性能指标对于网站来说是一个长期需要努力优化提升的目标，谷歌为此推出了一系列工具，本文我想给大家介绍 web-vitals[1]这个由谷歌工程师编写的小而美的性能指标测量 sdk。
本文是 ssh 整理来自 web-vitals 官网的一些内容，感谢谷歌工程师们在性能方面编写的如此优秀的资料。
如何定义性能模型
先讲讲性能，谷歌提出了著名的 RAIL 模型：
RAIL
分别对应响应、动画、空闲和加载，自上而下的在各个步骤延伸出各种优化手段，具体的各阶段介绍可以看 Measure performance with the RAIL model[2] 这篇文章，本文主要专注于讲解如何去定义这些阶段的性能好坏。
性能监控的种类
然后需要了解一下性能监控的种类，性能监控分为两种：
- 合成监控(Synthetic Monitoring，SYN)是一种模拟网页加载或者脚本运行来测量性能指标的方式，输出网页性能报告。这种方式的价值在于提前发现可能存在的性能问题，不依赖于用户上报。Lighthouse[3] 就是谷歌开发的非常著名的一种合成测试工具，它既可以作为浏览器插件运行，也可以作为 cli 脚本，甚至以程序化的方式运行在你的 Node.js 代码中。
- 真实用户监控(Real User Monitoring，RUM)是记录用户真实操作的一种被动监控，它的特点是用户真实的网页交互中去评估和记录性能数据。比如咱们常说的性能监控 sdk，就是为此而引入的。本文所介绍的 web-vitals 正是为了这种类型的监控而生。
合成监控和真实用户监控相辅相成，前者用于在实验室环境下提前发现一些性能问题;后者则深入到真实世界，和用户设备、网速、环境等息息相关。
在此前提之下，谷歌也把性能指标分为两类：
- 实验室指标(In the lab)：使用工具在一致的环境中模拟页面加载。
- 真实指标(In the field)：在真实用户环境中加载并且和用户交互。
核心性能指标
Web Vitals 其实是谷歌发起的一项倡议，统一关键性能的标准，帮助网站开发者去统计最重要的指标，简化了许多复杂的概念。
基于长期以来的性能指标优化体验，最新的性能指标主要专注于加载、交互、视觉稳定，综合下来就是下面的 3 个指标：
核心性能指标
- Largest Contentful Paint (LCP)[4]: 最大内容绘制，是用来测量加载的性能。最好保证在 2.5 秒以内出现。
- First Input Delay (FID)[5]: 第一次输入延迟，用于测量可交互性。应该在 100 毫秒以内。
- Cumulative Layout Shift (CLS)[6]：累计布局位移，用于测量视觉稳定性。这个指标应该小于 0.1。
很多国内的文章会提到 First Meaningful Paint (FMP)，也就是首次有意义的渲染，但是这个指标其实已经在 Lighthouse 6.0 中被废弃了，原因在于页面的任何细微差异对这个指标的影响都太大了，带来了双峰分布(bimodal distribution)的不一致性问题。而且这个测量太依赖浏览器的实现细节了，意味着没法在所有浏览器中标准化。
目前可以使用 Largest Contentful Paint (LCP)[7] 来替代它。
测量核心指标
这些核心指标，目前都可以利用 web APIs 在 JavaScript 中进行测量。
使用 web-vitals
为了封装一些细节差异，谷歌提供了 GoogleChrome/web-vitals[8] 这个轻巧、准备好用于生产的包，它只是 web APIs 的一层封装，用户不需要再关心指标的收集时机，环境判断等问题。
- import { getCLS, getFID, getLCP } from "web-vitals";
- function sendToAnalytics(metric) {
- const body = JSON.stringify(metric);
- // Use `navigator.sendBeacon()` if available, falling back to `fetch()`.
- (navigator.sendBeacon && navigator.sendBeacon("/analytics", body)) ||
- fetch("/analytics", { body, method: "POST", keepalive: true });
- }
- getCLS(sendToAnalytics);
- getFID(sendToAnalytics);
- getLCP(sendToAnalytics);
拿到了这些性能数据以后，你就可以自己清洗、整理并统计生成可视化的视图，当然你也可以用谷歌的 GoogleChromeLabs/web-vitals-report[9] 来生成可视化的数据看板。
手动测量
当然，你也可以利用底层 web APIs 来手动测量，但是这就需要你自己决定上报的时机还有收集的次数等等。
LCP
- new PerformanceObserver((entryList) => {
- for (const entry of entryList.getEntries()) {
- console.log("LCP candidate:", entry.startTime, entry);
- }
- }).observe({ type: "largest-contentful-paint", buffered: true });
FID
- new PerformanceObserver((entryList) => {
- for (const entry of entryList.getEntries()) {
- const delay = entry.processingStart - entry.startTime;
- console.log("FID candidate:", delay, entry);
- }
- }).observe({ type: "first-input", buffered: true });
CLS
- let cls = 0;
- new PerformanceObserver((entryList) => {
- for (const entry of entryList.getEntries()) {
- if (!entry.hadRecentInput) {
- cls += entry.value;
- console.log("Current CLS value:", cls, entry);
- }
- }
- }).observe({ type: "layout-shift", buffered: true });
前两者直接利用了 PerformanceObserver[10] 的指定 type 即可。CLS 相对特殊一些，因为是页面布局的累计位移，所以要一直监听并且叠加这个值。
手动测量的缺点在于，你需要自己遵循 Web Vitals 的测量标准去在相应的时机开始、结束测量，而且很多边界情况也需要你自己处理。
如何优化核心性能指标
当你测量了网站的核心性能指标之后，下一步就是优化它们。这几篇文章可以给你很好的指导：
- Optimize Largest Contentful Paint[11]
- Optimize First Input Delay[12]
- Optimize Cumulative Layout Shift[13]
其他性能指标
虽然核心性能指标是提供优秀的用户体验的关键，但也还有其他重要的指标。
比如 Time to First Byte (TTFB) —— 首字节时间[14]和 First Contentful Paint (FCP) —— 首次内容渲染[15] 对于加载体验来说都很重要，对于诊断 LCP 来说也很实用(比如服务器速度过慢，或者有阻塞渲染的资源)。
类似的还有 Total Blocking Time (TBT) —— 总阻塞时间[16] 和 Time to Interactive (TTI) —— 首次可交互时间[17] ，它们都会影响 FID，是用来分析潜在的可交互性问题的实验室指标。它们并不属于核心性能指标，因为它们并不适用于真实环境测量，也不会反应用户为中心的感受。
不断发展的性能指标
Web Vitals 和核心性能指标代表了当今用来衡量 Web 体验质量的最佳可用信号，未来会不断的发展和改进。
核心性能指标和谷歌分析工具以及依赖它的页面息息相关，更改会产生广泛的影响。因此，开发者应当期望它是稳定的，如果要更新的话应该预先通知，并且应该是以年为周期、可预期的更新。
其他性能指标通常和特定的工具关联，相比起核心性能指标更具有实验性质，更新的频率可能会更高。
对于所有指标的更新，这个 CHANGELOG[18] 里都会清楚的记录下来。
参考资料
Measure performance with the RAIL model[19]
Synthetic monitoring - Wikipedia[20]
Real user monitoring - Wikipedia[21]
Web Vitals[22]
User-centric performance metrics[23]
参考资料
[1]
web-vitals: https://github.com/GoogleChrome/web-vitals/
[2]
Measure performance with the RAIL model: https://web.dev/rail/
[3]
Lighthouse: https://github.com/GoogleChrome/lighthouse
[4]
Largest Contentful Paint (LCP): https://web.dev/lcp/
[5]
First Input Delay (FID): https://web.dev/fid/
[6]
Cumulative Layout Shift (CLS): https://web.dev/cls/
[7]
Largest Contentful Paint (LCP): https://web.dev/lcp/
[8]
GoogleChrome/web-vitals: https://github.com/GoogleChrome/web-vitals
[9]
GoogleChromeLabs/web-vitals-report: https://github.com/GoogleChromeLabs/web-vitals-report
[10]
PerformanceObserver: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/PerformanceObserver/PerformanceObserver
[11]
Optimize Largest Contentful Paint: https://web.dev/optimize-lcp/
[12]
Optimize First Input Delay: https://web.dev/optimize-fid/
[13]
Optimize Cumulative Layout Shift: https://web.dev/optimize-cls/
[14]
Time to First Byte (TTFB) —— 首字节时间: https://web.dev/time-to-first-byte/
[15]
First Contentful Paint (FCP) —— 首次内容渲染: https://web.dev/fcp/
[16]
Total Blocking Time (TBT) —— 总阻塞时间: https://web.dev/tbt/
[17]
Time to Interactive (TTI) —— 首次可交互时间: https://web.dev/tti/
[18]
CHANGELOG: https://chromium.googlesource.com/chromium/src/+/master/docs/speed/metrics_changelog/README.md
[19]
Measure performance with the RAIL model: https://web.dev/rail/
[20]
Synthetic monitoring - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Synthetic_monitoring
[21]
Real user monitoring - Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Real_user_monitoring
[22]
Web Vitals: https://web.dev/vitals/#core-web-vitals
[23]
User-centric performance metrics: https://web.dev/user-centric-performance-metrics
