翻译 | 关键 CSS 和 Webpack: 减少阻塞渲染的 CSS 的自动化解决方案

原文地址: Critical CSS and Webpack: Automatically Minimize Render-Blocking CSS
原文作者: Anthony Gore
译者: 蜗牛(GivenCui)
校对者: veizz

"消除阻塞渲染的 CSS 和 JavaScript"。这一条 Google Page Speed Insights 的建议总让我困惑。

当一个网页被访问时，Google 希望它仅加载对初始视图有用的内容，并使用空闲时间来加载其他内容。这种方式可以使用户尽可能早地看到页面。

我们可以做很多事情来减少阻塞渲染的 JavaScript，例如 code splitting、tree shaking，缓存等。

但是如何减少阻塞渲染的 CSS ？为此，可以拆分并优先加载首次渲染所需要的 CSS （关键 CSS)，然后再加载其它 CSS。

可以通过编程的方式筛选出关键 CSS，在本文中，我将向你展示如何通过 Webpack 的自动化流程来实现该方案。

什么是阻塞渲染

如果资源是“阻塞渲染”的，则表示浏览器在资源下载或处理完成之前不会显示该页面。

通常，我们在 html 的head标签中添加 CSS 样式表，这种方式会阻塞渲染，如下所示：

<head>
  <link rel="stylesheet" href="/style.css">
  ...
</head>
<body>
  <p>在 style.css 下载完之前，你看不到我！！！</p>
</body>

当这个 html 页面被网络浏览器加载时，它将从上到下被逐行解析。当浏览器解析到link标签时，它将立即开始下载 CSS 样式表，在完成之前不会渲染页面。

对于一个大型网站，尤其是像使用了 Bootstrap 这种庞大框架的网站，样式表有几百 KB，用户必须耐心等待其完全下载完才能看到页面。

那么，我们是否应该把 link 标签放到body中，以防止阻塞渲染？你可以这么做，但是阻塞渲染也不是全无优点，我们实际上可以利用它。如果页面渲染时没有加载任何 CSS，我们会遇到丑陋的"内容闪现"。

我们想要的完美解决方案就应该是：首屏相关的关键 CSS 使用阻塞渲染的方式加载，所有的非关键 CSS 在首屏渲染完成后加载。

关键 CSS

这里是我用 Webpack 和 Bootstrap 编写的一个简单的网页, 下面的截图是首次渲染后的样式。

点击 Sign Up today 按钮会弹出一个模态框, 模态框弹出时的样式如下:

首次渲染需要的样式包括导航条的样式、超大屏幕样式、按钮样式、其它布局和字体的公用样式。但是我们并不需要模态框的样式，因为它不会立即在页面中显示。考虑到这些，下面是我们拆分关键 CSS 和非关键 CSS 的可能的方式：

critical.css

.nav {
  ...
}

.jumbtron {
  ...
}

.btn {
  ...
}

non_critical.css

.modal {
  ...
}

如果你已经有这个概念，那么你可能会提出两个疑问：

我们如何用程序区分关键 CSS 和非关键 CSS?
如何让页面在首次渲染之前加载关键 CSS，之后加载非关键 CSS ？

示例项目

我将简要介绍一下这个项目的基本配置，这样我们在遇到解决方案时，方便快速消化。
首先, 在入口文件中引入 Bootsrap SASS。

main.js

require("bootstrap-sass/assets/stylesheets/_bootstrap.scss");

我使用sass-loader来处理 sass，与Extract Text Plugin一起使用，将编译出来的 css 放到单独的文件中。

使用HTML Webpack Plugin来创建一个 HTML 文件，它引入编译后的 CSS。这在我们的解决方案中是必需的，你马上就会看到。

webpack.config.js

module.exports = {
  module: {
    rules: [
      {
        test: /\.scss$/,
        use: ExtractTextPlugin.extract({
          fallback: 'style-loader',
          use: ['css-loader', 'sass-loader']
        })
      },
      ...
    ]
  },
  ...
  plugins: [
    new ExtractTextPlugin({ filename: 'style.css' }),
    new HtmlWebpackPlugin({
      filename: 'index.html',
      template: 'index.html',
      inject: true
    })
  ] 
};

运行构建之后，这里是 HTML 文件的样子。请注意，CSS 文件在head标签里引入，因此将会阻塞渲染。

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="utf-8">
    <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">
    <title>vuestrap-code-split</title>
    <link href="/style.css" rel="stylesheet">
</head>
<body>
  <!--App content goes here, omitted for brevity.-->
  <script type="text/javascript" src="/build_main.js"></script>
</body>
</html>

编程识别关键 CSS

手动区分关键 CSS 维护起来会非常痛苦。以编程方式来实现的话，我们可以使用 Addy Osmani 的Critical。这是一个 Node.js 模块，它将读入 HTML 文档，并识别关键 CSS。Critical 能做的还不止这些，你很快就能体会到。

Critical 识别关键 CSS 的方式如下：指定屏幕尺寸并使用 PhantomJS 加载页面，提取在渲染页面中用到的所有 CSS 规则。

以下为对项目的设置:

const critical = require("critical");

critical.generate({
  
  /* Webpack 打包输出的路径 */
  base: path.join(path.resolve(__dirname), 'dist/'),
  src: 'index.html',
  dest: 'index.html',
  inline: true,
  extract: true,

  /* iPhone6 的尺寸，你可以按需要修改 */
  width: 375,
  height: 565,
  
  /* 确保调用打包后的 JS 文件 */
  penthouse: {
    blockJSRequests: false,
  }
});

执行时，会将 Webpack 打包输出文件中 HTML 更新为:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1">
  <title>Bootstrap Critical</title>
  <style type="text/css">
    /* 关键 CSS 通过内部样式表方式引入 */
    body {
      font-family: Helvetica Neue,Helvetica,Arial,sans-serif;
      font-size: 14px;
      line-height: 1.42857;
      color: #333;
      background-color: #fff;
    }
    ...
  </style>
  <link href="/style.96106fab.css" rel="preload" as="style" onload="this.rel='stylesheet'">
  <noscript>
      <link href="/style.96106fab.css" rel="stylesheet">
  </noscript>
  <script>
    /*用来加载非关键 CSS 的脚本*/
  </script>
</head>
<body>
  <!-- 这里是 App 的内容 -->
  <script type="text/javascript" src="/build_main.js"></script>
</body>
</html>

它还将输出一个新的 CSS 文件，例如style.96106fab.css（文件自动 Hash 命名）。这个 CSS 文件与原始样式表相同，只是不包含关键 CSS。

内联嵌入关键 CSS 样式

你会注意到，关键 CSS 已经嵌入到文档的头部。这是最佳的，因为页面不必从服务器加载它。

预加载非关键 CSS

你还会注意到，非关键 CSS 使用了一个看起来更复杂的link标签来加载。rel="preload"通知浏览器开始获取非关键 CSS 以供之后用。其关键在于，preload不阻塞渲染，无论资源是否加载完成，浏览器都会接着绘制页面。

link标签中的onload属性允许我们在非关键 CSS 加载完成时运行脚本。Critical模块可以自动将此脚本嵌入到文档中，这种方式提供了将非关键 CSS 加载到页面中的跨浏览器兼容方法。

<link href="/style.96106fab.css" rel="preload" as="style" onload="this.rel='stylesheet'">

把 Critical 组件添加到 webpack 打包流程中

我创建了一个名为HTML Critical Webpack Plugin的插件，该插件仅仅是Critical模块的封装。它将在HTML Webpack Plugin输出文件后运行。

你可以在 Webpack 的项目中这样引入：

const HtmlCriticalPlugin = require("html-critical-webpack-plugin");

module.export = {
  ...
  plugins: [
    new HtmlWebpackPlugin({ ... }),
    new ExtractTextPlugin({ ... }),
    new HtmlCriticalPlugin({
      base: path.join(path.resolve(__dirname), 'dist/'),
      src: 'index.html',
      dest: 'index.html',
      inline: true,
      minify: true,
      extract: true,
      width: 375,
      height: 565,
      penthouse: {
        blockJSRequests: false,
      }
    })
  ] 
};

注意：你应该只在生产版本中使用，因为它将使你的开发环境的构建很慢

表现结果

现在已经抽离了关键 CSS，并且把非关键 CSS 的加载放到空闲时间，这在性能方面会有怎样的提升呢?

我使用 Chrome 的 Lighthouse 扩展插件进行测试。请记住，我们尝试优化的指标是“首次有效绘制”，也就是用户需要多久才能看到真正可浏览的页面。

不使用区分关键 CSS 技术的表现

使用区分关键 CSS 技术的表现

正如你所看到的，我的应用程序 First Meaningful paint 时间缩短了将近 1 秒，到达可交互状态的时间节省了 0.5 秒。实际中，你的应用程序可能无法获得如此惊人的改善，因为我的 CSS 很笨重（我包含了整个 Bootstrap 库），而且在这样一个简单的应用程序中，我没有很多关键 CSS 规则。

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