Angular 应用程序的 Hydration 概念详解

Angular 应用程序的Hydration概念

Hydration概念是Angular应用程序中的一个关键概念，它涉及到Angular框架在客户端渲染（Client-side rendering，CSR）中的运作方式。要深入理解Hydration，首先需要了解CSR和SSR（Server-side rendering，服务器端渲染）之间的基本区别，以及Angular是如何利用Hydration来提高CSR性能的。本文将详细解释Angular应用程序的Hydration概念，并通过示例来说明。

CSR和SSR的基本区别

在理解Hydration之前，让我们简要回顾一下CSR和SSR的基本区别。

CSR（Client-side Rendering）：在CSR中，整个应用程序的构建和渲染都发生在客户端浏览器中。当用户访问一个CSR应用时，浏览器会下载应用的JavaScript代码，然后在用户的设备上执行该代码来渲染页面。这种方式的好处是可以在客户端实现动态交互，但也有性能挑战，因为首次加载时需要下载大量的JavaScript代码，导致页面加载时间较长。
SSR（Server-side Rendering）：在SSR中，服务器在接收到客户端请求时，会在服务器上预先渲染HTML内容，并将其发送到客户端浏览器。这意味着用户会更快地看到内容，因为不必等待大量JavaScript代码下载和执行。但与CSR相比，SSR可能在复杂的应用中导致服务器负载增加，并且对实现某些交互功能有一定限制。

Angular的CSR和SSR

Angular支持两种渲染模式：CSR和SSR。默认情况下，Angular应用程序采用CSR模式，这意味着整个渲染过程发生在客户端。但在某些情况下，如需要更好的首屏加载性能或SEO（搜索引擎优化）要求，可以选择使用SSR。

在Angular中，CSR应用程序通常使用以下方式启动：

platformBrowserDynamic().bootstrapModule(AppModule)
  .catch(err => console.error(err));

而SSR应用程序则使用以下方式启动：

platformServer().bootstrapModule(AppModule)
  .then(moduleRef => {
    
    
    const appRef = moduleRef.injector.get(ApplicationRef);
    const state = moduleRef.injector.get(PlatformState);
    appRef.isStable.pipe(
      first(isStable => isStable === true),
    ).subscribe(() => {
    
    
      state.renderToString().then(html => {
    
    
        console.log(html); // 在服务器上渲染的HTML
        moduleRef.destroy();
      });
    });
  });

在CSR模式下，Angular应用程序的初始加载将包括一些基本的HTML结构和一个JavaScript包（通常包含整个应用的代码），然后在浏览器中运行这些代码以渲染完整的页面。

但这里涉及到一个性能问题：JavaScript包的下载和执行可能需要一定的时间，用户在此期间将看到一个空白的页面或加载指示器。这正是Hydration概念的出发点。

Hydration概念的背后

Hydration的核心思想是在CSR应用程序中，尽快显示内容，而不必等待整个JavaScript包的下载和执行。为了做到这一点，Angular引入了一种机制，使应用程序能够在浏览器端逐步加载和填充内容。

具体来说，当Angular应用程序以CSR模式启动时，它会将一些初始HTML内容嵌入到服务器生成的HTML中，这些内容会立即在浏览器端显示。然后，JavaScript包会下载并在后台执行。一旦JavaScript包下载完成并准备好，它会“水合”（hydrate）这些初始HTML内容，也就是将其转化为具有交互性的Angular组件。

这意味着用户在等待JavaScript包下载和执行时，仍然可以与页面上的内容进行交互。Hydration的好处是提高了用户感知的加载速度，因为页面会尽早显示内容，同时仍然允许应用程序在后台加载和初始化。

Hydration的工作原理

要理解Hydration的工作原理，让我们更深入地了解它的步骤：

服务器端渲染（SSR）生成初始HTML：在服务器端渲染中，Angular应用程序的初始HTML内容会被生成，并包含一些特殊的标记，以标识哪些部分需要水合。
初始HTML发送到客户端：生成的初始HTML内容会随响应发送到客户端浏览器。
客户端下载JavaScript包：浏览器开始下载Angular应用程序的JavaScript包，这个包包含了应用程序的代码、组件和模块。
JavaScript包的执行：一旦JavaScript包下载完成，浏览器会开始执行它。在执行过程中，Angular框架会识别初始HTML中的特殊标记，然后将这些标记转化为Angular组件。
水合（Hydration）：当Angular框架水合（hydrate）初始HTML内容时，它会将这些内容替换为实际的Angular组件，并建立起与这些组件的交互能力。这意味着用户可以与页面上的内容进行交互，而不必等待整个JavaScript包的加载和执行。

Hydration示例

为了更好地理解Hydration，让我们通过一个简单的示例来演示它的工作原理。假设我们有一个Angular应用程序，其中包含一个简单的组件，用于显示用户的

姓名。这个组件的初始HTML可能如下所示：

<!-- 初始HTML -->
<app-root>
  <app-user-name>Loading...</app-user-name>
</app-root>

在这个示例中，<app-user-name>是一个Angular组件，用于显示用户的姓名。初始HTML中包含了一个占位符文本“Loading…”，这是因为在水合之前，JavaScript包尚未下载和执行。

现在，让我们看看Hydration是如何应用于这个示例的：

服务器端渲染（SSR）生成初始HTML，并将其发送到客户端。

<!-- 服务器生成的初始HTML -->
<app-root>
  <app-user-name _nghost-abc123>John Doe</app-user-name>
</app-root>

在这个HTML中，我们可以看到<app-user-name>组件的内容已经被填充为“John Doe”，并且有一个特殊的属性 _nghost-abc123，它用于标识这个组件。

客户端浏览器开始下载JavaScript包。
JavaScript包的执行过程中，Angular框架检测到初始HTML中的特殊标记。
Angular框架将初始HTML中的特殊标记替换为实际的Angular组件，并建立交互。

<!-- 水合后的HTML -->
<app-root>
  <app-user-name _nghost-abc123 _ngcontent-def456>John Doe</app-user-name>
</app-root>

在这个HTML中，<app-user-name>组件已经被替换为一个具有Angular交互能力的组件，并且有两个特殊属性 _nghost-abc123 和 _ngcontent-def456，它们用于确保组件的样式隔离。

现在，用户可以与页面上的内容进行交互，而不必等待整个JavaScript包的加载和执行。

Hydration的优势和应用场景

Hydration的主要优势在于提高了用户感知的加载速度，尤其是对于CSR应用程序。用户能够更快地看到页面上的内容，并与之交互，而不必等待整个JavaScript包的下载和执行。

Hydration在以下情况下特别有用：

改善首屏加载性能：对于那些希望快速展示内容给用户的应用程序，Hydration可以显著改善首屏加载性能，提高用户体验。
提高SEO：对于需要SEO的应用程序，Hydration可以确保搜索引擎爬虫能够看到页面的初始内容，而不必等待JavaScript的执行。这可以提高搜索引擎排名。
渐进增强：Hydration支持渐进增强的策略，即使JavaScript加载失败或禁用，页面仍然能够正常工作，因为初始内容已经在服务器端渲染时生成。

Hydration的挑战和注意事项

尽管Hydration提供了许多性能优势，但也需要注意一些挑战和注意事项：

额外的复杂性：实施Hydration需要在Angular应用程序中引入额外的复杂性，包括在初始HTML中添加特殊标记以识别需要水合的部分。
代码拆分：为了实现更好的Hydration效果，通常需要将应用程序的代码拆分成小块，以便更快地下载和执行关键部分。
性能监控：需要监控Hydration的性能，确保JavaScript包的下载和执行不会导致性能问题。
初始状态同步：确保初始HTML中的内容与后续JavaScript执行的状态同步，以避免不一致性。

结论

Hydration是Angular应用程序中的一个关键概念，它允许在CSR模式下提高用户感知的加载速度，同时保留了应用程序的交互性。通过在初始HTML中添加特殊标记，Angular能够在后台下载和执行JavaScript包的同时，尽早显示页面内容。

Hydration的实现需要一定的复杂性和考虑，但它可以改善首屏加载性能、提高SEO、支持渐进增强策略等。了解Hydration的工作原理和应用场景，可以帮助开发者更好地优化Angular应用程序的性能和用户体验。