Saiba o que é o scanner de pré-carregamento do navegador, como ele ajuda no desempenho e como você pode ficar fora do caminho.
Um aspecto esquecido da otimização da velocidade da página envolve saber um pouco sobre os componentes internos do navegador. Os navegadores fazem algumas otimizações para melhorar o desempenho de maneiras que nós, desenvolvedores, não podemos, mas apenas se essas otimizações não forem impedidas acidentalmente.
Uma otimização interna do navegador que você precisa entender é o scanner de pré-carregamento do navegador. Neste post, vamos explicar como o recurso funciona e, mais importante, como evitar que ele atrapalhe você.
O que é um scanner de pré-carregamento?
Todos os navegadores têm um analisador de HTML principal que tokeniza a marcação bruta e a processa em um modelo de objeto. Isso continua até que o analisador seja pausado ao encontrar um recurso de bloqueio, como uma folha de estilo carregada com um elemento <link> ou um script carregado com um elemento <script> sem um atributo async ou defer.
<link> para um arquivo CSS externo, o que impede o navegador de analisar o restante do documento ou até mesmo renderizar qualquer parte dele até que o CSS seja baixado e analisado.
No caso de arquivos CSS, a renderização é bloqueada para evitar um flash de conteúdo sem estilo (FOUC, na sigla em inglês), que é quando uma versão sem estilo de uma página pode ser vista brevemente antes que os estilos sejam aplicados a ela.
O navegador também bloqueia a análise e a renderização da página quando encontra elementos <script> sem um atributo defer ou async.
O motivo é que o navegador não sabe ao certo se algum script vai modificar o DOM enquanto o analisador de HTML principal ainda estiver fazendo o trabalho dele. Por isso, é uma prática comum carregar o JavaScript no final do documento para que os efeitos da análise e renderização bloqueadas se tornem marginais.
Esses são bons motivos para o navegador precisar bloquear a análise e a renderização. No entanto, bloquear qualquer uma dessas etapas importantes é indesejável, porque elas podem atrasar a descoberta de outros recursos importantes. Felizmente, os navegadores fazem o possível para reduzir esses problemas usando um analisador de HTML secundário chamado verificador de pré-carregamento.
<body>, mas o scanner de pré-carregamento pode procurar na marcação bruta para encontrar esse recurso de imagem e começar a carregá-lo antes que o analisador de HTML principal seja desbloqueado.
A função de um scanner de pré-carregamento é especulativa, ou seja, ele examina a marcação bruta para encontrar recursos a serem buscados de forma oportunista antes que o analisador de HTML primário os descubra.
Como saber quando o scanner de pré-carregamento está funcionando
O scanner de pré-carregamento existe porque a renderização e a análise estão bloqueadas. Se esses dois problemas de desempenho nunca tivessem existido, o scanner de pré-carregamento não seria muito útil. A chave para descobrir se uma página da Web se beneficia do verificador de pré-carregamento depende desses fenômenos de bloqueio. Para isso, você pode introduzir um atraso artificial nas solicitações para descobrir onde o scanner de pré-carregamento está funcionando.
Confira esta página de texto e imagens básicas com uma folha de estilo como exemplo. Como os arquivos CSS bloqueiam a renderização e a análise, você introduz um atraso artificial de dois segundos para a folha de estilos usando um serviço de proxy. Esse atraso facilita a visualização na hierarquia de rede em que o scanner de pré-carregamento está funcionando.
Como você pode ver na hierarquia, o scanner de pré-carregamento descobre o elemento <img> mesmo com a renderização e a análise de documentos bloqueadas. Sem essa otimização, o navegador não pode buscar coisas de forma oportunista durante o período de bloqueio, e mais solicitações de recursos seriam consecutivas em vez de simultâneas.
Agora que você já sabe como fazer isso, vamos analisar alguns exemplos reais em que o scanner de pré-carregamento pode ser derrotado e o que pode ser feito para corrigir o problema.
Scripts async injetados
Digamos que você tenha HTML no <head> que inclui JavaScript inline, como este:
<script>
const scriptEl = document.createElement('script');
scriptEl.src = '/yall.min.js';
document.head.appendChild(scriptEl);
</script>
Os scripts injetados são async por padrão. Portanto, quando esse script é injetado, ele se comporta como se o atributo async fosse aplicado a ele. Isso significa que ele será executado assim que possível e não bloqueará a renderização. Parece ótimo, certo? No entanto, se você presumir que esse <script> inline vem depois de um elemento <link> que carrega um arquivo CSS externo, o resultado não será ideal:
async injetado. O scanner de pré-carregamento não consegue descobrir o script durante a fase de bloqueio de renderização, porque ele é injetado no cliente.
Vamos detalhar o que aconteceu aqui:
- Em 0 segundos, o documento principal é solicitado.
- Em 1,4 segundo, o primeiro byte da solicitação de navegação chega.
- Em 2,0 segundos, o CSS e a imagem são solicitados.
- Como o parser está bloqueado para carregar a folha de estilo, e o JavaScript inline que injeta o script
asyncaparece depois dessa folha de estilo em 2,6 segundos, a funcionalidade fornecida pelo script não está disponível assim que poderia.
Isso não é ideal porque a solicitação do script só ocorre após o término do download da folha de estilo. Isso atrasa a execução do script o mais rápido possível. Por outro lado, como o elemento <img> pode ser descoberto na marcação fornecida pelo servidor, ele é descoberto pelo scanner de pré-carregamento.
O que acontece se você usar uma tag <script> comum com o atributo async em vez de injetar o script no DOM?
<script src="/yall.min.js" async></script>
Este é o resultado:
<script> async. O verificador de pré-carregamento detecta o script durante a fase de bloqueio de renderização e o carrega simultaneamente com o CSS.
Pode ser tentador sugerir que esses problemas podem ser corrigidos usando rel=preload. Isso certamente funciona, mas pode ter alguns efeitos colaterais. Afinal, por que usar rel=preload para corrigir um problema que pode ser evitado não injetando um elemento <script> no DOM?
async injetado, mas o script async é carregado previamente para garantir que ele seja descoberto mais cedo.
O pré-carregamento "corrige" o problema aqui, mas introduz um novo problema: o script async nas duas primeiras demonstrações, apesar de ser carregado no <head>, é carregado com prioridade "Baixa", enquanto a folha de estilo é carregada com prioridade "Mais alta". Na última demonstração, em que o script async é carregado previamente, a folha de estilos ainda é carregada com a prioridade "Mais alta", mas a prioridade do script foi promovida para "Alta".
Quando a prioridade de um recurso é elevada, o navegador aloca mais largura de banda para ele. Isso significa que, mesmo que a folha de estilo tenha a maior prioridade, a prioridade elevada do script pode causar contenção de largura de banda. Isso pode ser um fator em conexões lentas ou em casos em que os recursos são muito grandes.
A resposta aqui é simples: se um script for necessário durante a inicialização, não injete-o no DOM para derrotar o scanner de pré-carregamento. Faça experimentos conforme necessário com a colocação de elementos <script>, bem como com atributos como defer e async.
Carregamento lento com JavaScript
O carregamento lento é um ótimo método para conservar dados, que geralmente é aplicado a imagens. No entanto, às vezes, o carregamento lento é aplicado incorretamente a imagens que estão "acima da dobra", por assim dizer.
Isso pode causar problemas de descoberta de recursos relacionados ao scanner de pré-carregamento e atrasar desnecessariamente o tempo necessário para descobrir uma referência a uma imagem, fazer o download dela, decodificá-la e apresentá-la. Vamos usar este exemplo de marcação de imagem:
<img data-src="/sand-wasp.jpg" alt="Sand Wasp" width="384" height="255">
O uso de um prefixo data- é um padrão comum em carregadores lentos com tecnologia JavaScript. Quando a imagem é rolada para a viewport, o carregador lento remove o prefixo data-. Isso significa que, no exemplo anterior, data-src se torna src. Essa atualização solicita que o navegador busque o recurso.
Esse padrão não é problemático até ser aplicado a imagens que estão na viewport durante a inicialização. Como o scanner de pré-carregamento não lê o atributo data-src da mesma forma que um atributo src (ou srcset), a referência de imagem não é descoberta antes. Pior ainda, o carregamento da imagem é atrasado até depois de o JavaScript do carregador lento fazer o download, compilar e executar.
Dependendo do tamanho da imagem, que pode depender do tamanho da janela de visualização, ela pode ser um elemento candidato para a maior exibição de conteúdo (LCP). Quando o scanner de pré-carregamento não consegue buscar o recurso de imagem de forma especulativa com antecedência, possivelmente durante o ponto em que as folhas de estilo da página bloqueiam a renderização, a LCP é afetada.
A solução é mudar o markup da imagem:
<img src="/sand-wasp.jpg" alt="Sand Wasp" width="384" height="255">
Esse é o padrão ideal para imagens que estão na viewport durante a inicialização, porque o scanner de pré-carregamento vai descobrir e buscar o recurso de imagem mais rapidamente.
O resultado neste exemplo simplificado é uma melhoria de 100 milissegundos no LCP em uma conexão lenta. Isso pode não parecer uma grande melhoria, mas é quando você considera que a solução é uma correção rápida de marcação e que a maioria das páginas da Web é mais complexa do que este conjunto de exemplos. Isso significa que os candidatos ao LCP podem ter que competir pela largura de banda com muitos outros recursos. Por isso, otimizações como essa se tornam cada vez mais importantes.
Imagens de plano de fundo do CSS
O scanner de pré-carregamento do navegador verifica markup. Ele não verifica outros tipos de recursos, como CSS, que podem envolver buscas de imagens referenciadas pela propriedade background-image.
Assim como o HTML, os navegadores processam o CSS no próprio modelo de objetos, conhecido como CSSOM. Se recursos externos forem descobertos durante a construção do CSSOM, eles serão solicitados no momento da descoberta, e não pelo scanner de pré-carregamento.
Digamos que o candidato à LCP da sua página seja um elemento com uma propriedade CSS background-image. Confira o que acontece quando os recursos são carregados:
background-image (linha 3). A imagem solicitada não começa a ser buscada até que o analisador de CSS a encontre.
Nesse caso, o scanner de pré-carregamento não é derrotado, mas não está envolvido. Mesmo assim, se um candidato ao LCP na página for de uma propriedade CSS background-image, você vai querer pré-carregar essa imagem:
<!-- Make sure this is in the <head> below any
stylesheets, so as not to block them from loading -->
<link rel="preload" as="image" href="lcp-image.jpg">
Essa dica rel=preload é pequena, mas ajuda o navegador a descobrir a imagem mais rapidamente:
background-image (linha 3). A dica rel=preload ajuda o navegador a descobrir a imagem cerca de 250 milissegundos mais rápido do que sem a dica.
Com a dica rel=preload, o candidato da LCP é descoberto mais cedo, reduzindo o tempo da LCP. Essa dica ajuda a corrigir o problema, mas a melhor opção pode ser avaliar se o candidato de LCP da imagem precisa ser carregado do CSS. Com uma tag <img>, você terá mais controle sobre o carregamento de uma imagem adequada para a viewport, permitindo que o scanner de pré-carregamento a detecte.
Inserir muitos recursos inline
A inserção inline é uma prática que coloca um recurso dentro do HTML. É possível inserir folhas de estilo em elementos <style>, scripts em elementos <script> e praticamente qualquer outro recurso usando a codificação base64.
A incorporação de recursos pode ser mais rápida do que o download porque não é emitida uma solicitação separada para o recurso. Ele está no documento e é carregado instantaneamente. No entanto, há desvantagens significativas:
- Se você não estiver armazenando o HTML em cache, e não puder fazer isso se a resposta do HTML for dinâmica, os recursos inline nunca serão armazenados em cache. Isso afeta a performance porque os recursos inline não são reutilizáveis.
- Mesmo que você possa armazenar HTML em cache, os recursos inline não são compartilhados entre documentos. Isso reduz a eficiência do armazenamento em cache em comparação com arquivos externos que podem ser armazenados em cache e reutilizados em toda a origem.
- Se você inlinear muito, o scanner de pré-carregamento vai demorar mais para descobrir os recursos mais adiante no documento, porque o download desse conteúdo extra inline vai demorar mais.
Confira esta página como exemplo. Em determinadas condições, o candidato ao LCP é a imagem na parte de cima da página, e o CSS está em um arquivo separado carregado por um elemento <link>. A página também usa quatro fontes da Web que são solicitadas como arquivos separados do recurso CSS.
<img>, mas é descoberto pelo scanner de pré-carregamento porque o CSS e as fontes necessárias para o carregamento da página estão em recursos separados, o que não atrasa o scanner de pré-carregamento.
O que acontece se o CSS e todas as fontes forem inline como recursos base64?
<img>, mas o inline do CSS e dos quatro recursos de fonte no " atrasam o scanner de pré-carregamento de descobrir a imagem até que esses recursos sejam totalmente transferidos por download.
O impacto do inline gera consequências negativas para o LCP nesse exemplo e para a performance em geral. A versão da página que não inline nada pinta a imagem LCP em cerca de 3,5 segundos. A página que inline tudo não pinta a imagem LCP até pouco mais de 7 segundos.
Há mais em jogo do que apenas o leitor de pré-carregamento. Inserir fontes não é uma boa estratégia porque o base64 é um formato ineficiente para recursos binários. Outro fator em jogo é que os recursos de fontes externos não são transferidos por download, a menos que sejam considerados necessários pelo CSSOM. Quando essas fontes são inline como base64, elas são baixadas, independentemente de serem necessárias para a página atual ou não.
Um pré-carregamento poderia melhorar as coisas aqui? Claro. É possível carregar a imagem do LCP com antecedência e reduzir o tempo do LCP, mas o aumento do HTML potencialmente não armazenável em cache com recursos inline tem outras consequências negativas para o desempenho. A First Contentful Paint (FCP) também é afetada por esse padrão. Na versão da página em que nada está inline, a FCP é de aproximadamente 2,7 segundos. Na versão em que tudo está inline, o FCP é de aproximadamente 5,8 segundos.
Tenha muito cuidado ao inserir elementos no HTML, especialmente recursos codificados em base64. Em geral, isso não é recomendado, exceto para recursos muito pequenos. Use o mínimo possível de inline, porque usar muito é perigoso.
Renderizar marcação com JavaScript do lado do cliente
Não há dúvidas: o JavaScript definitivamente afeta a velocidade da página. Os desenvolvedores dependem dele para oferecer interatividade, mas também há uma tendência de depender dele para entregar o conteúdo. Isso leva a uma experiência melhor para os desenvolvedores, mas os benefícios para os desenvolvedores nem sempre se transformam em benefícios para os usuários.
Um padrão que pode derrotar o scanner de pré-carregamento é renderizar marcação com JavaScript do lado do cliente:
Quando os payloads de markup são contidos e renderizados inteiramente pelo JavaScript no navegador, todos os recursos nessa marcação são invisíveis para o scanner de pré-carregamento. Isso atrasa a descoberta de recursos importantes, o que certamente afeta o LCP. No caso desses exemplos, a solicitação da imagem do LCP é significativamente atrasada em comparação com a experiência equivalente renderizada pelo servidor que não exige JavaScript para aparecer.
Isso desvia um pouco do foco deste artigo, mas os efeitos da renderização de marcação no cliente vão muito além de derrotar o scanner de pré-carregamento. Por exemplo, a introdução do JavaScript para oferecer uma experiência que não exige isso introduz um tempo de processamento desnecessário que pode afetar a Interaction to Next Paint (INP). Renderizar quantidades extremamente grandes de marcação no cliente tem mais probabilidade de gerar tarefas longas em comparação com a mesma quantidade de marcação enviada pelo servidor. O motivo para isso, além do processamento extra que o JavaScript envolve, é que os navegadores transmitem a marcação do servidor e dividem a renderização de uma forma que tende a limitar tarefas longas. Por outro lado, a marcação renderizada pelo cliente é tratada como uma tarefa única e monolítica, o que pode afetar o INP de uma página.
A solução para esse cenário depende da resposta a esta pergunta: Há um motivo para a marcação da sua página não poder ser fornecida pelo servidor em vez de ser renderizada no cliente? Se a resposta for "não", a renderização do lado do servidor (SSR, na sigla em inglês) ou a marcação gerada estaticamente precisa ser considerada sempre que possível, porque isso ajuda o scanner de pré-carregamento a descobrir e buscar recursos importantes com antecedência.
Se a página precisar de JavaScript para anexar funcionalidades a algumas partes do markup, ainda será possível fazer isso com o SSR, seja com JavaScript vanilla ou com hidratação para aproveitar o melhor dos dois mundos.
Ajudar o scanner de pré-carregamento a ajudar você
O scanner de pré-carregamento é uma otimização de navegador altamente eficaz que ajuda as páginas a carregar mais rápido durante a inicialização. Ao evitar padrões que impedem a descoberta de recursos importantes com antecedência, você não apenas simplifica o desenvolvimento, mas também cria experiências do usuário melhores que vão gerar resultados melhores em muitas métricas, incluindo algumas Core Web Vitals.
Para recapitular, confira o que você precisa saber desta postagem:
- O scanner de pré-carregamento do navegador é um analisador HTML secundário que verifica antes do principal se ele estiver bloqueado para descobrir de forma oportunista os recursos que podem ser buscados mais cedo.
- Os recursos que não estão presentes na marcação fornecida pelo servidor na solicitação de navegação inicial não podem ser descobertos pelo scanner de pré-carregamento. As maneiras de derrotar o scanner de pré-carregamento podem incluir (mas não se limitam a):
- Injete recursos no DOM com JavaScript, sejam scripts, imagens, folhas de estilo ou qualquer outra coisa que seja melhor no payload de marcação inicial do servidor.
- Carregamento lento de imagens acima da dobra ou iframes usando uma solução JavaScript.
- Renderizar marcação no cliente que pode conter referências a subrecursos do documento usando JavaScript.
- O scanner de pré-carregamento só verifica HTML. Ele não examina o conteúdo de outros recursos, principalmente CSS, que podem incluir referências a recursos importantes, incluindo candidatos de LCP.
Se, por algum motivo, você não conseguir evitar um padrão que afete negativamente a capacidade do scanner de pré-carregamento de acelerar o desempenho de carregamento, considere a dica de recurso rel=preload. Se você usar rel=preload, teste em ferramentas de laboratório para garantir que ele está produzindo o efeito desejado. Por fim, não pré-carregue muitos recursos, porque, quando você prioriza tudo, nada é priorizado.
Recursos
- "Scripts assíncronos" injetados por script considerados nocivos
- Como o pré-carregador do navegador acelera o carregamento das páginas
- Pré-carregar recursos essenciais para melhorar a velocidade de carregamento
- Estabeleça conexões de rede com antecedência para melhorar a velocidade percebida da página
- Como otimizar a maior exibição de conteúdo
Imagem principal do Unsplash, por Mohammad Rahmani .