讓老闆虎軀一震的前端技術，KPI殺手

騰訊雲加社群發表於2019-01-17
前端KPI

本文由雲+社群發表

作者：思衍Jax

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天下武功，唯 (wei) 快(fu) 不(bu) 破(po)。

隨著近幾年的前端技術的高速發展，越來越多的團隊使用 React、Vue 等 SPA 框架作為其主要的技術棧。以 React 應用為例，從效能角度，其最重要的指標可能就是首屏渲染所花費的時間了。那麼今天，我們要給大家分享的一個把優化做到極致的故事。

我們的目標是讓 H5 的頁面也能夠擁有 Native 般的體驗，如果你還在尋求什麼技術能夠讓老闆虎軀一震（拯救你的KPI），那麼這篇文章或許能夠幫助到你。

企鵝輔導課程詳情頁是什麼

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企鵝輔導詳情頁

課程詳情頁是騰訊旗下企鵝輔導 APP 中最重要頁面之一，也是流量最大的頁面之一，所以它的開啟速度也是至關重要的。

這是一個使用 React 編寫的 H5 頁面，執行於多端，包括： 企鵝輔導APP、手機 QQ、手機瀏覽器。

架構演變

純非同步渲染

我們知道當前主流的 SPA 的應用的預設渲染方式都是這樣的：

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在這種情況下，從載入頁面到使用者看到頁面（首屏渲染所花費的時間）就是上圖中灰色邊框區域所包括的時間。

這是最慢的一種方式，就算 CGI 夠快，最少要花費 1S 到 2S 左右的時間了。

接著我們簡單優化一下：

  • 把靜態資源快取起來，這樣下次使用者開啟的時候就不用從網路請求了。
  • 第 ④ 步拉取 CGI 這個動作是否可以提前呢？我們可以在請求 HTML 之後，先通過一段 JS 指令碼去請求 CGI 資料，後面第 ④ 步的時候，就可以直接拿到資料了，這就是 CGI 預載入。

怎麼做到呢？我們的方案是統一封裝 Request 請求工具，在用 Webpack 打包的時候，會往頁面頂部注入一段 預載入 CGI 的 JS 程式碼，維護一個CGI 與 DATA 對應 MAP，後面發請求的時候，先去 MAP 裡取值，如果有值的話直接拿出來，沒有的話則發起HTTP 請求。（具體請查閱我們團隊開源的 Preload 工具）

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這種模式還有一些其他的優化的方法：

  • 在 HTML 內實現 Loading 態或者骨架屏；
  • 去掉外聯 css；
  • 使用動態 polyfill；
  • 使用 SplitChunksPlugin 拆分公共程式碼；
  • 正確地使用 Webpack 4.0 的 Tree Shaking；
  • 使用動態 import，切分頁面程式碼，減小首屏 JS 體積；
  • 編譯到 ES2015+，提高程式碼執行效率，減小體積；
  • 使用 lazyload 和 placeholder 提升載入體驗。

效果如下圖所示：

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非同步渲染

直出同構

在非同步的模式下，除了上述優化，我們還在端內（企鵝輔導 APP、手機 QQ）內做了離線包快取（騰訊手Q方面獨立研發出來的針對手機端優化的方案，簡而言之就是將靜態資源快取在手機 APP 內），經過我們的資料測試，首屏渲染大概能夠達到秒開（1s左右) 的效果。

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-w300

但對有著效能極致追求的我們來說，肯定是不會滿意的。

繼續優化，最容易、最大眾的套路肯定就是直出（服務端渲染）了。

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現在直出的方案已經有很多很多種，這裡也不多做介紹了，如果您想了解更多關於服務端渲染的方案，請參考這篇文章。

直出針對首屏時間的優化效果是非常明顯的，經過我們的測試，資料大概能夠提升**25%**左右。

直出之後的效果如下圖：

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直出同構

可以看到對於首屏來說，沒有了**【載入中...】**的等待時間，視覺體驗提升了不少。

PWA 直出

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PWA

針對上述、常見的直出應用來說，我們能夠優化的點在哪裡呢？讓我們來詳細分析一波，這也是今天我們要給大家分享的重點。

首先看看直出應用各個環節的耗時表 (本地環境 2018款 iMac）：

過程名稱 過程花費
Node 內 CGI 拉取 300 ms
RenderToString 20 ms
網路耗時 10 ms
前端HTML渲染 30 ms

從上面的表中我們看出，直出渲染的耗時的大頭還是在 CGI 介面的拉取上。

我們現在提出兩個問題：

  • CGI 介面的資料是否可以快取 ?
  • HTML 又是否可以快取 ?
一、介面的動靜分離

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動態資訊

這個頁面的介面資料中，有一些資料，是實時變動的, 比如：當前還剩多少個名額、此時此刻課程的價格、使用者是否購買過這個課程等。

這些資料的特性決定了這個資料介面不能夠被快取。（假設將其快取，那麼就會存在可能使用者進來看到當前還剩下10個名額，其實課程已經賣光了的情況）

為了這個時間耗時的大頭，我們做了CGI介面的動靜分離。

將與使用者態、當前時間沒有關聯的資料（比如課程標題、課程上課的時間、試聽模組的地址等）放在一個介面（靜態介面），其他變化的資料放在另一個介面（動態介面）。

那麼可以使用靜態的介面來做服務端渲染，好處是第一比較快（少了動態的資訊，而且後臺也可以做快取），第二 Node 直出可以做快取了。

二、直出 Redis 快取

這樣我們就可以將那部分靜態的、不會經常變動的資料用來直出 HTML，然後將這個 HTML 檔案快取到 Redis 中。

客戶端請求此網頁，Node 端接受到請求之後，先去 Redis 裡拿快取的 HTML，如果 Redis 快取沒有命中，則拉取靜態的 CGI 介面渲染出 HTML存入 Redis。

客戶端拿到 HTML 之後，會立刻渲染，然後再用 JS 去請求動態的資料，渲染到相應的地方。

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做完之後我們可以看到優化效果的提升是非常非常明顯的：

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直接從 262ms 提升到了 16ms ！（本地環境），簡直飛一般的感覺，媽媽再也不用擔心領導看耗時了。

三、PWA 直出快取

關於什麼是 PWA ，以及如何使用，請移步這篇文章。

做了 Node 端直出的 HTML 快取之後，我們接著優化，接著思考，是否可以在客戶端也快取 HTML，這樣連網路延時這部分消耗也省掉呢。

答案就是使用 PWA 在客戶端做離線快取，將我們直出的 HTML 快取在客戶端，每次使用者請求的時候，直接從 PWA 離線快取裡取出對應的直出頁面（HTML）響應給使用者，響應之後緊接著請求 Node 服務更新本地的 PWA 快取。(如下圖所示）

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核心程式碼：

self.addEventListener("fetch", event => {  
 // TODO other logic (maybe fetch filter)

  // core logic
  event.respondWith(
    caches.open(cacheName).then(function(cache) {
      return cache.match(cacheCourseUrl).then(function(response) {
        var fetchPromise = fetch(cacheCourseUrl).then(function(
          networkResponse
        ) {
          if (networkResponse.status === 200) {
            cache.put(cacheCourseUrl, networkResponse.clone());
          }
          return networkResponse;
        });
        return response || fetchPromise;
      });
    })
  );
});
複製程式碼

廢話不多說，先看效果對比 (左 PWA 直出；右 離線包）：

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duibi

從上圖可以看出，使用了 PWA 直出快取之後，首屏渲染基本是毫秒開，可以說與 Native 並肩了。

經過我們的資料測試，使用 PWA 直出快取，首屏渲染的時間最好可以到400ms左右級別：

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PWA 直出細節優化

一、防頁面跳動

因為對介面進行了動靜分離，使用靜態介面直出頁面，然後在客戶端拉取動態資料渲染完。這就可能會導致頁面的抖動（比如詳情頁中的試聽模組，是在客戶端渲染的）。

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因為高度改變了，視覺上就會出現抖動（具體可以參考上面章節直出時候的 GIF 截圖）。

要去掉頁面抖動的情況，就必須保證容器的高度在直出時候已經存在了。

比如這個試聽模組，其實這個封面圖和試聽按鈕是可以在服務端渲染出來的，而後面的 Video 模組則必須要在客戶度渲染（騰訊雲 Tcplayer）。

所以這裡可以拆分成：（試聽封面 + 按鈕 + 時間）服務端渲染 + 底層 Video（客戶端渲染）。

有些需要在客戶端計算高度的容器（表現為常放在 ComponentDidMount 裡計算），如果它們依賴客戶端環境（比如依賴當前系統是安卓還是 IOS），就導致他們肯定不能放在服務端直接渲染出來，這又怎麼辦呢?

這裡我們的做法，是將這些計算放在 HTML body 之前，通過內聯的指令碼嵌入，計算出當前環境，給 body 加上一個特定的類（class），然後在這個特定的類下面的元素，就可以通過 css 給予特定的樣式。比如下面程式碼：

/*
 * 因為在不同的手機 APP 環境內，頁面的 padding 是不一樣的。
 * 我們要在頁面渲染完之前加上相應的 padding 
 */
var REGEXP_FUDAO_APP = /EducationApp/;
if (
  typeof navigator !== "undefined" &&
  REGEXP_FUDAO_APP.test(navigator.userAgent)
) {
  if (/Android/i.test(navigator.userAgent)) {
    document.body.classList.add("androidFudaoApp");
  } else if (/iPhone|iPad|iPod|iOS/i.test(navigator.userAgent)) {
    if (window.screen.width === 375 && window.screen.height === 812) {
      document.body.classList.add("iphoneXFudaoApp");
    } else {
      document.body.classList.add("iosFudaoApp");
    }
  }
}
.androidFudaoApp .tt {
  padding-top: 48px;
  background-position-y: 84px;
}

.iphoneXFudaoApp .tt {
  padding-top: 88px;
  background-position-y: 124px;
}

.iosFudaoApp .tt {
  padding-top: 64px;
  background-position-y: 100px;
}
複製程式碼

然後把這段程式碼通過構建插入到頁面 body 之前。

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-w500

防抖動優化效果如下 (左優化完，右未優化）：

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duibi_doudong

二、冷啟動預載入

雖然我們做了 PWA 離線快取，但是對於冷啟動來說，客戶端裡面的 PWA 快取還是沒有的，這樣就會導致初次點選頁面，渲染速度相對慢一點。

這裡我們可以在 APP 啟動的時候，用一個預載入的指令碼最大限度的拉取使用者可能訪問的頁面。

核心程式碼如下：

// 預載入頁面時， PWA 預快取課程詳情頁面的直出
function prefetchCache(fetchUrl) {
    fetch("https://you preFetch Cgi")
      .then(data => {
        return data.json();
      })
      .then(res => {
        const { courseInfo = [] } = res.result || {};
        courseInfo.forEach(item => {
          if (item.cid) {
            caches.open(cacheName).then(function(cache) {
              fetch(`${courseURL}?course_id=${item.cid}`).then(function(
                networkResponse
              ) {
                if (networkResponse.status === 200) {
                  cache.put(
                    `${courseURL}?course_id=${item.cid}`,
                    networkResponse.clone()
                  );
                }
                // return networkResponse;
              });
            });
          }
        });
      })
      .catch(err => {
        // To monitor err
      });
}
複製程式碼

PWA 直出遺留問題

一、相容性問題

隨著 PWA 技術的發展，現今大部分手機以及 PC 環境已經支援對 PWA 進行了支援。經過我們的測試發現：安卓基本上都是支援的，IOS 需要11.3以上才支援。

Service Workers 相容性圖

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二、IOS 渲染問題

很多的經驗告訴我們，外聯的 script 標籤要放在 body 的後面，因為它會阻塞頁面的 DOM 渲染。

經過測試發現，IOS 的 WebView (UIWebView)渲染機制並不會上述一樣，而是要等到後面的 JS 執行完之後才渲染頁面，如果是這樣，我們的直出渲染優化就沒有效果了（因為 HTML 並不在最開始渲染），這裡可以使用 script 標籤的 async 與 defer 屬性來達到非同步渲染的作用。

升級 WkWebView 之後，情況得到改善，渲染正常。

附錄

參考資料

此文已由作者授權騰訊雲+社群在各渠道釋出

原文：企鵝輔導課程詳情頁毫秒開的祕密 - PWA 直出

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