình quét tải trước không thể tìm nạp trước tài nguyên hình ảnh theo suy đoán — có thể là tại thời điểm hiển thị khối biểu định kiểu của trang — LCP bị ảnh hưởng.
Giải pháp là thay đổi mã đánh dấu hình ảnh:
<img src="/sand-wasp.jpg" alt="Sand Wasp" width="384" height="255">
Đây là mẫu tối ưu cho hình ảnh trong khung nhìn trong quá trình khởi động, vì trình quét tải trước sẽ phát hiện và tìm nạp tài nguyên hình ảnh nhanh hơn.
Kết quả trong ví dụ đơn giản này là cải thiện 100 mili giây về LCP trên kết nối chậm. Điều này có vẻ không phải là một sự cải thiện đáng kể, nhưng đó là khi bạn cho rằng giải pháp này là một cách khắc phục nhanh chóng và hầu hết các trang web đều phức tạp hơn tập hợp ví dụ này. Điều đó có nghĩa là các đề xuất LCP có thể phải cạnh tranh băng thông với nhiều tài nguyên khác, vì vậy, các hoạt động tối ưu hoá như thế này ngày càng trở nên quan trọng.
Hình nền CSS
Hãy nhớ rằng trình quét tải trước của trình duyệt sẽ quét đánh dấu. Trình quét này không quét các loại tài nguyên khác, chẳng hạn như CSS có thể liên quan đến việc tìm nạp hình ảnh được tham chiếu bằng thuộc tính background-image
.
Giống như HTML, các trình duyệt xử lý CSS thành mô hình đối tượng riêng, được gọi là CSSOM. Nếu các tài nguyên bên ngoài được phát hiện khi CSSOM được tạo, thì các tài nguyên đó sẽ được yêu cầu tại thời điểm phát hiện chứ không phải bởi trình quét tải trước.
Giả sử ứng viên LCP của trang là một phần tử có thuộc tính background-image
CSS. Sau đây là những gì xảy ra khi tải tài nguyên:
Trong trường hợp này, trình quét tải trước không bị đánh bại mà là không liên quan. Mặc dù vậy, nếu một đề xuất LCP trên trang đến từ một thuộc tính CSS background-image
, thì bạn vẫn nên tải trước hình ảnh đó:
<!-- Make sure this is in the <head> below any
stylesheets, so as not to block them from loading -->
<link rel="preload" as="image" href="lcp-image.jpg">
Gợi ý rel=preload
đó tuy nhỏ nhưng giúp trình duyệt khám phá hình ảnh sớm hơn:
Với gợi ý rel=preload
, đề xuất LCP sẽ được phát hiện sớm hơn, làm giảm thời gian LCP. Mặc dù gợi ý đó giúp khắc phục vấn đề này, nhưng tốt hơn hết bạn nên đánh giá xem liệu đề xuất LCP hình ảnh của mình có cần tải từ CSS hay không. Với thẻ <img>
, bạn sẽ có nhiều quyền kiểm soát hơn đối với việc tải hình ảnh phù hợp với khung nhìn, đồng thời cho phép trình quét tải trước phát hiện hình ảnh đó.
Nhúng quá nhiều tài nguyên
Nội tuyến là một phương pháp đặt tài nguyên bên trong HTML. Bạn có thể nội tuyến các tệp kiểu trong phần tử <style>
, tập lệnh trong phần tử <script>
và hầu hết mọi tài nguyên khác bằng cách sử dụng mã hoá base64.
Việc nội tuyến tài nguyên có thể nhanh hơn so với việc tải tài nguyên xuống vì không có yêu cầu riêng biệt nào được đưa ra cho tài nguyên. Tệp này nằm ngay trong tài liệu và tải ngay lập tức. Tuy nhiên, có một số hạn chế đáng kể:
- Nếu bạn không lưu HTML vào bộ nhớ đệm (và bạn không thể lưu nếu phản hồi HTML là động), thì các tài nguyên nội tuyến sẽ không bao giờ được lưu vào bộ nhớ đệm. Điều này ảnh hưởng đến hiệu suất vì các tài nguyên nội tuyến không thể sử dụng lại.
- Ngay cả khi bạn có thể lưu HTML vào bộ nhớ đệm, các tài nguyên nội tuyến sẽ không được chia sẻ giữa các tài liệu. Điều này làm giảm hiệu quả lưu vào bộ nhớ đệm so với các tệp bên ngoài có thể được lưu vào bộ nhớ đệm và sử dụng lại trên toàn bộ nguồn gốc.
- Nếu sử dụng quá nhiều nội dung nội tuyến, bạn sẽ trì hoãn việc trình quét tải trước phát hiện các tài nguyên sau này trong tài liệu, vì việc tải nội dung nội tuyến bổ sung đó xuống sẽ mất nhiều thời gian hơn.
Lấy trang này làm ví dụ. Trong một số điều kiện nhất định, đề xuất LCP là hình ảnh ở đầu trang và CSS nằm trong một tệp riêng biệt do phần tử <link>
tải. Trang cũng sử dụng 4 phông chữ web được yêu cầu dưới dạng tệp riêng biệt với tài nguyên CSS.
Bây giờ điều gì sẽ xảy ra nếu CSS và tất cả các phông chữ được chèn dưới dạng tài nguyên base64?
Ảnh hưởng của việc nội tuyến sẽ dẫn đến những hậu quả tiêu cực đối với LCP trong ví dụ này và đối với hiệu suất nói chung. Phiên bản trang không có nội dung nội tuyến nào sẽ vẽ hình ảnh LCP trong khoảng 3,5 giây. Trang nội tuyến mọi thứ không vẽ hình ảnh LCP cho đến hơn 7 giây.
Ngoài trình quét tải trước, bạn còn có thể sử dụng nhiều tính năng khác ở đây. Việc nội tuyến phông chữ không phải là một chiến lược hay vì base64 là định dạng không hiệu quả cho tài nguyên nhị phân. Một yếu tố khác đang diễn ra là các tài nguyên phông chữ bên ngoài sẽ không được tải xuống trừ khi CSSOM xác định rằng các tài nguyên đó là cần thiết. Khi các phông chữ đó được nội tuyến dưới dạng base64, chúng sẽ được tải xuống cho dù trang hiện tại có cần hay không.
Tính năng tải trước có thể cải thiện vấn đề này không? Chắc chắn rồi. Bạn có thể tải trước hình ảnh LCP và giảm thời gian LCP, nhưng việc làm phồng HTML có thể không lưu vào bộ nhớ đệm bằng các tài nguyên nội tuyến sẽ gây ra những hậu quả tiêu cực khác về hiệu suất. Hiển thị nội dung đầu tiên (FCP) cũng chịu ảnh hưởng của mẫu này. Trong phiên bản trang không có nội dung nào được nội tuyến, FCP là khoảng 2,7 giây. Trong phiên bản mà mọi thứ đều được nội tuyến, FCP là khoảng 5,8 giây.
Hãy thật cẩn thận với việc chèn nội dung vào HTML, đặc biệt là các tài nguyên được mã hoá base64. Nói chung, bạn không nên làm như vậy, ngoại trừ các tài nguyên rất nhỏ. Đặt cùng dòng càng ít càng tốt, vì việc đặt quá nhiều sẽ khiến bạn đùa với lửa.
Kết xuất mã đánh dấu bằng JavaScript phía máy khách
Không có gì phải nghi ngờ: JavaScript chắc chắn ảnh hưởng đến tốc độ trang. Nhà phát triển không chỉ dựa vào API này để cung cấp tính tương tác mà còn có xu hướng dựa vào API này để tự phân phối nội dung. Điều này giúp nhà phát triển có trải nghiệm tốt hơn theo một số cách; nhưng lợi ích cho nhà phát triển không phải lúc nào cũng mang lại lợi ích cho người dùng.
Một mẫu có thể đánh bại trình quét tải trước là kết xuất mã đánh dấu bằng JavaScript phía máy khách:
Khi tải trọng đánh dấu được đưa vào và hiển thị hoàn toàn bằng JavaScript trong trình duyệt, trình quét tải trước sẽ không nhìn thấy bất kỳ tài nguyên nào trong thẻ đánh dấu đó. Điều này làm chậm quá trình khám phá các tài nguyên quan trọng, chắc chắn sẽ ảnh hưởng đến LCP. Trong các ví dụ này, yêu cầu về hình ảnh LCP bị trì hoãn một cách đáng kể so với trải nghiệm tương đương do máy chủ hiển thị mà không yêu cầu JavaScript xuất hiện.
Mặc dù nội dung này có phần khác biệt so với trọng tâm của bài viết này, nhưng tác động của việc kết xuất mã đánh dấu trên ứng dụng không chỉ dừng lại ở việc đánh dấu trình quét tải trước. Một lý do là việc giới thiệu JavaScript để hỗ trợ trải nghiệm không yêu cầu JavaScript sẽ làm tăng thời gian xử lý không cần thiết, có thể ảnh hưởng đến Lượt tương tác đến lượt vẽ tiếp theo (INP). Việc hiển thị một lượng lớn mã đánh dấu trên máy khách có nhiều khả năng tạo ra các tác vụ dài so với cùng một lượng mã đánh dấu do máy chủ gửi. Lý do cho việc này (ngoài việc JavaScript cần xử lý thêm) là trình duyệt truyền trực tuyến mã đánh dấu từ máy chủ và phân đoạn quá trình kết xuất theo cách có xu hướng giới hạn các tác vụ dài. Mặt khác, mã đánh dấu do máy khách hiển thị được xử lý dưới dạng một tác vụ đơn lẻ, nguyên khối, có thể ảnh hưởng đến INP của trang.
Giải pháp cho trường hợp này phụ thuộc vào câu trả lời cho câu hỏi sau: Có lý do nào khiến máy chủ không thể cung cấp mã đánh dấu của trang thay vì hiển thị trên máy khách không? Nếu câu trả lời là "không", bạn nên cân nhắc việc kết xuất phía máy chủ (SSR) hoặc tạo mã đánh dấu tĩnh nếu có thể, vì điều này sẽ giúp trình quét tải trước khám phá và tìm nạp trước các tài nguyên quan trọng một cách kịp thời.
Nếu trang của bạn cần JavaScript để đính kèm chức năng vào một số phần của mã đánh dấu trang, thì bạn vẫn có thể thực hiện việc này bằng SSR, bằng JavaScript cơ bản hoặc hydratation (tái tạo) để tận dụng tối đa cả hai phương pháp.
Giúp trình quét tải trước giúp bạn
Trình quét tải trước là một tính năng tối ưu hoá trình duyệt rất hiệu quả, giúp các trang tải nhanh hơn trong quá trình khởi động. Bằng cách tránh các mẫu không thể khám phá trước tài nguyên quan trọng, bạn không chỉ đơn giản hoá quá trình phát triển mà còn tạo ra trải nghiệm người dùng tốt hơn, mang lại kết quả tốt hơn về nhiều chỉ số, bao gồm cả một vài chỉ số quan trọng của trang web.
Tóm lại, sau đây là những điểm mà bạn nên rút ra từ bài đăng này:
- Trình quét tải trước của trình duyệt là một trình phân tích cú pháp HTML phụ quét trước trình quét chính nếu trình quét này bị chặn để có thể khám phá các tài nguyên mà trình duyệt có thể tìm nạp sớm hơn.
- Trình quét tải trước không thể phát hiện các tài nguyên không có trong mã đánh dấu do máy chủ cung cấp trên yêu cầu điều hướng ban đầu. (nhưng không giới hạn ở những cách sau) có thể giúp chặn trình quét tải trước:
- Chèn tài nguyên vào DOM bằng JavaScript, cho dù đó là tập lệnh, hình ảnh, tệp định kiểu hoặc bất kỳ nội dung nào khác sẽ tốt hơn trong tải trọng đánh dấu ban đầu từ máy chủ.
- Tải lười hình ảnh hoặc iframe ở đầu trang bằng giải pháp JavaScript.
- Hiển thị mã đánh dấu trên ứng dụng có thể chứa nội dung tham chiếu đến các tài liệu phụ bằng JavaScript.
- Trình quét tải trước chỉ quét HTML. Công cụ này không kiểm tra nội dung của các tài nguyên khác (đặc biệt là CSS) mà có thể bao gồm các tệp đối chiếu đến các tài sản quan trọng, bao gồm cả các ứng viên LCP.
Nếu vì lý do nào đó, bạn không thể tránh được một mẫu ảnh hưởng tiêu cực đến khả năng của trình quét tải trước để tăng tốc hiệu suất tải, hãy cân nhắc gợi ý tài nguyên rel=preload
. Nếu bạn có sử dụng rel=preload
, hãy kiểm tra các công cụ trong phòng thí nghiệm để đảm bảo rằng phương pháp này mang lại hiệu quả mong muốn cho bạn. Cuối cùng, đừng tải trước quá nhiều tài nguyên vì khi bạn ưu tiên mọi thứ, sẽ không có gì.
Tài nguyên
- "Tập lệnh không đồng bộ" chèn vào tập lệnh được coi là có hại
- Cách trình tải trước của trình duyệt giúp trang tải nhanh hơn
- Tải trước các thành phần quan trọng để cải thiện tốc độ tải
- Thiết lập kết nối mạng sớm để cải thiện tốc độ trang mà người dùng cảm nhận được
- Tối ưu hoá Thời gian hiển thị nội dung lớn nhất
Hình ảnh chính trên Unsplash, của Mohammad Rahmani.