defer和async的原理与区别

上一篇刚转载了一篇有关于网站性能优化的文章，其中提及到了页面的加载和渲染的过程，提到了defer和async的相关区别，但是本人在此之前并没有深究其中的区别。

defer和async是script标签的两个属性，用于在不阻塞页面文档解析的前提下，控制脚本的下载和执行。
在介绍他们之前，我们有必要先了解一下页面的加载和渲染过程：

  1. 列表内容
  2. 浏览器通过HTTP协议请求服务器，获取HMTL文档并开始从上到下解析，构建DOM；
  3. 在构建DOM过程中，如果遇到外联的样式声明和脚本声明，则暂停文档解析，创建新的网络连接，并开始下载样式文件和脚本文件；
  4. 样式文件下载完成后，构建CSSDOM；脚本文件下载完成后，解释并执行，然后继续解析文档构建DOM
  5. 完成文档解析后，将DOM和CSSDOM进行关联和映射，最后将视图渲染到浏览器窗口

在这个过程中，脚本文件的下载和执行是与文档解析同步进行，也就是说，它会阻塞文档的解析，如果控制得不好，在用户体验上就会造成一定程度的影响。

所以我们需要清楚的了解和使用defer和async来控制外部脚本的执行。

先来简明概要的介绍一下下面三者的区别：

  1. <script src="script.js"></script>
    没有 defer 或 async，浏览器会立即加载并执行指定的脚本，“立即”指的是在渲染该 script 标签之下的文档元素之前，也就是说不等待后续载入的文档元素，读到就加载并执行。
  2. <script async src="script.js"></script>
    有 async，加载和渲染后续文档元素的过程将和 script.js 的加载与执行并行进行（异步）
  3. <script defer src="myscript.js"></script>
    有 defer，加载后续文档元素的过程将和 script.js 的加载并行进行（异步），但是 script.js 的执行要在所有元素解析完成之后，DOMContentLoaded 事件触发之前完成。

接着，我们来看一张图：
这里写图片描述

蓝色线代表网络读取，红色线代表执行时间，这俩都是针对脚本的；绿色线代表 HTML 解析。

此图告诉我们以下几个要点：

  1. defer 和 async 在网络读取（下载）这块儿是一样的，都是异步的（相较于 HTML 解析）
  2. 它俩的差别在于脚本下载完之后何时执行，显然 defer 是最接近我们对于应用脚本加载和执行的要求的
  3. 关于 defer，此图未尽之处在于它是按照加载顺序执行脚本的，这一点要善加利用
  4. async 则是一个乱序执行的主，反正对它来说脚本的加载和执行是紧紧挨着的，所以不管你声明的顺序如何，只要它加载完了就会立刻执行
  5. 仔细想想，async 对于应用脚本的用处不大，因为它完全不考虑依赖（哪怕是最低级的顺序执行），不过它对于那些可以不依赖任何脚本或不被任何脚本依赖的脚本来说却是非常合适的，最典型的例子：Google Analytics

下面为了演示脚本的执行情况，借鉴了详解defer和async原理及应用

为了演示脚本的执行情况，进而介绍这两个属性的作用，我们先来搭建一个简单的服务器：
创建了一个简易的Node服务器server.js，其代码如下：

var http = require('http');
var fs = require('fs');var typeMapping = {'html': 'text/html','js'  : 'text/javascript','css' : 'text/css','ico' : 'image/x-icon'
};var getResourceExtension = function(req) {var url = req.url;var lastIndexOfDot = url.lastIndexOf('.');if (lastIndexOfDot === -1) return 'text/plain';return url.substring(lastIndexOfDot + 1);
};var respondResourceToClient = function(req, res) {//read the reource and respond via 'pipe'fs.createReadStream(req.url.replace(/^\//, '')).pipe(res);
};var server = http.createServer(function(req, res) {console.log('requesting url: ', req.url);var extension = getResourceExtension(req);res.writeHead(200, {'Content-Type': typeMapping[extension]});var delay = function(time) {setTimeout(function() {respondResourceToClient(req, res);}, time || 0);};if (extension === 'html' || extension === 'css') {delay(0);} else if (extension === 'js') {delay(1000);} else {res.end('');}
});server.listen(3000);console.log('listening at port 3000...');

从上面的代码我们可以看出，当服务器接收到请求之后，会判断请求资源是否为JS，如果是则延迟1s后返回对应的资源。
启动这个服务很简单，只需执行node server.js即可，然后就可以在浏览器中输入http://localhost:3000/app/index.html访问主页了
现在我们来看看index.html中的内容：

<!DOCTYPE html>
<html><head><title>defer & async</title><link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/main.css"><script type="text/javascript" src="js/1.js"></script></head><body><div class="text">Hello World</div><script type="text/javascript" src="js/2.js"></script></body>
</html>

在这个HTML文档中，我们先在head中引用了一个外部的脚本文件js/1.js，然后在我们要显示的Hello World后面又引用了一个js/2.js，它们的内容都很简单，就是弹出对应的标示信息：

// js/1.js
alert(1);// js/2.js
alert(2);

下面我们就来访问主页，看看会发生些什么：
这里写图片描述

从图中可以看到，渲染的过程的确是自上而下，同步进行的，也就是说遇到外部的脚本，就得暂停文档的解析，下载并且解释执行，这种方式是阻塞的，会造成网页空白的现象。

现在稍微修改一下代码，将head中的script标签加上defer属性，然后也稍微改动一下两个JS文件：

<!DOCTYPE html>
<html><head><title>defer & async</title><link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/main.css"><!-- adding a 'defer' attribute, by default, the value will be 'true' --><script type="text/javascript" src="js/1.js" defer></script></head><body><div class="text">Hello World</div><script type="text/javascript" src="js/2.js"></script></body>
</html>
// js/1.js
console.log(1);// js/2.js
console.log(2);

再次访问index.html，我们会在控制台中看到下面的执行顺序：
这里写图片描述

显而易见，1.js被延后致至文档解析完成后执行了，它的执行顺序比body中的

<!DOCTYPE html>
<html><head><title>defer & async</title><link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/main.css"><!-- adding a 'defer' attribute, by default, the value will be 'true' --><script type="text/javascript" src="js/1.js" defer></script><script type="text/javascript" src="js/2.js" defer></script><script type="text/javascript" defer>console.log(3);</script></head><body><div class="text">Hello World</div><script type="text/javascript">document.addEventListener("DOMContentLoaded", function() {console.log('dom content loaded, ready state:', this.readyState);}, false);window.addEventListener('load', function() {console.log('window loaded, dom ready state:', document.readyState);}, false);</script></body>
</html>

这里写图片描述

可以看到，外联的脚本是按照声明顺序执行的，内联脚本并没有遵守这个规则，另外，DOMContentLoaded和load事件依次被捕获，DOM的状态分别变为interactive和complete

接下来我们介绍一下async属性，为了能够很好的演示执行顺序，我们还需要一些修改：

<!DOCTYPE html>
<html><head><title>defer & async</title><link rel="stylesheet" type="text/css" href="css/main.css"><!-- adding a 'async' attribute, by default, the value is 'true' as well --><script type="text/javascript" src="js/1.js" async></script><script type="text/javascript" src="js/2.js" async></script><script type="text/javascript" src="js/3.js" async></script></head><body><div class="text">Hello World</div></body>
</html>

JS文件内如下：

// js/1.js
console.log(1);// js/2.js
console.log(2);// js/3.js
console.log(3);

再次访问index.html，会发现控制台打印如下：
这里写图片描述

我们发现，3个脚本的执行是没有顺序的，我们也无法预测每个脚本的下载和执行的时间和顺序。async和defer一样，不会阻塞当前文档的解析，它会异步地下载脚本，但和defer不同的是，async会在脚本下载完成后立即执行，如果项目中脚本之间存在依赖关系，不推荐使用async。

关于async，也需要注意以下几点：
1. 只适用于外联脚本，这一点和defer一致
2. 如果有多个声明了async的脚本，其下载和执行也是异步的，不能确保彼此的先后顺序
3. async会在load事件之前执行，但并不能确保与DOMContentLoaded的执行先后顺序

以上就是defer和async的介绍，了解和掌握这两个属性的作用，不仅对JS代码执行的控制更加熟练，也会对页面渲染多一分了解。

参考文章：

  • http://blog.csdn.net/liuhe688/article/details/51247484
  • https://segmentfault.com/q/1010000000640869

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