不同于后端性能测试知识的琐碎、独立，以一个具体网站为例，使用前端性能测试工具WebPagetest，进行前端性能测试。

WebPagetest，是前端性能测试的利器：

WebPagetest为提供了前端页面性能测试所需要的一切，而且还是免费的。

首先，访问WebPagetest的主页，http://www.webpagetest.org/，也就是工具的使用界面。

WebPagetest在全球各大洲的很多国家和地区都有自己的测试代理机，这些测试代理机可能是虚拟机，也可能是真机，还有很多是建立在Amazon EC2上的云端机器。另外，WebPagetest除了支持各种浏览器以外，还支持主流的Android设备和Apple设备。

然后，选择需要模拟的网络情况。选择有线网络Cable或者3G、4G移动网络。

接着，在Repeat View 中选择First View and Repeat View。这是一个很关键的选项。当使用浏览器访问网站时，第一次打开一个新的网页往往会很慢，而第二次打开通常就会快很多，这是因为浏览器端会缓存很多资源。这个选项的意思就是既要测试第一次打开页面的前端性能（First View），也要测试在有缓存情况下重复打开的前端性能（Repeat View）。

最后，点击Start Test发起测试。由于全球所有的用户会共享这些散布在各地的测试代理机，所以发起测试后，一般情况下测试并不会被立即执行，而是会进入排队系统。当然，WebPagetest界面会清楚显示排在第几位。

测试执行完成后，会看测试结果页面。这个页面包含非常多的信息。

性能评估结果栏，列出了主要性能评估项目的评分。可以看到First Byte Time、Keep-alive Enabled和Compress Transfer三项的评分都是A级，说明这三项做得比较好。但是，Compress Images、Cache static content和Effective use of CDN的评分比较差，是需要优化的部分。

A、First Byte Time

First Byte Time，指的是用户发起页面请求到接收到服务器返回的第一个字节所花费的时间。这个指标反映了后端服务器处理请求、构建页面，并且通过网络返回所花费的时间。

本次测试的结果，首次打开页面（First View）花费的时间是999 ms，重复打开页面（Repeat View）花费的时间是860 ms。这两个指标都在1s以下，所以WebPagetest给出了A级的评分。

B、Keep-alive Enabled

页面上的各种资源（比如，图片、JavaScript、CSS 等）都需要通过链接Web服务器来一一获取，与服务器建立新链接的过程往往比较耗费时间，所以理想的做法是尽可能重用已经建立好的链接，而避免每次使用都去创建新的链接。

Keep-alive Enabled就是，要求每次请求使用已经建立好的链接。它属于服务器上的配置，不需要对页面本身进行任何更改，启用了Keep-alive通常可以将加载页面的时间减少40%-50％，页面的请求数越多，能够节省的时间就越多。

本次测试的结果显示，所有的请求都复用了同一个链接，所以WebPagetest也给出了A级的评分。

C、Compress Transfer

如果将页面上的各种文本类的资源，比如Html、JavaScript、CSS等，进行压缩传输，将会减少网络传输的数据量，同时由于JavaScript和CSS都是页面上最先被加载的部分，所以减小这部分的数据量会加快页面的加载速度，同时也能缩短First Byte Time。

为文本资源启用压缩通常也是服务器配置更改，无需对页面本身进行任何更改。

本次测试结果显示，这个网站绝大多数的文本类资源都通过GZip进行了压缩，所以WebPagetest也给出了A级的评分。

但是第13和第20项的两个资源并没有被压缩，报告中显示如果这两个资源也经过压缩，将可以减少额外的24.3KB的数据传输量。

D、Compress Images

为了减少需要网络传输的数据量，图像文件也需要进行压缩处理。显然本次测试结果显示，所有的JPEG格式图片都没有经过必要的压缩处理，并且所有的JPEG格式图片都没有使用渐进式JPEG（Progressive JPEG）技术，所以WebPagetest给出了D级的评分。

普通JPEG文件存储方式是按从上到下的扫描方式，把每一行顺序地保存在JPEG文件中。打开这个文件显示它的内容时，数据将按照存储时的顺序从上到下一行一行地被显示，直到所有的数据都被读完，就完成了整张图片的显示。

如果文件较大或者网络下载速度较慢，会看到图片是被一行一行加载的。为了更好的用户体验，渐进式JPEG技术就出现了。

渐进式JPEG包含多次扫描，然后将扫描顺序存储在JPEG文件中。打开文件的过程，会先显示整个图片的模糊轮廓，随着扫描次数的增加，图片会变得越来越清晰。这种格式的主要优点是在网络较慢时，通过图片轮廓就可以知道正在加载的图片大概是什么，这种技术往往被一些网站用于打开较大图片。

E、Cache Static Content

一般情况下，页面上的静态资源不会经常变化，如果浏览器可以缓存这些资源，当重复访问这些页面时，就可以从缓存中直接使用已有的副本，而不需要每次向Web服务器请求资源。这种做法，可以显著提高重复访问页面的性能，并减少Web服务器的负载。

本次测试结果显示，被测网站有超过一半的静态资源没有被浏览器缓存，每次都需要从Web服务器端获取，所以WebPagetest给出了F级的评分。

F、Effective use of CDN

CDN是内容分发网络的缩写，其基本原理是采用各种缓存服务器，将这些缓存服务器分布到用户访问相对集中的地区的网络供应商机房内，当用户访问网站时，利用全局负载技术将用户的访问指向距离最近的、工作正常的缓存服务器上，由缓存服务器直接响应用户请求。

本次测试结果显示，被测网站绝大多数的资源并没使用CDN。也许是由于本次发起测试的机器是在美国旧金山，而旧金山可能并不是该网站的目标市场，所以它并没有在这里的CDN上部署资源。

这个表格包含了很多的前端性能指标，大多数指标，可以从字面上很容易理解其含义，比如Load Time、First Byte、Requests等。

但是，Start Render、First Interactive和Speed Index这三个指标，相对较难理解。

A、Start Render

Start Render，指的是浏览器开始渲染的时间，从用户角度看就是在页面上看到第一个内容的时间。该时间决定了用户对页面加载快慢的的第一直观印象，这个时间越短用户会感觉页面速度越快，这样用户也会有耐心去等待其他内容的展现。如果这个时间过长，则用户会在长时间内面对一个空白页面后，失去耐心。

理论上讲，Start Render时间主要由三部分组成，分别是「发起请求到服务器返回第一个字节的时间（也就是 First Byte 时间）」、「从服务器加载 HTML 文档的时间」，以及「HTML 文档头部解析完成所需要的时间」，因此影响Start Render时间的因素就包括服务器响应时间、网络传输时间、HTML文档的大小以及HTML头中的资源使用情况。

本次测试中，第一次打开网页的Start Render时间是5s，而第二次打开网页的Start Render时间是1.83s。理想的Start Render时间并没有严格的标准，一般来情况下，这个值最好不要大于3s，所以这个网站还可以再优化一下这个指标。

优化的基本思路是先找出时间到底花在了哪里，由于第二次的结果还是比较理想，所以可以从首次资源加载的角度找出突破口。

B、First Interactive

First Interactive，可以简单的理解为最早的页面可交互时间。页面中可交互的内容，包括很多种类，比如点击一个链接、点击一个按钮都属于页面可交互的范畴。First Interactive时间的长短对用户体验的影响十分重要，决定着用户对页面功能的使用，这个值越短越好。

为了使这个值尽可能得小，通常会采取以下措施：

这两种方式的优点在于简单，不需要关注具体DOM结点的位置；缺点则在于初始化的时间太晚。因此，应该将JavaScript的初始化提前到相关DOM元素建立起来后进行，例如将初始化的操作直接放在元素之后进行，这样就可以使控件尽可能早地变成可交互状态。

本次测试中，第一次打开网页的First Interactive时间是7.788 s，而第二次打开网页的First Interactive时间是略大于1.686s的某个值。理想的First Interactive时间也没有严格的标准，一般情况下，这个值最好不要大于5s，所以这个网站还可以根据上面的三条措施再优化一下这个指标。

C、Speed Index

严格来说，Speed Index是通过微积分定义的。理解起来会比较困难，所以只做定性讨论。

通常，影响网页性能体验的一个重要指标是页面打开时间。打开时间越短，其体验越好。但是，当存在两个打开时间完全相同的网站A和B时，其中网站A的打开过程是逐渐渲染页面完成的，而网站B的打开过程则是空白了一段时间后在短时间内完成页面渲染完成的。

毫无疑问，网站A的用户体验一定好于B。Speed Index就是用来衡量这种体验的，通常来讲，它的值越小越好。

本次测试中，第一次打开网页的Speed Index是8036，而第二次打开网页的Speed Index是2373。

WebPagetest是一个很强大的免费工具，但是如果想要在实际工程项目中全面推行该工具的话，还需要解决两个问题。

第一个问题是，如果被测网站部署在公司内部的网络中，那么处于外网的WebPagetest就无法访问这个网站，也就无法完成测试。要解决这个问题，需要在公司内网中搭建私有WebPagetest以及相关的测试发起机，参考WebPagetest官网。

第二个问题是，用WebPagetest执行前端测试时，所有的操作都是基于界面操作的，不利于与CI/CD的流水线集成。要解决这个问题，就必须引入WebPagetest API Wrapper。

WebPagetest API Wrapper是一款基于Node.js，调用了WebPagetest提供的API的命令行工具。可以利用这个命令行工具发起基于WebPagetest的前端性能测试，这样就可以很方便地与CI/CD流水线集成了。具体的使用步骤如下：