React H5 页面加载优化调研

常见的性能优化方法

在 HTML 内实现 Loading 态或者骨架屏；
去掉外联 css；
缓存基础框架；
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。

什么是首屏加载

首屏时间（First Contentful Paint），指的是浏览器从响应用户输入网址地址，到首屏内容渲染完成的时间，此时整个网页不一定要全部渲染完成，但需要展示当前视窗需要的内容

关于计算首屏时间

利用performance.timing提供的数据

通过DOMContentLoad或者performance来计算出首屏时间

// 方案一：
document.addEventListener('DOMContentLoaded', (event) => {
    console.log('first contentful painting');
});
// 方案二：
performance.getEntriesByName("first-contentful-paint")[0].startTime

// performance.getEntriesByName("first-contentful-paint")[0]
// 会返回一个 PerformancePaintTiming的实例，结构如下：
{
  name: "first-contentful-paint",
  entryType: "paint",
  startTime: 507.80000002123415,
  duration: 0,
};
复制代码

加载慢的原因

在页面渲染的过程，导致加载速度慢的因素可能如下：

网络延时问题
资源文件体积是否过大
资源是否重复发送请求去加载了
加载脚本的时候，渲染内容堵塞了

解决方案

常见的几种SPA首屏优化方式

减小入口文件积
静态资源本地缓存
UI框架按需加载
图片资源的压缩
组件重复打包
开启GZip压缩
使用SSR

背景

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：

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）。
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

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。

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

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。

React服务端渲染SSR

在开始之前我们需要先来搞清楚一个问题：什么是服务端渲染？

在以往的概念里，渲染的工作更多的是放在客户端进行的，那么为什么现在我们要让服务端来做这个工作？

服务端渲染和客户端渲染有什么不同之处吗？

其实服务端渲染的工具有很多，看着手册很快就能上手，并没有什么难度，关键在于，我们什么场景下需要使用服务端渲染，什么样的渲染方案更适合我们的项目；知其然，知其所以然，我们需要先搞清楚服务端渲染的基本概念和原理，服务端渲染为什么会出现，到底解决了我们的什么问题，掌握整体的渲染逻辑和思路，我们才能在学习工具使用时，轻松自在，而即便以后工具有了变化和更新，我们也能得心应手，不会再说 “学不动” 了；

这个逻辑就是所谓的道、法、术、器的概念；不要仅仅停留在工具的使用和一些工具的奇技淫巧中，更多的要向法、道的层面成长；

什么是 SSR ？

现代化的前端项目，大部分都是单页应用程序，也就是我们说的 SPA ，整个应用只有一个页面，通过组件的方式，展示不同的页面内容，所有的数据通过请求服务器获取后，在进行客户端的拼装和展示；这就是目前前端框架的默认渲染逻辑，我们称为：客户端渲染方案（ Client Side Render 简称： CSR ）；

加载渲染过程如下： HTML/CSS 代码 --> 加载 JavaScript 代码 --> 执行 JavaScript 代码 --> 渲染页面数据

image-20210126143051858.png

SPA 应用的客户端渲染方式，最大的问题有两个方面：

1：白屏时间过长，用户体验不好；

2：HTML 中无内容，SEO 不友好；

这个问题的原因在于，首次加载时，需要先下载整个 SPA 脚本程序，浏览器执行代码逻辑后，才能去获取页面真正要展示的数据，而 SPA 脚本的下载需要较长的等待和执行时间，同时，下载到浏览器的 SPA 脚本是没有页面数据的，浏览器实际并没有太多的渲染工作，因此用户看到的是没有任何内容的页面，不仅如此，因为页面中没有内容，搜索引擎的爬虫爬到的也是空白的内容，也就不利于 SEO 关键字的获取；

相较于传统的站点，浏览器获取到的页面都是经过服务器处理的有内容的静态页面，有过后端编程经验的可能会比较熟悉一些，页面结构和内容，都是通过服务器处理后，返回给客户端；

全宇宙首发动图，全流程展现

两相比较我们会发现，传统站点的页面数据合成在后台服务器，而 SPA 应用的页面数据合成在浏览器，但是无论那种，最终的渲染展示，还是交给浏览器完成的，所以，不要误会，我们这里所说的服务端渲染和客户端渲染，指的是页面结构和数据合成的工作，不是浏览器展示的工作；

那么能不能借助传统网站的思路来解决 SPA 的问题又能够保留SPA的优势呢？不管是白屏时间长还是 SEO 不友好，实际都是首屏的页面结构先回到浏览器，然后再获取数据后合成导致的问题，那么，首屏的页面结构和数据，只要像传统站点一样，先在服务端合成后再返回，同时将 SPA 脚本的加载依然放到首屏中，此时返回的页面就是结构和数据都有的完整内容了，这样浏览器在展示首页数据的同时也能加载 SPA 脚本，搜索引擎的爬虫同样也能获取到对应的数据，解决 SEO 的问题；为了更好的理解这个逻辑，我画了一个流程图：

没错，这就是我们所说的服务端渲染的基本逻辑，服务端渲染也就是 SSR （Server Side Rendering）；

白屏时间过长的问题得以解决，因为首次加载时，服务器会先将渲染好的静态页面返回，在静态页面中再次加载请求 SPA 脚本；

基本原理：首页内容及数据，在用户请求之前生成为静态页面，同时加入 SPA 的脚本代码引入，在浏览器渲染完成静态页面后，请求 SPA 脚本应用，之后的页面交互依然是客户端渲染；

明白了其中的原理，也就是到了道、法的境界，接下来，让我们下凡进入术、器的应用层面感受一下；

其中 Vue 框架和 React 框架都有对应的比较成熟的 SSR 解决方案，React对应的是 Next.js 框架，Vue 对应的就是 Nuxt.js，当然，如果你对这些都不感兴趣，也可以自己实现一个 SSR 的服务端应用，我自己之前也写过一个，如果你感兴趣，想看看我实现的代码，可以留言给我，回头做成教程发出来；

我们以 React 对应的 Next.js 为例，来具体感受服务端渲染；

Next.js 框架

中文官网首页，已经介绍的非常清楚了：www.nextjs.cn/

基本应用

安装部署

项目安装命令： npx create-next-app 或 npm init next-app my-next-project

运行：npm run dev 命令，启动项目

同时，也可以查看 ./package.json 文件中的脚本配置

"scripts": {
  "dev": "next dev",
  "build": "next build",
  "start": "next start"
}
复制代码

这些脚本涉及开发应用程序的不同阶段：

dev - 运行 next dev，以开发模式启动 Next.js
build - 运行 next build，以构建用于生产环境的应用程序
start - 运行 next start，将启动 Next.js 生产环境服务器

访问 http://localhost:3000 即可查看我们的应用程序了。

页面路由

在 Next.js 中，页面是被放置在 pages 文件夹中的 Reac 组件，这是框架定义好的；

组件需要被默认导出；组件文件中不需要引入 React；页面地址与文件地址是对应的关系；

页面（page）根据其文件名与路由关联。例如，pages/about.js 被映射到 /about。

在你的项目中的 pages 目录创建一个 about.js 。

为 ./pages/about.js 文件填充如下内容：

// 类组件需要引入 react 继承
import React from 'react'
class AboutPage extends React.Component {
  render(){
    return <h3>class Component -- About Page</h3>
  }
}
export default AboutPage
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// 函数组件不需要引入 React 
function AboutPage(){
  return <h3>Function Component -- About Page</h3>
}
export default AboutPage
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页面跳转

Link 组件默认使用 Javascript 进行页面跳转，即SPA形式的跳转如果浏览器中 Javascript 被禁用，则使用链接跳转 Link组件中不应添加除 href 属性以外的属性，其余属性添加到a标签上 Link组件通过预取（在生产中）功能自动优化应用程序以获得最佳性能

// 引入组件  
import Link from 'next/link'
// 函数组件不需要引入 React 
function AboutPage() {
 return (
 <div>
 {/* Link 中必须要写 a 标签，href 必须写在 Link 中 */}
 <Link href="/list"><a>Go to list Page</a></Link>
 <h3>Function Component</h3>
 </div>
 )
}
export default AboutPage</pre>
复制代码

静态资源

应用程序根目录中的 public 文件夹用于存放静态资源；通过以下形式进行访问： public/img/1.png->/img/1.png public/css/style.css->/css/style.css

import React from 'react'
class ListPage extends React.Component {
 render(){
 return <div>
 <h3>ListPage</h3>
 {/* 引入图片文件 */}
 <img src="/img/1.png" />
 </div>
 }
}
export default ListPage</pre>
复制代码

CSS样式

内置 styled-jsx

github.com/vercel/styl…

在 Next.js中内置了 styled-jsx ，它是一个CSS-in-JS库，允许在 React 组件中编写 CSS，CSS 仅作用于当前组件内部；

import React from 'react'
class ListPage extends React.Component {
 render(){
 return <div>
 <h3 >ListPage</h3>
 <p className="pra"> 这是一个p标签里面的内容 </p>

 <style jsx>
 {`
 .pra{
 color: red;
 }
 `}
 </style>

 </div>
 }
}
export default ListPage</pre>
复制代码

CSS模块

通过使用CSS模块功能，允许将组件的 CSS 样式编写在单独的 CSS 文件中 CSS 模块约定样式文件的名称必须为: 组件文件名称.module.css

创建 ./pages/list.module.css 文件并填写如下内容：

.prag{
 color:brown;
 font-size: 20px;
}


import React from 'react'
// 引入样式文件
import ListStyle from './list.module.css'

class ListPage extends React.Component {
 render(){
 return <div>
 <h3 >ListPage</h3>
 {/* 使用样式 */}
 <p className={ListStyle.prag}> 这是一个p标签里面的内容 </p>
 </div>
 }
}
export default ListPage</pre>
复制代码

全局样式文件

1：在 pages 文件夹中新建 _ app. js 文件（文件名固定） 2：在项目根目录下创建 styles 文件夹，并在其中创建 global.css 3：在 _app.js 中通过 import 引入 global.css

global.css 中的样式，将会全局起作用

/pages/_app.js 文件中的内容如下：

import '../styles/globals.css'

// 固定代码
function MyApp({ Component, pageProps }) {
 return <Component {...pageProps} />
}

export default MyApp
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在新版框架中，已经帮我们做好相关内容及文件和代码

服务端渲染方法

getServerSideProps() 这个方法是服务端渲染的方法，适合页面数据实时变化的应用；getServerSideProps() 方法接收一个参数，是当前的 HTTP 客户端请求对象；

import React from 'react'

// 类组件
class ListPage extends React.Component {
 render(){
 return <div>
 <h3 >ListPage</h3>
 <h4>服务器数据：</h4>
 {/* 类组件的方式展示数据内容 */}
 <p> {this.props.data[0].name} </p>
 </div>
 }
}

// // 函数组件
// function ListPage({data}){
//   return (
//     <div>
//       <h3 >ListPage</h3>
//       <h4>服务器数据：</h4>
//       {/* 类组件的方式展示数据内容 */}
//       <p> {data[1].name} </p>
//     </div>
//   )
// }

// Node 环境下执行
// 文件读写，数据库链接，网络通信
// export async function getStaticProps(){
 export async function getServerSideProps(){
 const res = await fetch('http://localhost:80/');
 const backData = await res.json();
 const data = JSON.parse(backData);
 console.log(data);
 return {
 props:{data}
 }
 }

export default ListPage
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项目构建与运行

项目构建：npm run build

启动运行项目: npm run start

静态站点生成

next.js 不仅提供服务端渲染的方式，同时还提供了静态站点生成的解决方案；

静态站点生成也被称为 SSG（Static Site Generators），就是将应用中用到的所以页面，全部生成静态文件的方案；

next 官方建议在大多数情况下使用静态站点生成，静态站点生成方案，更适合 CDN、缓存、内容数据无变化的页面，比如：宣传页、博客文章、帮助文档、新闻页面、电商产品列表等众多应用场景；

Next.js 中的 getStaticProps 、 getStaticPaths 就是静态站点生成；是在构建时生成 HTML 的方法，以后的每个请求都共用构建时生成好的 HTML；

Next.js 建议大多数页面使用静态生成，因为页面都是事先生成好的，一次构建，反复使用，访问速度快。服务器端渲染访问速度不如静态生成快，但是由于每次请求都会重新渲染，所以适用数据频繁更新的页面或页面内容随请求变化而变化的页面；

在 next.js 中，静态生成分为无数据和有数据两种情况；如果组件不需要在其他地方获取数据，默认直接进行静态生成，如果组件需要在其他地方获取数据，在构建时 Next.js 会预先获取组件需要的数据，然后再对组件进行静态生成

我们来对比一下，开发环境不会打包静态文件，生产环境打包，默认生成静态文件

image-20210202210535010.png

那么，有数据的情况应该怎么做呢？

有数据的静态生成

getStaticProps() 这个方法官方翻译为 静态生成。是把组件提前编译成 html 文件，然后把整个 html 文件响应到客户端，从而达到预渲染的目的。

getStaticProps() 方法是个异步方法，在 Node 环境下执行(构建时执行)，因此可以进行文件读写，数据库链接，网络通信等一些列操作

对于这个方法的使用，先看 demo：

import React from 'react'
import Axios from "axios"

// 类组件
class ListPage extends React.Component {
 render(){
 return <div>
 <h3 >ListPage</h3>
 <h4>服务器数据：</h4>
 {/* 类组件的方式展示数据内容 */}
 <p> {this.props.data[0].name} </p>
 </div>
 }
}

// // 函数组件
// function ListPage({data}){
//   return (
//     <div>
//       <h3 >ListPage</h3>
//       <h4>服务器数据：</h4>
//       {/* 类组件的方式展示数据内容 */}
//       <p> {data[1].name} </p>
//     </div>
//   )
// }

// Node 环境下执行
// 文件读写，数据库链接，网络通信
export async function getStaticProps(){
 const d3 = await Axios.get('http://localhost:80/');
 const data = JSON.parse(d3.data);
 console.log(data)
 // 返回的 Props 属性的值会传递给组件
 return {
 props:{data}
 }
}

export default ListPage
复制代码

getStaticProps 方法内部必须返回一个对象，这个对象中的 props 属性讲传递到组件中。

getStaticPaths() 这个方法也是静态生成。与 getStaticProps 共同使用，会根据不同的请求参数生成不同的静态页面，它的使用方式比较特殊，代码文件要放在一个目录中，同时代码文件的文件名，要使用 可选项 文件名的形式，如\pages\props\[id].js 的形式，在项目构建时，next 会根据不同的 ID 值，生成不同的对应的静态文件，如下代码

import React from 'react'
import Axios from "axios"

// 类组件
class ListPage extends React.Component {
 render() {
 return <div>
 <h3 >ListPage - Class</h3>
 <p>{this.props.backData.name}</p>
 </div>
 }
}

// 根据客户端参数生成静态页面
export async function getStaticPaths() {
 return {
 // 匹配客户端请求的 id 值 
 paths: [{ params: { id: "1" } }, { params: { id: "2" } }],
 fallback: false
 }
}

// 自动调用当前方法，将客户端参数传入; { params } 接受到的客户端参数
export async function getStaticProps({ params }) {
 const d3 = await Axios.get('http://localhost:80/');
 const data = JSON.parse(d3.data);
 console.log(params)
 // 循环服务器数据，获取
 for (let i = 0; i < data.length; i++) {
 // console.log(data[i].id)
 if (params.id == data[i].id) {
 // 返回对应数据
 const backData = data[i];
 return {
 props: { backData }
 }
 }
 }
}

export default ListPage
复制代码

最终构建后，会生成不同的静态页面：

image-20210205151341092.png

静态站点导出

"scripts": {
 "dev": "next dev",
 "build": "next build",
 "start": "next start",
 "export": "next build && next export"
 },
复制代码

执行命令 npm run export，进行构建和导出操作，生成 out 文件夹，获取静态站点资源；

image-20210205151648214.png

除此之外，还有专门针对 React 的 SSG 静态站点生成方案：Gatsby www.gatsbyjs.cn/ ，感兴趣的可以自己去看看

当然，你 React 有的，我 Vue 怎么可能没有呢：Gridsome www.gridsome.cn/

参考：

React 16 加载性能优化指南

前端工程化之H5性能优化篇

SPA（单页应用）首屏加载速度慢怎么解决？