React同构与极致的性能优化

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

react

                               React同构与极致的性能优化

前言


  • 随着React的兴起, 结合Node直出的性能优势和React的组件化，React同构已然成为趋势之一。享受技术福利的同时，直面技术挑战，在复杂场景下，挑战10倍以上极致的性能优化。


什么是同构？


  • 一套代码既可以在服务端运行又可以在客户端运行，这就是同构应用。简而言之, 就是服务端直出和客户端渲染的组合, 能够充分结合两者的优势，并有效避免两者的不足。


为什么同构？


  • 性能: 通过Node直出, 将传统的三次串行http请求简化成一次http请求，降低首屏渲染时间

  • SEO: 服务端渲染对搜索引擎的爬取有着天然的优势，虽然阿里电商体系对SEO需求并不强，但随着国际化的推进, 越来越多的国际业务加入阿里大家庭，很多的业务依赖Google等搜索引擎的流量导入，比如Lazada.

  • 兼容性: 部分展示类页面能够有效规避客户端兼容性问题，比如白屏。


性能数据


性能是一个综合性的问题, 不能简单地断言同构应用一定比非同构应用性能好，只能说合适的场景加上合理的运用，同构应用确实能带来一定的性能提升, 先来看一个线上的案例。



通常来说，网络状况越差，同构的优势越明显，下图是在不同网络状况下首屏渲染时间的一组对比：



线上案例


  • 近两年，无论是业界还是阿里内部都涌现了大量同构实践, 业界比较有影响力的包括Facebook, Quora, Medium, Twitter, Airbnb, Walmart、手Q以及QQ兴趣部落等


  • 阿里内部也有大量的应用，仅列举部分beidou开发组做过技术支持的项目

    • 阿里云 - 大数据地产

    • 钉钉 - 企业主页

    • 钉钉 - 钉钉日志和审批模板市场

    • 菜鸟 - 物流大市场

    • 云零售 - 店掌柜

    • Lazada - PDP

    • 国际事业部 - AGLA

    • AILab - 行业解决方案

    • AILab - 智能硬件平台

    • AILab - AliGenie开放平台

    • AILab - AR官网

    • ICBU - ICBU店铺

    • 业务平台 - 门店评价

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    • 国际UED - fie portal

    • ...


业界生态


  • react-server: React服务端渲染框架

  • next.js: 轻量级的同构框架

  • beidou: 阿里自己的同构框架，基于eggjs, 定位是企业级同构框架


除了开源框架，底层方面React16重构了SSR, react-router提供了更加友好的SSR支持等等, 从某种程度上来说，同构也是一种趋势，至少是方向之一。


思考 与 实现


同构的出发点不是 “为了做同构，所以做了”, 而是回归业务，去解决业务场景中SEO、首屏性能、用户体验 等问题，驱动我们去寻找可用的解决方案。在这样的场景下，除了同构本身，我们还需要考虑的是：


  • 高性能的 Node Server

  • 可靠的 同构渲染服务

  • 可控的 运维成本

  • 可复用的 解决方案

  • ...


简单归纳就是, 我们需要一个 企业级的同构渲染解决方案。


我们是怎么做的？


基于 eggjs 加入可拔插的同构能力


  • beidou-plugin-react 作为原有MVC架构中, view

    层的替换, 使用 React 组件作为视图层模板, 可以直接渲染 React Component 并输出给客户端

  • beidou-plugin-webpack集成 Webpack 到框架中, 在开发阶段, 提供代码的编译和打包服务

  • beidou-plugin-isomorphic服务端的 React 运行时: babel-register

    polyfill 注入: 环境变量, BOM等 非js文件解析: css, images, fonts...

  • 服务端支持css modules

  • 自动路由: 纯静态页面无需编写任何服务端代码，像写纯前端页面一样简单

  • ...

这里不再赘述具体如何实现，有兴趣的读者可以阅读我们的开源同构框架beidou -- https://github.com/alibaba/beidou


热点问题


任何一种技术都有其适用场景和局限性, 同构也不例外，以下试举一二，以做抛砖引玉。


  • 内存泄漏

  • 性能瓶颈

  • ...


内存泄漏不是同构应用所特有的，理论上所有服务端应用都可能内存泄漏，但同构应用是“高危群体”, 具体如何解决请参考本人的《Node应用内存泄漏分析方法论与实战》（https://github.com/alibaba/beidou/blob/master/packages/beidou-docs/articles/node-memory-leak.md），接下来重点剖析下性能优化。


极致的性能优化


前面也提到了，同构应用并不一定就比非同构应用性能好，影响性能的因素实在太多了，再来看一组数据：



上图是基于Node v8.9.1 和 [email protected], 开4个进程采集到的数据, X轴是最终生成页面节点数量，Y轴红色的线表示RT(包括渲染时间和网络时间), 绿色的柱子表示QPS. 可以看出来：


  • 随着页面节点的增多渲染时间可能变得很长，QPS下降非常迅速。在页面节点超过3000左右的时候，QPS接近个位数了，而且实际页面中可能包含较复杂的逻辑以及不友好的写法，情况可能会更糟。


顺带提一下, 笔者采样了淘宝首页 和淘宝某详情页以及Lazada某详情页，页面节点数分别是2620、2467和3701.

大部分情况下，页面节点数低于1000， 比如菜鸟物流市场首页看起来内容不少，其实节点数是775。


那针对3000节点以上的页面，我们该怎么做呢？笔者总结了以下策略并重点阐述其中一两点：


  • 采用编译后的React版本: 根据Sasha Aickin的博客，React15在Node4、Node6、Node8下，采用编译后的版本性能相比未编译版本分别提升了2.36倍、3倍、3.85倍


  • 模块拆分: 模块拆分有利于并发渲染，目前ICBU店铺装修采用的就是这种方式


  • 模块级别缓存: 页面中某些模块其实是很适合缓存的，比如Lazada详情页中节点数虽然高达3701, 但其实页头部分就占比55.5%，页尾占比3.5%，而页头页尾是常年不变的.


  • 组件级缓存： 最小粒度的缓存单位了，性能提升依赖于缓存的范围和命中率，运用得当，可能带来非常大的性能提升。参考walmartlabs（https://medium.com/walmartlabs/reactjs-ssr-profiling-and-caching-5d8e9e49240c）


  • 采用hsf代替http对外提供服务: hsf的网络消耗远低于http, 在店铺同构实践中，改用hsf, java端调用Node端的耗时缩短了一半。


  • 部分模块客户端渲染(对SEO无用的部分): 直接降低SSR部分的复杂度


  • 智能降级: 当流量暴增，接近或超过阈值时，会直接导致服务的RT快速上升。可以实时监测CPU和内存的使用率，超过一定的比例自动降级为客户端渲染，降低服务端压力，CPU和内存恢复常态时，自动切回服务端渲染。


  • 采用Node8: 同样在店铺实践中，采用Node8相比Node6, 渲染时间从28ms降低到了18ms, 提升幅度为36%.


  • 采用最新版React16: facebook官方数据（https://reactjs.org/blog/2017/09/26/react-v16.0.html#better-server-side-rendering），在Node8下，React16相比编译后的react15仍有3.8倍提升，相比未编译的React15更是有数量级的提升。


组件级缓存


如果说性能优化有"万能"的招式，那一定是缓存, 从Nigix缓存到模块级缓存到组件级缓存，其中最让人兴奋的就是组件级缓存，让我们一起来看看如何实现。


  • 拦截React的渲染逻辑，业界主要有三种实现方式

    • Fork一份React, 暴力加入缓存逻辑, 代表库是react-dom-stream,

      虽然这个库的人气很高，但笔者还是反对这种实现方式的。

    • 通过require hook拦截instantiateReactComponent的载入并注入缓存逻辑，参考react-ssr-optimization（https://github.com/aickin/react-dom-stream）

    • 扩展ReactCompositeComponent的mountComponent方法，参考electrode-react-ssr-cachin（https://github.com/electrode-io/electrode-react-ssr-caching/blob/master/lib/ssr-caching.js#L148-L161）


  • 注入缓存逻辑, 代码如下


const ReactCompositeComponent

= require("react/lib/ReactCompositeComponent");

ReactCompositeComponent.Mixin._mountComponent = ReactCompositeComponent.Mixin.mountComponent;

ReactCompositeComponent.Mixin.mountComponent = function(rootID, transaction, context) {

  

  const hashKey = generateHashKey(this._currentElement.props);

  if (cacheStorage.hasEntry(hashKey)) {

    // 命中缓存则直接返回缓存结果

    return cacheStorage.getEntry(hashKey);

  } else {

    // 若未命中，则调用react的mountComponent渲染组件，并缓存结果

    const html = this._mountComponent(rootID, transaction, context);

    cacheStorage.addEntry(hashKey, html);

    return html;

  }

};


  • 设置最大缓存和缓存更新策略


lruCacheSettings: {

      max: 500,  // The maximum size of the cache

      maxAge: 1000 * 5 // The maximum age in milliseconds

  }


上述缓存逻辑是基于属性的，能覆盖大部分的应用场景，但有一个要求，属性值必须可枚举且可选项很少. 请看下面的场景。



淘宝某页面上有大量的商品，而淘宝的商品又何止百万，就算某个被缓存，下次被命中的可能性依然微乎其微。那如何解决这个问题？聪明的读者可能已经看出来了，虽然每个商品最终渲染的结果千变万化，但结构始终是一致的，因此结构是可以缓存的。



要实现结构的缓存，需要在上述逻辑上额外新增三步。


  • 生成中间结构：

    • 以组件<Price>${price}</Price>为例，将变量price以占位符${price}代替set(price,

      "${price}"), 再调用react原生的mountComponent方法则可以生成中间结构<div>${price}</div

  • 缓存中间结构

  • 生成最终组件


以上就是组件级缓存的实现方式, 特别要提醒的是缓存是把双刃剑，运用不当可能会引发内存泄漏以及数据的不一致。


React16 SSR


  • FB在9.26发布了React16正式版，之前万众期待的SSR性能提升（https://hackernoon.com/whats-new-with-server-side-rendering-in-react-16-9b0d78585d67）没有让大家失望,

    引用React核心开发Sasha Aickin的对比图：

笔者拿之前的应用升级到React16, 对比下3909节点，RT从295ms降到了51ms, QPS从9提升到了44, 提升非常明显。


实战


接下来通过一个例子，展示如何一步步地提升性能。代码仓库（https://github.com/alibaba/beidou/tree/master/examples/performance）

-- https://github.com/alibaba/beidou/


10倍以上性能提升


  • 首先构造一个非常复杂的页面, 页面节点数是3342, 对比之下，淘宝首页首屏的页面节点数是831,

    异步充分加载之后(懒加载完成),整个页面节点数为3049. 注： 淘宝页面为动态页面，每次采样可能会有差异。






  • 初始平均渲染时间为295.75ms(Node6.92, React15.6.2), 注: 图中有296.50ms,317.25ms,297.25ms,295.75ms四个平均值，是因为开启了四个进程，采样最后一个，下同。




  • 启用babel性能加速插件,

    平均渲染时间为219.00ms



  • 采用Node8.9.1(或更新版本)平均渲染时间为207ms



  • 采用production模式平均渲染时间为81.75ms



  • 部分内容客户端渲染，平均渲染时间为44.63ms



  • 部分内容组件级别cache,平均渲染时间为22.65ms



  • 采用React16(或更新版本)，平均渲染时间为5.17ms



  • 结合React16和部分客户端渲染，平均渲染时间为2.68ms



至此，服务端渲染时间已经最初的295.75ms降低到了2.68ms，提升了超过100倍。


更多性能策略


其实除了上述应用的策略，还有其它的策略，比如：


  • 采用Async, 有数据称性能提升30%, 笔者试了下，未见明显提升。应该是经过了babel的编译，最终没有发挥出Async的优势，这是因为beidou框架在服务端要支持import等ES6的写法以及支持React的JSX语法。其实也非常简单，直接缩小babel的编译范围，在beidou框架中是可以自己定义的。

  • 降低React组件的嵌套层级。试验数据，同样的页面节点数，服务端渲染时间和组件的嵌套层级是线性正相关的。

  • 热点缓存 ...


万变不离其宗


借用《功夫》中的一句经典台词天下武功，无坚不破，唯快不破，同样的， 随着时间的推移，上面这些策略策略迟早会被破，比如react16 ssr重构之后，之前的组件级别缓存逻辑不再有效。 另外，可能由于架构设计/技术选型根本就使不上劲，比如react16是今年9月26才正式发版，很多第三方组件还没来得及升级，如果应用中有些组件强依赖于react15或者更早的版本，可能根本就没法利用react16的性能优势。


那么有没有一种万能的办法，能够做到唯快不破呢？


答案是： 有的。 只有掌握了方法论，才能在不断变化中，找到适合自己应用的性能优化策略。


具体的方法论，请参考本人的另外一篇文章《唯快不破，让nodejs再快一点》（https://github.com/alibaba/beidou/blob/master/packages/beidou-docs/articles/node-performance-optimization.md）。


注： 本文为第12届D2前端技术论坛《打造高可靠与高性能的React同构解决方案》分享内容，已经过数据脱敏处理。


出处：https://github.com/alibaba/beidou/blob/master/packages/beidou-docs/articles/high-performance-isomorphic-app.md


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以上是 React同构与极致的性能优化 的全部内容， 来源链接： utcz.com/z/383502.html

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