Web前端开发技术的分析与研究

郭栩男

（金瓜子科技发展（北京）有限公司 北京市 100000）

进入信息化社会，很多工作都需要通过网络完成，而一些重要的应用、服务也要借助用户访问网页页面、使用网页页面，使用功能和接受服务。决定网页页面性能、外观、功能的Web前端开发，也成为了互联网企业提升竞争力、优化服务、丰富功能的重要工作。优秀的Web前端开发可以给客户直观地展现各种信息，方便用户使用页面中的功能，并保证页面的性能，如果对页面的优化不足，将会导致重要的功能难以实现，影响用户的使用体验，不利于产品和服务的推广。因此，目前应该保持对Web前端技术的研发，不断优化前端技术，提升页面的质量和性能。

1 Web前端开发技术的基本工作原理及特点

1.1 基本原理

Web前端技术在前端开发不断增加的背景下得到了广泛普及，给技术以传统的网页制作技术作为基础，使用目前的交互设计理念进行前端开发设计。Web前端技术内容比较庞大，除了常用的HTML、CSS、Javascript技术，还包括各种规范、协议，构成了Web开发的核心体系结构。根据前端开发的需要，还发展出Vue、React、Angular等框架，这些开发框架的标准不同，但是各种框架的底层具有紧密的逻辑。用户浏览网页时，需要在浏览器中输入网址，之后浏览器将网址发送给DNS服务器进行域名解析，获得域名相关的IP地址，获得IP地址后，可以向对应的服务器发出请求，服务器获得请求之后，会根据统一资源定位器提供相应资源，生成HTML页面，客户端接收HTML文件，通过解析HTML文件，以及HMTL中引用的其他文件，进行内容的整理和排布，显示在用户面前。Web前端开发工作就是使用包括HTML、CSS、JavaScript等技术呈现内容，并通过使用合理的开发方法、技术进行前端优化，提升网页的性能。

1.2 特点

相对于传统的计算机编程，网页前端开发技术的学习难度很低，学习曲线更为平滑，虽然随着后期学习难度同样逐渐递增，但依然比较简单。开发人员学习Web前端开发技术需要足够的实践和思考，形成扎实的专业知识储备和经验积累，有效控制在网页前端开发中的各种工作细节，并且时刻关注网页开发技术的更新迭代，利用全新技术优化网页性能，丰富网页的功能和饥饿表现力。Web前端包括了兼容开发、改善开发、多项开发三大功能，通过充分优化，提升网页的加载速度，缩短网页的运行时间和提升网页的运行效率，确保网页流畅的运行和使用体验。

1.3 前端的B/S开发模式

B/S开发模式是一种建立在广域网基础上的开发模式，即浏览器/服务器结构，B指Browser客户端或者浏览器。该模式下，用户并不需要在自己的电脑、手机上安装应用，直接通过浏览器访问就能得到服务和享受相关功能。B/S模式开发具有非常强的通用性，用户的访问不会受到系统限制，使得Web前端开发具有跨平台的特征。在B/S架构中，客户管负责显示信息和实现信息交互，数据处理工作一般由后端负责，从而降低了PC和CPU的操作系统压力，能扩大应用的使用范围，方便各种互联网产品的推广。由于具有很强的普适性，导致使用B/S开发的应用存在安全性不足的问题，尤其在开放访问的情况下，访问的客户身份是未知的，因此必须做好对服务器的安全防护工作。但是由于B/S程序组成相对简单，系统升级和应用更新也更为轻松，并且应用投入运营后维护费用相对较低，前端和后端分离的开发模式降低了人员开发中的负担，让很多全新的功能更快上线。对于网页使用者而言，能更快地获得各种功能，网页的使用体验也明显提升。

2 Web前端开发技术内容分析

2.1 超文本标记语言

2.1.1 超文本标记语言的内涵

超文本标记语言简称HTML，是网页的基础和主体，使用标签将文档格式进行统一管理，让分散的网页资源构成一个具有逻辑的统一整体。浏览器解析HTML时，会根据HTML命令生成文字、图形、控件、动画、表格、链接等等。从本质来讲，HTML在网页中发挥着组织信息的作用，根据HTML文档，可以明确文字、图标、其他问题信息之间的关联和关系，并且利用文档中的链接实现和其他计算机文件之间的连接。目前HTML已经发展到HTML5，作为全新的标准，HTML5拓展了HTML原本的功能，除了传统的文本内容、图片内容，HTML5和CSS3之间的配合能够给页面增加更多的动画。浏览器解析HTML文档时，会按照从上到下的顺序进行读取，然后根据标记符解释显示其中的内容，在显示过程中，并不会指出其中存在的错误，发现错误后会直接跳过错误继续进行后续的解析工作，所以网页的编写人员要根据显示出来的效果确定出错的原因和确定出错的位置。不同浏览器对HTML的解析方式也有一定的不同，所以HTML文件在不同的浏览器中会解析出不同的效果。

2.1.2 HTML的特点

HTML功能已经十分强大，但是并不复杂，其中可以嵌入不同格式的文件，进一步丰富了HTML的功能。目前HTML的升级使用了超集方式，因此升级比较的灵活方便，有利于技术人员的项目迁移和对不同版本的兼容性。超文本标记语言的拓展性很强，并且具有可嵌入的特点，所以具有极强的可拓展性，给系统不断丰富和拓展功能带来了保证。由于HTML文件直接通过浏览器解析，使得其具有非常强的拓展性，得到了各个平台的广泛应用，

2.2 脚本语言

Web前端开发使用Javascript这一脚本语言，是一种基于对象和事件驱动的脚本语言，有函数优先的轻量级特点，属于解释型或者即时编译型的编程语言。既满足传统高级计算机语言的特点，也具有学习简单、编写高效、简洁的优势，所以广泛应用于互联网开发中。所有现代HTML界面都是用Javascript开发，随着技术发展，Javascript功能也日趋完善，被大量应用在非浏览器环境中。目前JavaScript支持面向对象、命令式、声明式、函数式编程范式。

在Web前端界面中，JavaScript能嵌入HTML页面中，通过DOM读写页面中的HTML元素，对鼠标点击等事件做出反应，和浏览器进行交互。验证向服务器提交的数据。发展出的Node.js技术能用于服务器环境编程，扩大了JavaScript的应用范围。JavaScript具有跨平台的特性，所以在浏览器的支持下，就能在不同平台上运行。作为一种动态性的语言，JavaScript依靠事件驱动，能在不经过服务器的情况下直接对用户的输入作出反应。

2.3 层叠样式表

2.3.1 层叠样式表的内涵

层叠样式表Cascading Style Sheets，简称CSS，其中存储的数据描述了在屏幕、纸张、媒体上显示的CSS元素。CSS是一种用来表现HTML或者XML等文件样式的计算机语言，可以静态修饰网页，发展到CSS3后，已经可以较好地描述网页中的动态内容。利用JavaScript通过修改CSS就能改变网页中元素的样式，丰富网页的内容和提升网页的表现性。使用CSS能对网页中的所有元素位置和排版进行精确控制，包括改变字体、字号、颜色、背景等等，可以对网页对象和模型的样式进行编辑。

2.3.2 层叠样式表的原理

CSS是一种定义样式结构的方式，能够定义字体、颜色、位置等语言，可以用于描述网页上的格式和显示方式。利用CSS样式能储存HTML网页或者单独的样式文件，定义指定元素的显示规则。CSS作为一种格式化的指令，其样式规则能够使用在一个或者多个元素中，具有一定的层次结构。

2.3.3 层叠样式表的优势

CSS的出现将网页样式设计从传统网页设计中独立出来，提升了设计工作的效率，是Web前端设计理念的突破，通过修改CSS样式，能更快、更简洁地设计网页中的所有元素。CSS拥有丰富的样式定义功能，根据元素的class、id，CSS可以选择性地进行定义和描述元素的外观。设计时，可以使用CSS是创建元素的边框、元素之间的距离、元素位置，并且能改变文本的大小，以及文本的修饰方式。

目前的网页设计中，CSS定义在HTML元素的style属性或者文档的header部分，很多更为复杂和精美的界面，会专门编写CSS文件，通过HTML引用。这种设计模式让网页的样式得到统一存放和统一管理，对同一种样式的元素进行归类、样式管理，也降低了网页的维护难度，只要修改CSS文件，就能快速完成对相应格式的修改工作。同一个网站的多个界面都可以引用同一个CSS文件，不仅降低了设计难度，还能快速实现网站风格的统一。

CSS中的叠层是指对一个元素多次设置同一方面样式时，会使用最后一次设置的属性值。比如一个网页应用了多个CSS文件，可能会出现多个CSS文件同时对某个或者某类元素设置样式的情况，每一次设置都会重写元素的样式，直到完成最后一次重写，所以浏览器界面提供的是最后一次设置界面的效果。过去的HTML网页编写中，需要重复性地进行页面样式的设置，在CSS使用后，有效压缩了页面的体积，能减少下载时间和降低网络负载。

2.4 Ajax技术

Ajax技术使用异步方式进行交互，在用户和服务器之间引入了中间媒介，改变了过去“处理-等待-处理”的网页交互模式。目前的Chrome、Safari、Edge、Firefox浏览器都有安装Ajax引擎。Ajax引擎使用Javascript语言，在页面的隐藏框架中，负责转发用户界面和服务器之间的内容，改变页面中的部分元素，从而实现页面和服务器之间的交互。Ajax技术的关键在于实现了网页和服务器之间的异步交互，独立于用户和Web服务器之间。开发中，使用Javascript就可以调用Ajax引擎向服务器发送请求，直接对页面进行数据编辑、页面导航、验证等操作，而不是需要重新进行页面的加载。使用Ajax技术在丰富页面功能的同时，也降低了由于访问所带来的带宽占用，通过改变部分页面内容，可以实现按需请求数据，降低了冗余访问和请求，并且有效降低了页面访问对服务器造成的负担，利用客户端的闲置能力，也可以有效减轻带宽和节约运营成本。

2.5 DOM

Ajax使用DOM实现动态显示和实现浏览器交互，使用DOM技术可以给Web端提供标准的API，将XML文件转化为节点构成的树形数据结构，提升页面的交互性，给异步访问带来条件。Web开发人员也能利用DOM进行对象的设计，明确各种对象之间的关系。

3 目前Web前端开发技术运用情况

3.1 网页内容和网页跳转问题

在使用Web技术过程中，网页需要根据浏览者的不同需求跳转网页内容，满足浏览者的使用需求，因此技术人员需要优化跳转方式和跳转技术。很多网页相应速度比较慢就来自于网页跳转优化比较差，前端和后端的信息交互存在明显的问题。很多开发者在进行前端开发时，往往都仅仅考虑前端内容的呈现，对前端和后端的交互分析相对较少，导致网页很难快速给客户呈现内容。因此，Web前端开发时，仍然需要进一步进行深度优化，满足游戏、购物、娱乐、浏览信息等方面的体验。

3.2 国内与国外前端开发技术的差距明显

目前国内的前端开发大多使用Vue、React这类国外框架，自主研究的框架应用较少，所以很难控制Web前端开发标准，会一定程度上影响开发工作的效率。很多网站、应用也开始轻视对Web端的设计，极为看重在APP端的功能开发，导致一些网页存在功能的缺陷，根本无法满足用户的使用需求。一些网页仍然使用相对落后的Flash技术，不仅运行速度较慢，而且会占据大量资源，并且在技术革新的情况下并不具备拓展性。

3.3 浏览器的结构限制以及二连接受限

使用HTTP协议的内容可以实现服务器端到客户端之间的连接和约束，单一客户端和服务器所建立起的长期连接也要保持两个月内的稳定。使用该技术可以防止绝大多数服务器出现堵塞的情况，但是由于用户浏览网页过程中，可能会触发多个异步的XML请求或者Javascript请求，会造成服务器的负载过高，造成后续的HTTP请求堵塞。建立Web前端浏览器/服务器结构限值时，需要在用户使用浏览器并在浏览器的地址栏中输入网址获取网页。整个过程存在着地质输入、IP地质解析、请求命令等多个环节，结构优化的工作中有很多难点。

4 未来Web前端开发技术的优化

4.1 云端技术

Web前端开发是一种计算机网络技术优化工作，因此目前出现了很多优化前端开发工作的工具，方便开发人员减少bug和提升软件的运行效率，云端技术也成为了开发的重要技术之一。云端技术是近年来新兴的计算机软件技术，该技术以云技术作为基础，互联网作为传播媒介，能够将庞大的开发项目进行拆解和分发管理，分解出多个计算单元，然后通过服务器群组组成的系统处理运算单元，之后将处理结果返回给用户。使用这一技术，可以充分利用云端计算机优秀的性能，而且处理结果也能实时返回本地。除运算之外，云端计算技术可以给Web前端开发提供云端备份、编程建模、统计图等满足开发者的个性化需求，更方便团队不同成员共同完成项目开发，优化了开发工作和项目管理。也提升了前端开发的信息分析和处理效率，完善了对人员的管理。

在云技术快速发展的背景下，目前出现了云原生技术，可以是新云平台的弹性和分布式优势。该技术使用开源堆栈进行容器化，根据微服务架构保证平台的灵活性和可维护性，使用敏捷方法开发，能够持续进行迭代和实现运维自动化，而且使用云平台设施，可以实现应用的弹性伸缩和动态角度，从而保证资源的优化利用率。云原生模式下，应用的搭建速度更快，可以轻松部署，并且应用可以按照需求伸缩，比传统的Web框架、IT模式效率更高。

4.2 虚拟化技术

虚拟化技术是一种资源管理技术，通过将服务器系统进行虚拟化，让服务器在没有硬件升级换代的情况下，不受外部制约地运行两个或者两个以上不同应用或者操作系统，比如虚拟机技术就是虚拟化技术的重要应用。虚拟化技术在Web前端开发中使用可以优化系统应用，提升Web前端开发和服务器系统之间的整合，提升对资源的高效利用，更好地实现不同硬件之间对项目开发的协同化处理，解决运行障碍，同时满足服务器优化和协同运作的要求，提升了前端开发对服务器的优化和软件的利用效率。总体而言，虚拟化技术具有较强的整合能力，在前端开发中发挥了十分重要的作用，尤其强化了Web应用的多线程能力，而且能保证服务器的使用效率。

4.3 身份鉴别技术

前端开发不仅要实现简单的交互功能，也要满足安全功能的要求，确保网页的安全性，因此信息安全同样是重要的前端开发工作内容之一。信息安全技术要保证信息的真实性、保密性、完整性，以及系统的安全性，可以延伸出计算机安全操作系统、各种安全机制、安全协议等等，所保护的对象也包括软件、硬件、数据、信息、服务器等等，以避免数据被人员篡改，防止关键的数据信息出现泄露和破坏，确保服务器可以稳定运行。在所有安全技术中，最重要的是身份验证技术，通过身份验证能筛选合法访问信息，根据用户的级别控制用户权限，监控用户的访问，发现用户的行为异常，从而保证系统的安全。

身份鉴别技术会在前端页面中设计身份验证程序，程序可以和后端数据库进行交互，实现身份信息的识别，对通过信息识别的人员开发一定的数据和功能。常用的技术包括两类，一种是端口计算机访问鉴别，另一种是计算机访问鉴别，两种鉴别方式使用HTTP打开对应的链接，使用网络连接账号和密码登录，确定账号和密码匹配之后才能进行访问，由于访问过程中存在着身份信息被捕捉的风险，因此所有的账号密码都会储存在服务器的隐藏文件中，避免账号密码被盗取。在软件工程中利用身份鉴别技术能够保障用户的账户安全，有效防止账户中重要信息被窃取，更能防止不法分子通过前端进入服务器获取内部资料，在保证保密性的同时，也能确保数据传递效果和提升安全性。

5 Web前端开发的优化方向

5.1 页面设计优化

网站的网页设计好坏是决定流量的重要因素之一，优秀的网页设计由于能抓住用户的眼球，能让客户更倾向于实验网页中的各种功能，十分有利于网站、应用、服务的推广。但是很多网页目前并没有进行合理的UI设计和UX设计，很难满足用户体验的要求，使得一些人进入页面后，也缺少浏览、使用页面的欲望。出现这种情况的原因，在于很多前端设计人员、开发人员并没有形成全新的思想理念，对信息排列、功能设置等关键设计内容都使用陈旧的方法进行。还有些网页虽然设计效果较好，但是没有合理进行网页功能的排布，导致用户很难找到网页中的关键功能。为此，设计人员应该提升UI和UX设计的重视，尤其在UX设计上，必须充分考虑用户的使用习惯；UI设计中，应针对目标用户的视觉习惯进行分析，合理进行页面配色和字体设计，确保页面设计所具有的美观性和实用性。最后，设计过程中也要尽可能精简页面，通过简化页面的内容提升各种信息的直观性，方便客户快速找到想要的内容。

5.2 合理控制文件大小

文件的大小会影响Web端的加载速度，导致网页的性能降低，互动性变差，影响网页浏览者、使用者的体验。如果控件文件过多或者过大，网页响应会占据大量的资源，网页延迟会增加，也会影响用户的电脑、手机、平板的运行速度，造成网页的直接崩溃，或者出现网页不能响应的情况。为此，应该加强对网页文件大小的控制，提升网页用户体验。不仅需要压缩JavaScript文件，也要优化算法和代码，降低文件的内存使用量；对HTML文件，应该去除多余的HTML标签；对CSS文件需要提升文件的逻辑性和降低文件大小提升运行速度，减少内联样式的使用，确保所有文件都可以快速加载，将部分页面的内容快速向用户呈现，解决过去页面加载时间过长以及存在空白的问题。控制文件大小不仅可以优化用户的体验，更能降低服务器对带宽的需求，减少对网络的占用。

5.3 合理控制HTTP请求

HTTP请求过多是目前很多服务器负载过高的关键原因，包括使用协议、资源请求方法、资源标识符、首行消息、DNS寻址等等都属于HTTP请求。减少HTTP请求可以提升网页的反应速度，降低服务器负载，以及降低访问对贷款的使用。目前常见的方式包括合并文件、内联文件等方法，通过单次完成大量信息的传输，方便减少访问次数。另一方面，也可以利用浏览器缓存，这样在访问一个URL时，可以直接将浏览器缓存中的内容呈现给用户，降低网络负载，也能提升页面的加载速度。

5.4 降低HTTP错误

HTTP错误会导致页面不能响应，并且造成页面崩溃，将会严重降低用户的体验。很多HTTP错误来自于页面不能被找到，或者页面的HTTP请求不能被及时处理，由于消耗时间过长，导致HTTP错误出现。降低HTTP错误的思路也在于减少无用响应，并且合理设置Web服务器和页面之间的连接，达到控制HTTP错误的目的。

6 结语

在技术快速发展的背景下，人们的生活方式、获取信息的方式已经完全改变，数字化时代让人们更加依赖网络解决生活和工作需求，因此面向用户、呈现功能和内容的Web前端开发，就成为了解决人们生活、工作需求的关键。对于前端开发人员，应该加强对重要前端技术、全新开发标准的学习，适应技术发展，丰富前端功能。企业也应拥抱新技术，充分利用云原生等技术优化开发模式，提升开发效率和改善用户体验，保证Web前端页面的性能，减少不必要的资源占用，满足人们对完善Web界面的需求。