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Web性能優(yōu)化：圖片優(yōu)化
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HTTP Archieve有個(gè)統(tǒng)計(jì)，圖片內(nèi)容已經(jīng)占到了互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容總量的62%，也就是說(shuō)超過(guò)一半的流量和時(shí)間都用來(lái)下載圖片。從性能優(yōu)化的角度看，圖片也絕對(duì)是優(yōu)化的熱點(diǎn)和重點(diǎn)之一，Google PageSpeed或者Yahoo的14條性能優(yōu)化規(guī)則無(wú)不把圖片優(yōu)化作為重要的優(yōu)化手段，本文覆蓋了Web圖片優(yōu)化的方方面面，從基本的圖片格式選擇、到尚未被廣泛支持的響應(yīng)式圖片均有所提及。
Google Web Fundamentals的說(shuō)法我很喜歡：
圖片優(yōu)化既是一門(mén)藝術(shù)，也是一門(mén)科學(xué)，圖片優(yōu)化是一門(mén)藝術(shù)，是因?yàn)閱蝹€(gè)圖片的壓縮不存在最好的特定性方案，而圖片優(yōu)化之所以是一門(mén)科學(xué)，是因?yàn)樵S多開(kāi)發(fā)得很出色的方法和算法可以明顯減小圖片的大小。要找到圖片的最優(yōu)設(shè)置，需要按照許多維度進(jìn)行認(rèn)真分析：格式能力、編碼數(shù)據(jù)內(nèi)容、像素尺寸等。
真的要用圖片嗎？
要實(shí)現(xiàn)需要的效果，真的需要圖片嗎？這是首先要問(wèn)自己的問(wèn)題。瀏覽器和Web標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展速度極快，記得數(shù)年前我在用微軟Silverlight 1.0寫(xiě)視頻播放器的時(shí)候，中文還不能使用自定義字體顯示，所以那時(shí)候?qū)懥撕芏嘣愀獾拇a把需要的文字在服務(wù)器上生成圖片并緩存起來(lái)。用戶(hù)下載起來(lái)很慢，搜索引擎也完全無(wú)法檢索這些文字。
但是現(xiàn)在不一樣了，很多特效（漸變、陰影、圓角等等）都可以用純粹的HTML、CSS、SVG等加以實(shí)現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)這些效果少則寥寥數(shù)行代碼，多則加載額外的庫(kù)（一張普通的照片比非常強(qiáng)大的效果庫(kù)也大了許多）。這些效果不但需要的空間很小，而且在多設(shè)備、多分辨率下都能很好的工作，在低級(jí)瀏覽器上也可以實(shí)現(xiàn)較好的功能降級(jí)。因此在存在備選技術(shù)的情況下，應(yīng)該首先選擇這些技術(shù)，只有在不得不使用圖片的時(shí)候才加入真正的圖片。
備選技術(shù)
CSS效果、CSS動(dòng)畫(huà)。提供與分辨率無(wú)關(guān)的效果，在任何分辨率和縮放級(jí)別都可以顯示得非常清晰，占用的空間也很小。
網(wǎng)絡(luò)字體。現(xiàn)在連很多圖標(biāo)庫(kù)都是用字體方式提供，保持文字的可搜索性同時(shí)擴(kuò)展顯示的樣式。
前端工程師最好能和設(shè)計(jì)師、產(chǎn)品經(jīng)理保持溝通，幫助他們了解到什么樣的效果比較“簡(jiǎn)潔、高效、可維護(hù)”，畢竟對(duì)于CSS來(lái)說(shuō)改變圓角矩形的Radius可以實(shí)時(shí)看到效果，用圖片的話至少要重新生成圖片、切圖并替換資源。Retina、高分辨率屏幕、多尺寸的設(shè)備，這些都加快了非圖片特效的發(fā)展，想想在高分辨率屏幕下Windows 7的慘不忍睹，就知道原生的圖片資源絕對(duì)不是多多益善。
圖片格式的選擇
如果效果真的需要圖片來(lái)表現(xiàn)，那么選擇圖片格式是優(yōu)化的第一步。我們經(jīng)常聽(tīng)到的詞語(yǔ)包括矢量圖、標(biāo)量圖、SVG、有損壓縮、無(wú)損壓縮等等，我們首先說(shuō)明各種圖片格式的特點(diǎn)：
其中APNG和WebP格式出現(xiàn)的較晚，尚未被Web標(biāo)準(zhǔn)所采納，只有在特定平臺(tái)或?yàn)g覽器環(huán)境可以預(yù)知的情況下加以采用，雖然均可以在不支持的環(huán)境中較好的功能降級(jí)，但本節(jié)暫不討論這兩種格式。圖片格式選擇過(guò)程如下：
顏色豐富的照片，JPG是通用的選擇
人眼的結(jié)構(gòu)很適合查看JPG壓縮后的照片，可以充分的忽略并在腦中補(bǔ)齊細(xì)節(jié)
JPG在壓縮率不高時(shí)保留的細(xì)節(jié)還是不錯(cuò)的
WebP能夠比JPG減少30%的體積，但目前兼容性較差
如果需要較通用的動(dòng)畫(huà)，GIF是唯一可用的選擇
GIF支持的顏色范圍為256色，而且僅支持完全透明/完全不透明
GIF在顯示顏色豐富的動(dòng)畫(huà)時(shí)可能出現(xiàn)顏色不全、邊緣鋸齒等問(wèn)題
如果圖片由標(biāo)準(zhǔn)的幾何圖形組成，或需要使用程序動(dòng)態(tài)控制其顯示特效，可以考慮SVG格式
SVG是使用XML定義的矢量圖形，生成的圖片在各種分辨率下均可自由放縮
SVG中可以通過(guò)JavaScript等接口自由變換圖片特效，可以完成其中部分元素的自由旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、變換顏色等
如果需要清晰的顯示顏色豐富的圖片，PNG比較好
PNG-8能夠顯示256種顏色，但能夠同時(shí)支持256階透明，因此顏色數(shù)較少但需要半透明的情景（如微信動(dòng)畫(huà)大表情）可以考慮PNG-8
PNG-24可以顯示真彩色，但不支持透明，顏色豐富的圖片推薦使用（如屏幕截圖、界面設(shè)計(jì)圖）
PNG-32可以顯示真彩色，同時(shí)支持256階透明，效果最好但尺寸也最大
圖片尺寸的選擇
尺寸，曾經(jīng)是最不需要討論的話題，但自從Retina出現(xiàn)之后世界就變得復(fù)雜多了。
這里只說(shuō)我們關(guān)心的部分和結(jié)論，我們需要分清不同類(lèi)型的像素：CSS像素和設(shè)備像素。一個(gè) CSS像素可能包含多個(gè)設(shè)備像素。對(duì)于圖片來(lái)說(shuō)，在高DPI的屏幕上需要使用分辨率更高的圖片，如果我們討論的是Retina，那么就需要2倍分辨率（幾乎4倍尺寸）的圖片。這幾乎沒(méi)有取巧的空間，屏幕就是那么大，需要的圖片也就是那么大。（鴿子為什么那么大？^_^）
我們能夠控制的地方是“恰好”顯示所需尺寸的圖片。例如在屏幕中通過(guò)CSS或者
標(biāo)簽的wihth/height屬性，將一副200x200的圖片調(diào)整為100x100大小，那么這其中就有(200x200)-(100x100)=30000個(gè)像素是浪費(fèi)的，這占到了圖片尺寸的75%！
之所以有這么大的浪費(fèi)，是因?yàn)閳D片的尺寸與面積基本成正比，與寬高的平方成正比。因此良好的計(jì)算客戶(hù)端實(shí)際顯示的圖片尺寸，能夠大大減小圖片的大小。即使只有長(zhǎng)和寬都只有10px被浪費(fèi)，但是當(dāng)圖片足夠大時(shí)，這部分也將產(chǎn)生很大影響。
響應(yīng)式圖片
上面提到“恰好”顯示客戶(hù)端所需大小的圖片，聽(tīng)上去很容易不是嗎？但當(dāng)響應(yīng)式布局出現(xiàn)后，這就變得極其困難。我們要支持上至1920寬度，下至320寬度的無(wú)數(shù)種設(shè)備，如果使用1920寬度的圖片，那么在小型設(shè)備（這類(lèi)設(shè)備往往對(duì)網(wǎng)速和流量更加敏感）上每個(gè)用戶(hù)都要付出額外的帶寬和等待時(shí)間，如果使用320寬度的圖片，那么在1920的屏幕上就像是在高清屏上使用DOS那么讓人難以接受。
很自然的，我們需要圖片也能“響應(yīng)式”加載，根據(jù)所在設(shè)備的不同，加載不同尺寸的圖片。響應(yīng)式圖片尚沒(méi)有寫(xiě)入Web標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)起來(lái)也有諸多不便和兼容性限制。
響應(yīng)式圖片雖然尚未成為標(biāo)準(zhǔn)，但這是Web圖片優(yōu)化的一柄利器，一旦被廣泛支持，再?zèng)]有比縮小圖片尺寸更有效的優(yōu)化方法了。
優(yōu)化JPG和PNG
選擇了正確的圖片格式，按照正確的大小生成了圖片后，我們還需要對(duì)圖片進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，這種優(yōu)化一般分兩步進(jìn)行：
有損優(yōu)化，刪除沒(méi)有出現(xiàn)或極少出現(xiàn)過(guò)的顏色，合并相鄰的相近顏色。這一步并不必須，如PNG格式就直接進(jìn)入下一步
無(wú)損優(yōu)化，壓縮數(shù)據(jù)，刪除不必要的信息
JPG和PNG格式的圖片生成后，一般還有進(jìn)一步優(yōu)化的空間，例如JPG格式的照片中，可能攜帶有相機(jī)的Exif信息，PNG格式的圖片中可能帶有Fireworks等軟件的圖層信息等。去除這些額外信息后，還可以通過(guò)減小圖片的調(diào)色板，去除沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)的顏色，以及合并相鄰的相同顏色等手段來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。原理性的內(nèi)容這里不再贅述，僅介紹工程中可用的優(yōu)化工具。
不同格式的圖片有一系列工具，這些工具有有更多種參數(shù)調(diào)節(jié)方案，常見(jiàn)的幾種調(diào)節(jié)工具有：
如果你真的需要追求各種圖片的極限壓縮，可以參閱這些工具的文檔，但是對(duì)于一般的Web應(yīng)用，面對(duì)的圖片種類(lèi)多樣，幾乎不可能在工程中實(shí)現(xiàn)對(duì)每種工具的獨(dú)立配置，因此推薦使用以下工具來(lái)進(jìn)行優(yōu)化。這些工具往往使用了上表中的一種或幾種優(yōu)化工具。
ImageOptim (Mac)
主頁(yè)：https://imageoptim.com/
Mac平臺(tái)下非常贊的圖片優(yōu)化工具，只需要把需要優(yōu)化的圖片拖拽進(jìn)ImageOptim，就能夠完成對(duì)圖片的優(yōu)化。設(shè)置選擇的也很豐富，目前支持JPG和PNG的優(yōu)化。這是我在寫(xiě)文章時(shí)最常用到的工具，把網(wǎng)站用到的圖片拖進(jìn)去，優(yōu)化就完成了~
Kraken (Web)
主頁(yè)：https://kraken.io/
在免費(fèi)模式下可以上傳圖片，優(yōu)化后打包下載，很多國(guó)外企業(yè)也選擇了它的收費(fèi)服務(wù)。親自測(cè)試Kraken的圖片優(yōu)化結(jié)果比ImageOptim一般要小3%左右，效果不錯(cuò)，當(dāng)然價(jià)格也不錯(cuò)。適合偶爾有圖片優(yōu)化需求，或者不在開(kāi)發(fā)機(jī)上沒(méi)有優(yōu)化軟件可以使用的情況。
智圖 (Web)
主頁(yè)：http://zhitu.tencent.com/
騰訊ISUX團(tuán)隊(duì)有篇文章介紹智圖：http://isux.tencent.com/zhitu.html
國(guó)貨當(dāng)自強(qiáng)，騰訊的智圖工具推出不久，但實(shí)測(cè)效果很好，而且提供了Gulp的自動(dòng)化支持，這部分會(huì)在后面自動(dòng)優(yōu)化章節(jié)介紹。只想建議一句，Kraken的首頁(yè)比智圖美好幾百倍…… 而且把壓縮前的PNG和壓縮后的JPG放在一起對(duì)比大小，真的沒(méi)關(guān)系么~
優(yōu)化SVG
所有較新的瀏覽器都支持可縮放矢量圖(SVG)，SVG是基于XML的圖片格式，適用于二維圖片。可以將SVG標(biāo)記直接嵌入網(wǎng)頁(yè)，也可以作為外部資源嵌入?？梢酝ㄟ^(guò)大多數(shù)基于矢量的繪圖軟件創(chuàng)建SVG文件。這是一段簡(jiǎn)單的SVG圖形：
這個(gè)圓形輪廓為黑色，背景為紅色，從Adobe Illustrator直接導(dǎo)出。可以從中看到大量元數(shù)據(jù)，例如圖層信息、注釋和XML名稱(chēng)空間等等，在瀏覽器中呈現(xiàn)資源時(shí)，通常不需要這些數(shù)據(jù)。因此我們需要使用一些工具去除這些不必要的元數(shù)據(jù)，僅保留必須的標(biāo)記。
SVGO工具可以縮減SVG文件的體積，在這個(gè)的例子中，SVGO能夠?qū)llustrator生成的SVG文件大小減小58%，從470字節(jié)縮減到199字節(jié)。
由于SVG是基于XML的格式，本質(zhì)上是純文本，所以，還可以采用GZIP壓縮來(lái)減小傳輸大小，當(dāng)然這需要一些服務(wù)器配置，例如在apache服務(wù)器中設(shè)置：
AddType image/svg+xml .svgAddOutputFilterByType DEFLATE image/svg+xml
來(lái)對(duì)SVG文件啟用GZip壓縮（當(dāng)然你還需要先加載deflate模塊并進(jìn)行適當(dāng)配置，GZip的配置超出了本文的范疇，這部分內(nèi)容請(qǐng)自行Google）
優(yōu)化GIF和APNG
GIF有很多好處，在顏色數(shù)較低的時(shí)候能夠大幅減小圖片體積，而且他也是唯一能夠較為通用的展示動(dòng)畫(huà)的圖片格式。關(guān)于GIF格式的優(yōu)化原理我并不熟悉，只是在工程中直接使用成型的壓縮工具，在后文自動(dòng)優(yōu)化章節(jié)的Grunt中，會(huì)介紹通過(guò)Grunt Task進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化的方法。
關(guān)于APNG，目前瀏覽器對(duì)他的支持還不夠好，不過(guò)在支持HTML5的場(chǎng)景中，有成熟的開(kāi)源工具apng-canvas可以用于支持APNG。
騰訊ISUX團(tuán)隊(duì)有篇文章介紹iSparta工具：http://isux.tencent.com/introduction-of-apng.html。這是目前幾乎唯一能夠批量處理APNG文件的工具，感興趣的同學(xué)可以在那篇文章里得到更多地了解。
自動(dòng)優(yōu)化
前面說(shuō)了太多關(guān)于如何優(yōu)化各種不同格式圖片的方法和工具，優(yōu)化圖片需要大量重復(fù)性的勞動(dòng)，作為工程師顯然不會(huì)忍受這一點(diǎn)，因此也產(chǎn)生出了很多工具對(duì)圖片進(jìn)行自動(dòng)優(yōu)化，這里主要介紹CDN、Grunt/Gulp、Google PageSpeed三種方式。
自動(dòng)優(yōu)化：CDN
使用CDN對(duì)圖片自動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化，我在國(guó)外的CDN提供商處很少見(jiàn)到這類(lèi)服務(wù)，倒是國(guó)內(nèi)的兩大新秀CDN七牛和又拍在這方面都做了大量工作。其工作方式為，向CDN請(qǐng)求圖片的URL參數(shù)中包含了圖片處理的參數(shù)（格式、寬高等），CDN服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求生成所需的圖片，發(fā)送到用戶(hù)瀏覽器。
七牛云存儲(chǔ)的圖片處理接口極其豐富，覆蓋了圖片的大部分基本操作，例如：
圖片裁剪，支持多種裁剪方式（如按長(zhǎng)邊、短邊、填充、拉伸等）
圖片格式轉(zhuǎn)換，支持JPG, GIF, PNG, WebP等，支持不同的圖片壓縮率
圖片處理，支持圖片水印、高斯模糊、重心處理等
七牛云存儲(chǔ)的圖片處理接口使用并不復(fù)雜，例如下面這張?jiān)瓐D：
我們通過(guò)如下URL請(qǐng)求，裁剪正中部分，等比縮小生成200x200縮略圖：
http://upload.chinaz.com/2014/1222/1419227799432.jpg?imageView2/1/w/200/h/200
自動(dòng)優(yōu)化：Grunt/Gulp
這里介紹用于圖片優(yōu)化的Grunt組件：grunt-image。前端工程師的重復(fù)性工作，例如合并靜態(tài)資源、壓縮JS和CSS文件、編譯SASS等都可以使用Grunt等自動(dòng)化工具批量完成，圖片優(yōu)化也是如此。
grunt-image非常強(qiáng)大，按照作者的介紹，其內(nèi)部加載的圖片優(yōu)化工具包括了pngquant, optipng, advpng, zopflipng, pngcrush, pngout, mozjpeg, jpegRecompress, jpegoptim, gifsicle和svgo。支持批量自動(dòng)優(yōu)化PNG, JPG, SVG和GIF，速度也不錯(cuò)，配置方式支持單圖片優(yōu)化和全目錄優(yōu)化：
自動(dòng)優(yōu)化：Google PageSpeed
Google做事風(fēng)格比較徹底，看見(jiàn)哪個(gè)軟件不好用就拿來(lái)直接fork出新版本或者干脆重寫(xiě)，對(duì)于Web優(yōu)化，Google發(fā)布了了Google PageSpeed這個(gè)服務(wù)器模塊，可以在apache或ngnix中加載，通過(guò)在服務(wù)器配置文件中進(jìn)行設(shè)置來(lái)進(jìn)行自動(dòng)化的優(yōu)化。對(duì)于圖片格式轉(zhuǎn)換、圖片優(yōu)化甚至圖片LazyLoad都有相關(guān)選項(xiàng)。這部分展開(kāi)會(huì)非常長(zhǎng)，請(qǐng)感興趣的同學(xué)參考Google的手冊(cè)。
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