前端工程化之H5性能优化篇
导读：从粗糙到精致，从简单到复杂，全球互联网Web App(网页应用)平均体积已增压到1.6Mb，随着音视频等富媒体内容的流量池膨胀，终端设备上的用户对网页装载速度尤其敏感。页面不能做到秒开，就会有大量用户选择离开。重视并改善网站性能，优化即时网页装载时间，加速即时网页在浏览器平台终端状态展现，进而可以带来网站流量增长。
本文源自百度直播研发部，提出了前端渐进增强的页面渲染方案，即“路由分离+预静态化+WebView预创建”方案，来替代模板同步渲染方案，并采用工程化的方式将能力打包下沉赋能产品线。
一、背景
在直播业务落地的场景中，构建打赏服务精神，创造风格多样，令人难忘的运营活动形式，以满足目标用户需求。进行有效的服务创新，保障H5服务品质，控制访问性能，及时化解金主情绪为商业价值，制造特效惊喜，流畅的用户体验，有利于赢得用户对平台的尊重，提升平台品牌气质：
1. 优化访问体验：优化H5首屏性能，围绕提升用户服务感受和提升开发者工作效率进行创新，探索Web追赶原生的体验创新;
2. 加速需求闭环：解决H5页面路由与数据接口耦合的问题，实现H5服务自治，释放业务对Web产品形态的旺盛需求;
3. 基础设施建设：使用工程化手段沉淀公共通用的前端基础设施，让前端组织更敏捷的支持跨业务的人力调配，技术赋能更多产品线;
围绕以用户为中心的功能完善的体验，以客户为中心的商业价值的转化。提升H5服务品质，发挥现代浏览器潜能，赋能传统Web新的解决方案。
历史架构的原因，H5页面的加载过程是Server向Smarty模板注入json_encode后的接口主数据，响应给浏览器带有页面完全JSON数据的页面，然后在浏览器端执行JavaScript，最终Paint给用户，流程如下图：
△H5优化前的加载与渲染流程
△H5首屏关键路径耗时拆解
两个影响H5首屏内容(FCP，First Contentful Paint，首次内容绘制)的关键路径为：
1. 网络耗时：依赖Server端数据查询及模板编译，当数据查询慢时延迟了首字节到达(TTFB，Time To First Byte，首字节时间)。
2. 内核渲染耗时：依赖JavaScript执行读取页面主数据并生成完全的DOM结构。
因此，我们针对性地设计并实施了“路由分离+预静态化+WebView预创建”的方案，改进后的页面加载与渲染流程如下图：
△H5优化后的加载与渲染流程
二、路由分离
路由分离之前H5页面的URL由Server分配，前端负责编写TPL模板产物，TPL与最终URL的对应关系在Server通过配置文件做映射，日益暴露出启动开发慢，页面后期维护交接沟通成本高的问题。 所以我们希望页面路由规范化，让前端开发者自主控制页面入口格式，让后端开发者更专注于API接口数据逻辑。因此，我们设计了前端路由分离方案，约定了页面URL与页面源代码目录映射关系，规则如下图：
△预定式URL路由规范
NGINX直接响应预静态化的HTML文件，首字节到达不依赖数据查询与模版编译。
三、预静态化
前端路由分离直接在NGINX代理层返回HTML文件，但没有页面完全渲染需要的数据，在执行AJAX请求没有返回之前，需要规避页面一直处于白屏或全局loading状态，提前FCP的时间。 我们采用了预静态化页面的方案。预静态化不像服务器渲染那样即时编译产出完全静态化的 HTML，它只在构建时为了特定的路由生成特定的几个静态页面，我们可以通过 webpack插件将一些特定页面在编译时就注入DOM结构，这样做有几个好处：第一缩短页面白屏时间，第二相对于服务器端渲染节省云基础设施资源成本，第三输出给搜索引擎爬取页面通用内容。 结合实际应用场景和市面上主流的预静态化方式，最终我们开发了基于ReactDomServer原生的服务端渲染能力的webpack插件，提升预静态化性能和效率。 通过webpack插件系统获取每次构建的compilation上下文，通过html-webpack-plugin的before AssetTagGeneration hook获取当前页面bundle，afterTemplateExecution hook获取当前页面编译后的模板HTML，通过eval执行bundle导出的整个页面APP模块，通过ReactDomServer对单页应用的每个路由产出APP HTML与模板HTML合并后落盘为预静态化的HTML。
H5预静态化调用序列如下：
△H5预静态化调用序列
页面入口export APP：
module.exports = (locals) => Promise.resolve(locals.preRender({id: containerId, main: App}));
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基于Node.js环境，创建JSDOM实例提供浏览器宿主环境，使用ReactDOMServer将组件渲染为静态HTML标记。使用自研的预静态化webpack插件替换html-webpack-plugin，并不增加新的编译阶段。 Webpack插件与市面上主流的预静态化方法做个对比，如基于无头浏览器的、基于本地启动HTTP Server、通用的静态站点生成工具等。结果如下：
react-snapprerender-spa-pluginreact-snapshotprepsnapshotify@baidu/html-webpack-pre-render-plugin
Statesupportedsupportedunsupportedunsupportedexperimentalsupported
DOM implementationpuppeteerphantomjs-prebuiltjsdomnightmarepuppeteerjsdom+implement
Load performance optimisation+---+-
Zero-configuration+-+-++
Redux+-+--+
Async components+---+-
Webpack code splitting++--+-
CSSStyleSheet.insertRule+---++implement
blob urls+?---+implement
All browser features+--?++implement
Speedslowslowfastslowslowfast(real time)
结果如下：
综合对比，我们的预静态化速度最优，可在开发阶段实时看到预静态化结果，所见即所得，方便研发调试，不需要增加新的编译阶段。
遵循尽可能让页面骨架内容显示最终内容的原则，产出预静态化的HTML文件，对于展示用户个性化内容的动态组件，仍需要等待一个AJAX请求的时间，这部分组件在执行AJAX请求没有返回之前，我们采用了组件级别的Skeleton方案，以保证首屏使用通用内容+动态组件骨架填充：
1. 静态组件开发时定义公共部分state，填充页面公共部分内容，代码示例：
this.state = { // 预静态化环境的标记(编译阶段预静态化插件注入) isPreRender: window.isPreRender, // 页面公共内容 rights: [ // 权益 { dataIndex: "cameraAction", icon: require("../../../../assets/cashVideoActivity/ricon_1.png"), button: require("../../../../assets/cashVideoActivity/do_shoot.png"), text: 亿万奖金，
全网最高!, action: {} // 通过 dataIndex 在接口数据里获取 }, { dataIndex: "renzhengAction", icon: require("../../../../assets/cashVideoActivity/ricon_2.png"), button: require("../../../../assets/cashVideoActivity/do_auth.png"), text: 加V认证，
十倍收益!, action: {} } ] };
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2. 动态组件根据window.isPrerender标记做预静态化环境与浏览器渲染环境两种环境下的响应，代码示例：
// 组件骨架可使用 http://danilowoz.com/create-content-loader/ 在线生成import ContentLoader from "react-content-loader";const GrowthCardLoader = props => ( );// 组件环境响应核心逻辑{ window.isPreRender ? ( ): ( <正式组件 ... )}
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△动态组件在两种环境下的响应流程 经过预静态化后的页面首屏内容(FCP)不依赖JS执行完毕，通过一次首次渲染(FP，First Paint，首次绘制)即可向用户展示出页面公共内容，待AJAX返回后替换成完全渲染的页面。
四、WebView预创建
在APP启动时立即初始化好WebView组成的缓存池，保证加载每个URL时省去了WebView初始化的时间，并利用上预静态化的HTML缓存，最终使页面无白屏加载态。
五、整体收益
△优化效果可感知对比(左新右旧)
渲染流程改进前后对比：
△渲染流程改进前后对比
直接收益：
△H5性能优化直接收益
预静态化收益：
1. 发布前端通用高性能预静态化插件;2. 提供了工程化引入骨架屏(Skeleton)的方式。
路由分离收益：
1. 约定式的页面URL路径，减小维护成本，减少前后端沟通成本;2. BrowserRouter支持，针对SPA(Single Page Application)页面场景，支持了基于history API的BrowserRouter访问方式;3. 删除模版配置管理步骤，对于后端同学可以更加专注于数据逻辑。
六、工程化
前端组织从小作坊发展到了大前端时代，前端工程开发模式受到了新的挑战如模块化、组件化、规范化、自动化等。
前端工程本质上是软件工程的一种。软件工程化关注的是性能、稳定性、可用性、可维护性等方面，注重基本的开发效率、运行效率的同时，思考维护效率。采用工程化的思想管理前端工程范畴的各环节，转化挑战为机遇，创建支持多团队协作的开发流，建立坚实的工业前端基础设施。
七、总结
Web H5性能优化不再是只追求一两个页面装载速度指标的提升，更考验一个前端团队的综合能力：
1. 顶层设计能力在设计时提前布局，寻找痛点一击即中，并根据实际情况不断维护、进行调整、优化、保证规范有效性;
2. 工程管理能力用更有效的工作方法和手段使全局实践最优，节约成本并提升研发效率;
3. 文化创新能力持续学习是最好的创新办法，始终保持着与时俱进的基本价值观，每一次契机都可能会促成一次成功的创新，创造独特价值。
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Web生态技术日新月异，性能是日趋规范化的领域，如PWA/快应用/小程序，标准化是彻底解决频发问题、改善工作质量的好办法。
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