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【第1475期】企鹅辅导课程详情页毫秒开的秘密 - PWA 直出

Jax 前端早读课 2019-06-26

前言

【活动】官宣:前端早读课五周年了~的礼物,中奖的童鞋应该陆陆续续能收到了。今日早读文章由腾讯IMweb团队@Jax授权分享。

@Jax, 现 IMWeb 团队成员,腾讯前端工程师,主要负责腾讯旗下 K12 在线教育产品企鹅辅导的 Web 端开发

正文从这开始~~

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天下武功,唯 (wei) 快(fu) 不(bu) 破(po)。

随着近几年的前端技术的高速发展,越来越多的团队使用 React、Vue 等 SPA 框架作为其主要的技术栈。以 React 应用为例,从性能角度,其最重要的指标可能就是首屏渲染所花费的时间了。那么今天,我们要给大家分享的一个把优化做到极致的故事。

我们的目标是让 H5 的页面也能够拥有 Native 般的体验,如果你还在寻求什么技术能够让老板虎躯一震(拯救你的KPI),那么这篇文章或许能够帮助到你。

企鹅辅导课程详情页是什么

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课程详情页是腾讯旗下 K12 在线教育产品 企鹅辅导 APP 中最重要页面之一,也是流量最大的页面之一,所以它的打开速度也是至关重要的。

这是一个使用 React 编写的 H5 页面,运行于多端,包括: 企鹅辅导APP、手机 QQ、手机浏览器。

架构演变

纯异步渲染

我们知道当前主流的 SPA 的应用的默认渲染方式都是这样的:

在这种情况下,从加载页面到用户看到页面(首屏渲染所花费的时间)就是上图中灰色边框区域所包括的时间。

这是最慢的一种方式,就算 CGI 够快,最少要花费 1S到 2S左右的时间了。

接着我们简单优化一下:

  • 把静态资源缓存起来,这样下次用户打开的时候就不用从网络请求了。

  • 第 ④步拉取 CGI 这个动作是否可以提前呢?我们可以在请求 HTML 之后,先通过一段 JS 脚本去请求 CGI 数据,后面第 ④步的时候,就可以直接拿到数据了,这就是 CGI 预加载。

怎么做到呢?我们的方案是统一封装 Request 请求工具,在用 Webpack 打包的时候,会往页面顶部注入一段 预加载 CGI 的 JS 代码,维护一个CGI 与 DATA 对应 MAP,后面发请求的时候,先去 MAP 里取值,如果有值的话直接拿出来,没有的话则发起HTTP 请求。(具体请查阅我们团队开源的 Preload 工具)

这种模式还有一些其他的优化的方法:

  • 在 HTML 内实现 Loading 态或者骨架屏;

  • 去掉外联 css;

  • 使用动态 polyfill;

  • 使用 SplitChunksPlugin 拆分公共代码;

  • 正确地使用 Webpack 4.0 的 Tree Shaking;

  • 使用动态 import,切分页面代码,减小首屏 JS 体积;

  • 编译到 ES2015+,提高代码运行效率,减小体积;

  • 使用 lazyload 和 placeholder 提升加载体验。


这种模式的优化不是我们这次讲述的重点,想了解的童鞋可以查看这篇文章。

效果如下图所示:

-w300
直出同构

在异步的模式下,除了上述优化,我们还在端内(企鹅辅导 APP、手机 QQ)内做了离线包缓存(腾讯手Q方面独立研发出来的针对手机端优化的方案,简而言之就是将静态资源缓存在手机 APP 内),经过我们的数据测试,首屏渲染大概能够达到秒开(1s左右) 的效果。

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但对有着性能极致追求的我们来说,肯定是不会满意的。

继续优化,最容易、最大众的套路肯定就是直出(服务端渲染)了。

现在直出的方案已经有很多很多种,这里也不多做介绍了,如果您想了解更多关于服务端渲染的方案,请参考这篇文章。

直出针对首屏时间的优化效果是非常明显的,经过我们的测试,数据大概能够提升25%左右。

直出之后的效果如下图:

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可以看到对于首屏来说,没有了【加载中…】的等待时间,视觉体验提升了不少。

PWA 直出

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针对上述、常见的直出应用来说,我们能够优化的点在哪里呢?让我们来详细分析一波,这也是今天我们要给大家分享的重点。

首先看看直出应用各个环节的耗时表 (本地环境 2018款 iMac):

过程名称过程花费
Node 内 CGI 拉取300 ms
RenderToString20 ms
网络耗时10 ms
前端HTML渲染30 ms

从上面的表中我们看出,直出渲染的耗时的大头还是在 CGI 接口的拉取上。

我们现在提出两个问题:

  • CGI 接口的数据是否可以缓存 ?

  • HTML 又是否可以缓存 ?

一、接口的动静分离
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这个页面的接口数据中,有一些数据,是实时变动的, 比如:当前还剩多少个名额、此时此刻课程的价格、用户是否购买过这个课程等。

这些数据的特性决定了这个数据接口不能够被缓存。(假设将其缓存,那么就会存在可能用户进来看到当前还剩下10个名额,其实课程已经卖光了的情况)

为了这个时间耗时的大头,我们做了CGI接口的动静分离。

将与用户态、当前时间没有关联的数据(比如课程标题、课程上课的时间、试听模块的地址等)放在一个接口(静态接口),其他变化的数据放在另一个接口(动态接口)。

那么可以使用静态的接口来做服务端渲染,好处是第一比较快(少了动态的信息,而且后台也可以做缓存),第二 Node 直出可以做缓存了。

二、直出 Redis 缓存

这样我们就可以将那部分静态的、不会经常变动的数据用来直出 HTML,然后将这个 HTML 文件缓存到 Redis 中。

客户端请求此网页,Node 端接受到请求之后,先去 Redis 里拿缓存的 HTML,如果 Redis 缓存没有命中,则拉取静态的 CGI 接口渲染出 HTML存入 Redis。

客户端拿到 HTML 之后,会立刻渲染,然后再用 JS 去请求动态的数据,渲染到相应的地方。

做完之后我们可以看到优化效果的提升是非常非常明显的:

直接从 262ms提升到了 16ms !(本地环境),简直飞一般的感觉,妈妈再也不用担心领导看耗时了。

三、PWA 直出缓存

关于什么是 PWA ,以及如何使用,请移步这篇文章。

做了 Node 端直出的 HTML 缓存之后,我们接着优化,接着思考,是否可以在客户端也缓存 HTML,这样连网络延时这部分消耗也省掉呢。

答案就是使用 PWA 在客户端做离线缓存,将我们直出的 HTML 缓存在客户端,每次用户请求的时候,直接从 PWA 离线缓存里取出对应的直出页面(HTML)响应给用户,响应之后紧接着请求 Node 服务更新本地的 PWA 缓存。(如下图所示)

核心代码:

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;
     
});
   
})
 
);
});

废话不多说,先看效果对比 (左 PWA 直出;右 离线包):

duibi

从上图可以看出,使用了 PWA 直出缓存之后,首屏渲染基本是毫秒开,可以说与 Native 并肩了。

经过我们的数据测试,使用 PWA 直出缓存,首屏渲染的时间最好可以到400ms左右级别:

PWA 直出细节优化

一、防页面跳动

因为对接口进行了动静分离,使用静态接口直出页面,然后在客户端拉取动态数据渲染完。这就可能会导致页面的抖动(比如详情页中的试听模块,是在客户端渲染的)。

因为高度改变了,视觉上就会出现抖动(具体可以参考上面章节直出时候的 GIF 截图)。

要去掉页面抖动的情况,就必须保证容器的高度在直出时候已经存在了。

比如这个试听模块,其实这个封面图和试听按钮是可以在服务端渲染出来的,而后面的 Video 模块则必须要在客户度渲染(腾讯云 Tcplayer)。

所以这里可以拆分成:(试听封面 + 按钮 + 时间)服务端渲染 + 底层 Video(客户端渲染)。

有些需要在客户端计算高度的容器(表现为常放在 ComponentDidMount 里计算),如果它们依赖客户端环境(比如依赖当前系统是安卓还是 IOS),就导致他们肯定不能放在服务端直接渲染出来,这又怎么办呢?

这里我们的做法,是将这些计算放在 HTML body 之前,通过内联的脚本嵌入,计算出当前环境,给 body 加上一个特定的类(class),然后在这个特定的类下面的元素,就可以通过 css 给予特定的样式。比如下面代码:

/*
* 因为在不同的手机 APP 环境内,页面的 padding 是不一样的。 * 我们要在页面渲染完之前加上相应的 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;
}

然后把这段代码通过构建插入到页面 body 之前。

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防抖动优化效果如下 (左优化完,右未优化):

duibi_doudong

二、冷启动预加载

虽然我们做了 PWA 离线缓存,但是对于冷启动来说,客户端里面的 PWA 缓存还是没有的,这样就会导致初次点击页面,渲染速度相对慢一点。

这里我们可以在 APP 启动的时候,用一个预加载的脚本最大限度的拉取用户可能访问的页面。

核心代码如下:

// 预加载页面时, PWA 预缓存课程详情页面的直出
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
     
});
}

PWA 直出遗留问题

一、兼容性问题

随着 PWA 技术的发展,现今大部分手机以及 PC 环境已经支持对 PWA 进行了支持。经过我们的测试发现:安卓基本上都是支持的,IOS 需要11.3以上才支持。

Service Workers 兼容性图

具体的兼容性支持点我查看。

二、IOS 渲染问题

很多的经验告诉我们,外联的 script 标签要放在 body 的后面,因为它会阻塞页面的 DOM 渲染。

经过测试发现,IOS 的 WebView (UIWebView)渲染机制并不会上述一样,而是要等到后面的 JS 执行完之后才渲染页面,如果是这样,我们的直出渲染优化就没有效果了(因为 HTML 并不在最开始渲染),这里可以使用 script标签的 async 与 defer 属性来达到异步渲染的作用。

升级 WkWebView 之后,情况得到改善,渲染正常。

附录

参考资料
  • PWA 的探索与最佳实践

  • 亿万级访问量下的前端同构直出实践

  • React 16 加载性能优化指南

关于本文
作者:@Jax
原文:https://mp.weixin.qq.com/s/A6B7lyo_VrElJAiHNctDkA

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