Unit8 - [최적화] Optimization

최적화(Optimization)의 개념

최적화는 보통 주어진 조건으로 최대 효율을 낼 수 있도록 하는 것을 의미합니다.

 

컴퓨터 공학에서의 최적화는

가능한 적은 리소스를 소모하면서 가능한 한 빠르게 원하는 결과를 얻을 수 있도록 하는 것을 의미합니다.

 

최적화의 필요성 및 효과

1. 이탈률 감소

웹 사이트의 성능 최적화를 통해 페이지 로딩 속도를 줄이면, 사용자의 이탈률을 효과적으로 줄일 수 있다는 의미이기도 합니다. 여기서 최적화의 필요성을 엿볼 수 있습니다.

2. 전환율 증가

이탈률이 줄어들면, 전환율이 높아질 확률도 커집니다. 여기서 전환율이란, 웹 사이트를 방문한 사용자 중 회원가입, 상품 구매, 게시글 조회, 다운로드 등의 행위를 한 방문자의 비율을 의미합니다. 전환율을 늘려 서비스 사용자를 늘리기 위해서는 이탈률을 줄여야 합니다.

3. 수익 증대

이탈률 감소, 전환율 증가는 트래픽 증대 및 회원 수 증가로 이어지고, 이는 곧 수익 증대를 의미합니다.

4. 사용자 경험(UX) 향상

최적화는 효과적인 UX 개선 수단입니다. 페이지 로딩이 빠를수록 UX는 향상되기 때문에 이미 페이지 로드 속도가 빠른 편이라고 해도 최적화를 통해 UX가 더욱 향상할 수 있습니다.

 

HTML, CSS 코드 최적화하기

1. HTML 최적화 방법

(1) DOM 트리 가볍게 만들기

(2) 인라인 스타일 사용하지 않기

2. CSS 최적화 방법

(1) 사용하지 않는 CSS 제거하기

(2) 간결한 셀렉터 사용하기

 

리소스 로딩 최적화하기

1. CSS 파일 불러오기

2. JavaScript 파일 불러오기

 

브라우저 이미지 최적화하기

1. 이미지 스프라이트

2. 아이콘 폰트 사용하기

대표적인 아이콘 글꼴 서비스로는 Font Awesome이 있습니다.

(1) CDN으로 사용하기

(2) Font Awesome 모듈 설치하기

3. WebP 또는 AVIF 이미지 포맷 사용하기

 

CDN 사용하기

CDN은 유저가 가까운 곳에 위치한 데이터 센터(서버)의 데이터를 가져옵니다. 그러므로 데이터가 전달되기 위해 거쳐야하는 서버의 갯수가 크게 줄기 때문에 로딩 속도가 빨라집니다.

 

캐시 사용하기

캐시(Cache)는 다운로드 받은 데이터나 값을 미리 복사해 놓는 임시 장소를 뜻하며,  데이터에 접근하는 시간이 오래 걸리는 경우나 값을 다시 계산하는 시간을 절약하고 싶은 경우에 사용합니다.

만약 유효 시간이 60초가 지났다면? 서버에서 다시 이미지를 받아오게 됩니다. 캐시 유효 시간 동안은 똑같은 데이터를 다시 받아올 필요가 없어지는 것이죠.

이렇게 브라우저 캐시를 활용하면 다음과 같은 효과를 볼 수 있습니다.

• 캐시가 유효한 시간 동안 네트워크 리소스를 아낄 수 있음
• 파일을 다시 받아올 필요가 없기 때문에 브라우저 로딩이 빨라짐
• 로딩이 빨라진 만큼 빠른 사용자 경험 제공 가능

캐시 검증 헤더와 조건부 요청

캐시 검증 헤더

캐시에 저장된 데이터와 서버의 데이터가 동일한지 확인하기 위한 정보를 담은 응답 헤더

• Last-Modified : 데이터가 마지막으로 수정된 시점을 의미하는 응답 헤더로, 조건부 요청 헤더인 If-Modified-Since 와 묶어서 사용합니다.
• Etag : 데이터의 버전을 의미하는 응답 헤더로, 조건부 요청 헤더인 If-None-Match 와 묶어서 사용합니다.

조건부 요청 헤더

캐시의 데이터와 서버의 데이터가 동일하다면 재사용하게 해달라는 의미의 요청 헤더

• If-Modified-Since : 캐시된 리소스의 Last-Modified 값 이후에 서버 리소스가 수정되었는지 확인하고, 수정되지 않았다면 캐시된 리소스를 사용합니다.
• If-None-Match : 캐시된 리소스의 ETag 값과 현재 서버 리소스의 ETag 값이 같은지 확인하고, 같으면 캐시된 리소스를 사용합니다.

 

트리쉐이킹(Tree Shaking)이란?

트리쉐이킹(Tree Shaking)은 말 그대로 나무를 흔들어 잔가지를 털어내듯 불필요한 코드를 제거하는 것을 의미합니다.

 

1. JavaScript 파일의 크기

JavaScript 파일 크기의 증가, 요청 횟수의 증가는 그만큼 파일이 오고 가는 동안 화면 표시가 늦어진다는 것을 뜻하고, 네트워크 속도가 느린 환경에서는 더 큰 병목현상을 유발합니다. 따라서 트리쉐이킹을 통해 파일 크기를 가능한 줄이는 것이 최적화에 도움이 됩니다.

 

2. JavaScript 파일의 실행 시간

코드 실행까지 거쳐야 하는 과정이 많기 때문에 JavaScript는 다른 리소스에 비해서 실행까지 상대적으로 많은 시간을 소모하게 됩니다.

 

JavaScript 트리쉐이킹

1. 필요한 모듈만 import 하기

import 구문을 사용해서 라이브러리를 불러와서 사용할 때, 라이브러리 전체를 불러오는 것이 아니라 필요한 모듈만 불러오면 번들링 과정에서 사용하는 부분의 코드만 포함시키기 때문에 트리쉐이킹이 가능해집니다.

 

2. Babelrc 파일 설정하기

Babel은 자바스크립트 문법이 구형 브라우저에서도 호환이 가능하도록 ES5 문법으로 변환하는 라이브러리입니다. 이 때 ES5문법은 import를 지원하지 않기 때문에 commonJS 문법의 require로 변경시키는데, 이 과정은 트리쉐이킹에 큰 걸림돌이 됩니다.이를 방지하기 위해서 Barbelrc 파일에 다음과 같은 코드를 작성해주면 ES5로 변환하는 것을 막을 수 있습니다.

 

3. sideEffects 설정하기

웹팩은 사이드 이펙트를 일으킬 수 있는 코드의 경우, 사용하지 않는 코드라도 트리쉐이킹 대상에서 제외시킵니다.

 

4. ES6 문법을 사용하는 모듈 사용하기

보통 3번까지 작성하면 트리쉐이킹이 잘 작동합니다. 그런데 트리쉐이킹이 적용되지 않는 라이브러리가 있다면, 해당 라이브러리가 어떤 문법을 사용하고 있는지 확인해볼 필요가 있습니다. 모듈에 따라서 ES5로 작성된 모듈이 있을 수도 있기 때문입니다. ES5 문법을 사용하는 모듈을 통째로 사용하는 상황이라면 상관없지만, 일부만 사용하는 경우라면 해당 모듈을 대체할 수 있으면서 ES6를 지원하는 다른 모듈을 사용하는 것이 트리쉐이킹에 유리합니다. ES6 문법을 사용하는 모듈을 사용하면 해당 모듈에서도 필요한 부분만 import 해서 사용하지 않는 코드는 빌드할 때 제외되기 때문입니다.

 

Lighthouse

사이트를 검사하여 성능 측정을 할 수 있는 도구인 Lighthouse

Lighthouse는 구글에서 개발한 오픈소스로서 웹 페이지의 품질을 개선할 수 있는 자동화 툴입니다. Lighthouse는 성능, 접근성, PWA, SEO 등을 검사하며 이를 이용해 사용자는 어떤 웹페이지든 품질 검사를 할 수 있습니다.

Lighthouse는 Chrome DevTools부터 CLI, 노드 모듈 등 다양한 경로를 통해 사용할 수 있습니다. 검사할 페이지의 url을 Lighthouse에 전달하면 Lighthouse는 해당 페이지에 대한 여러 검사를 실행합니다.

 

Lighthouse

Lighthouse 분석 결과 항목

1. Performance

Performance 항목에서는 웹 성능을 측정합니다. 화면에 콘텐츠가 표시되는데 시간이 얼마나 걸리는지, 표시된 후 사용자와 상호작용하기 까진 얼마나 걸리는지, 화면에 불안정한 요소는 없는지 등을 확인합니다.

2. Accessibility

Accessibility 항목에서는 웹 페이지가 웹 접근성을 잘 갖추고 있는지 확인합니다. 대체 텍스트를 잘 작성했는지, 배경색과 콘텐츠 색상의 대비가 충분한지, 적절한 WAI-ARIA 속성을 사용했는지 등을 확인합니다.

3. Best Practices

Best Practices 항목에서는 웹 페이지가 웹 표준 모범 사례를 잘 따르고 있는지 확인합니다. HTTPS 프로토콜을 사용하는지, 사용자가 확인할 확률은 높지 않지만 콘솔 창에 오류가 표시 되지는 않는지 등을 확인합니다.

4. SEO

SEO 항목에서는 웹 페이지가 검색 엔진 최적화가 잘 되어있는지 확인합니다. 애플리케이션의 robots.txt가 유효한지, <meta> 요소는 잘 작성되어 있는지, 텍스트 크기가 읽기에 무리가 없는지 등을 확인합니다.

5. PWA (Progressive Web App)

PWA 항목에서는 해당 웹 사이트가 모바일 애플리케이션으로서도 잘 작동하는지 확인합니다. 앱 아이콘을 제공하는지, 스플래시 화면이 있는지, 화면 크기에 맞게 콘텐츠를 적절하게 배치했는지 등을 점수가 아닌 체크리스트로 확인합니다.

 

Lighthouse의 Performance 측정 메트릭

Performance 측정 메트릭

1. First Contentful Paint

First Contentful Paint, 줄여서 FCP는 성능(Performance) 지표를 추적하는 메트릭입니다.

2. Largest Contentful Paint

Largest Contentful Paint, 줄여서 LCP는 뷰포트를 차지하는 가장 큰 콘텐츠(이미지 또는 텍스트 블록)의 렌더 시간을 측정합니다.

3. Speed Index

Speed Index는 성능(Performance) 지표를 추적하는 메트릭입니다. Speed Index는 페이지를 로드하는 동안 얼마나 빨리 컨텐츠가 시각적으로 표시되는 지를 측정합니다.

4. Time to interactive

Time to interactive, 줄여서 TTI는 페이지가 로드되는 시점부터 사용자와의 상호작용이 가능한 시점까지의 시간을 측정합니다.

5. Total Blocking Time

대부분의 사용자는 0.05초가 넘는 작업에는 응답이 올때까지 계속 키보드를 두드리거나 마우스를 클릭하기 때문에 페이지가 느리다고 인식합니다. 이를 개선하기 위한 지표가 TBT입니다.

Total Blocking Time, 줄여서 TBT는 페이지가 유저와 상호작용하기까지의 막혀있는 시간을 측정합니다. Lighthouse에서는 FCP와 TTI 사이에 긴 시간이 걸리는 작업들을 모두 기록하여 TBT를 측정합니다.

6. Cumulative Layout Shift

Cumulative Layout Shift, 줄여서 CLS는 사용자에게 컨텐츠가 화면에서 얼마나 많이 움직이는지(불안정한 지)를 수치화한 지표입니다. 이 지표를 통해 화면에서 이리저리 움직이는 요소(불안정한 요소)가 있는 지를 측정할 수 있습니다.

 

 

개선 방향 잡기

Lighthouse는 성능을 측정할 뿐 아니라 무엇이 시간을 많이 소모하는지, 어떻게 개선하여 최적화를 할 수 있을지 해결책도 제시해줍니다. Opportunities 항목을 확인하면 각 메트릭별 문제를 확인할 수 있습니다.

Opportunities

Lighthouse는 웹 성능 최적화 뿐만 아니라 웹 접근성, 웹 표준, SEO 관련 항목도 확인하고 해결책을 제시해줍니다. Lighthouse를 이용해서 웹 사이트 성능 최적화 뿐만 아니라, 웹 표준, 웹 접근성, SEO도 개선가능합니다.