页面渲染性能优化要记住

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龙哥手记 发表于 2022/12/27 18:25:45 2022/12/27
【摘要】 《第八十八篇 页面渲染是个重点》

浏览器渲染过程

  1. 浏览器解析 HTML,生成 DOM Tree(Parse HTML)。

  2. 浏览器解析 CSS,生成 CSSOM(CSS Object Model)Tree。

  3. JavaScript 会通过 DOM API 和 CSSOM API 来操作 DOM Tree 和 CSS Rule Tree,浏览器将 DOM Tree 和 CSSOM Tree 合成渲染树(Render Tree)。

  4. 布局(Layout):根据生成的 Render Tree,进行回流,以计算每个节点的几何信息(位置、大小、字体样式等等)。

  5. 绘制(Painting):根据渲染树和回流得到的几何信息,得到每个节点的绝对像素。

  6. 展示(Display):将像素发送给图形处理器(GPU),展示在页面上。

页面渲染技术方案总览

服务端渲染

  • 后端同步渲染、同构直出、BigPipe。

客户端渲染

  • JavaScript 渲染:静态化、前后端分离、单页面应用

  • Web App:React、Vue、PWA

  • Hybrid App:PhoneGap 、AppCan 等

  • 跨平台开发:RN 、Flutter 、小程序等。

  • 原生 App:iOS 、Android

建议:

  • 依赖业务形式、依赖团队规模、依赖技术水平。

静态化技术方案

静态化是使动态化的网站生成静态 HTML 页面以供用户更好访问的技术,一般分为纯动态化和伪动态化。

技术优势:

  • 提高了页面访问速度,降低了服务器的负担,因为访问页面时不需要每次去访问数据库。

  • 提高网站内容被搜索引擎搜索到的几率,因为搜索引擎更喜欢静态页面。

  • 网站更稳定,如果后端程序、数据库出现问题,会直接影响网站的正常访问,而静态化页面有缓存,更不容易出现问题。

技术不足:

  • 服务器存储占用问题,因为页面量级在增加,要占用大量硬盘空间。

  • 静态页面中的链接更新问题会有死链或者错误链接问题。

技术实现:

  • 跑定时任务,将已有的动态内容进行重定,生成静态的 HTML 页面。

  • 利用模板技术,将模板引擎中模板字符替换为从数据库字段中取出来的值, 同时生成 HTML 文件。

协作方式:

  • 前端统一写好带有交互的完整静态页面。

  • 后端拆分出静态页面文件,并嵌套在后端模板文件中。

选型建议:后端研发人员充分,又需要考虑用户体验、服务器负载的业务。

前后端分离技术与实现

前后端分离是指研发人员分离、业务代码分离、后端实现业务接口,前端渲染页面。

技术实现:

  • 后端只负责功能接口实现,提供按照约定的数据格式并封装好的 API 接口。

  • 前端负责业务具体实现,获取到 API 接口数据后,进行页面模板拼接和渲染,独立上线。

协作方式:

  • 前端负责实现页面前端交互,根据后端 API 接口拼装前端模板。

  • 后端专注于业务功能实现和 API 接口封装。

技术优势:

  • 团队更加专注

  • 提升了开发效率

  • 增加代码可维护性

技术架构:

  • 后端架构:Java、C++、PHP、 + Nginx,使用微服务(比如 Dubbo 等)等实现业务的解耦,所有的服务使用某种协议提供不同的服务(比如 JSF 等) 。

  • 前端架构:使用 Angular、React、Vue 前端框架并部署页面至 CDN。

  • 前端架构 2:使用 Angular、React、Vue 前端框架并部署在 Node Server。

技术不足:

  • 因为前端需要负责一大部分业务逻辑实现,和服务端同步、静态化,需要前端人力非常多。

  • 页面数据异步渲染,不利于 SEO,搜索引擎更喜欢纯静态页面。

选型建议:

  • 这是大型互联网公司正在采用的开发模式,一句话,如果考虑用户体验,以及前端人力够用,就可以积极采用。

单页面应用技术方案

单页应用(single-page application,缩写 SPA),通过动态重写当前页面,来与用户交互,而非传统的从服务器重新加载整个新页面。这种方法在使用过程中不需要重新加载页面,避免了页面之间切换打断用户体验,使应用程序更像一个桌面应用程序。

技术优点:

  • 不错的加载速度:用户往往感觉页面加载非常快,因为一进入页面就能看到页面元素;

  • 良好的交互体验:进行局部渲染,避免不必要的页面间跳转和重复渲染;

  • 前后端职责分离:前端进行页面交互逻辑,后端负责业务逻辑;

  • 减轻服务器负载:服务器只处理数据接口输出,不用考虑页面模板渲染和 HTML 展示。

技术缺点:

  • 开发成本相对较高

  • 首次页面加载时间过多

  • SEO 难度比较大

技术实现:

  • 使用 React、Vue 框架可以很好的。

BigPipe 简介和工作模式

BigPipe 通过将页面加载到称为 Pagelet 的小部件中,来加快页面渲染速度,并允许浏览器在 PHB 服务器呈现页面的同时,一直请求页面不同区块的结构,类似一个“流”传输管道。

技术实现

  1. 浏览器从服务器请求页面。

  2. Server 迅速呈现一个包含

  3. 浏览器将开始下载 bigpipe.js 文件,然后它将开始呈现页面。

  4. PHP 服务器进程仍在执行,并且一次构建每个 Pagelet 。Pagelet 完成后,其结果将在<script> BigPipe.onArrive(…)</ script> 标记内发送到浏览器。

  5. 浏览器将收到的 html 代码注入正确的位置。如果小页面需要任何 CSS 资源,则也将下载这些 CSS 资源。

  6. 接收完所有的页面集之后,浏览器将开始加载那些页面集所需的所有外部 JavaScript 文件。

  7. 下载 JavaScript 后,浏览器将执行所有内联 JavaScript。

同构直出技术方案

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(Universal)。

技术优势:

  • 性能: 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

  • 兼容性: 有效规避客户端兼容性问题,比如白屏

  • 代码同构:直接上线两个版本,利于灾备。

技术实现:

  • next.js:服务器端渲染 React 组件框架(参考查看:https://nextjs.org/), React 采用 ReactDOMServer 调用 renderToString() 方法。

  • gatsbyjs:服务端 React 渲染框架(参考查看: https://www.gatsbyjs.org/)。

  • nuxt.js:服务器端渲染 Vue 组件框架(参考查看:https://nuxtjs.org/), Vue 采用 vue-server-renderer 调用 renderToString() 方法。

协作方式:

  • 后端专注于业务功能实现和 API 接口封装。

  • 前端负责实现页面前端交互,根据后端 API 接口拼装前端模板,页面渲染,以及服务器维护。

选型建议:

  • 前端要处理 Node server 的机器环境、代码部署、日志、容灾、监控等以往后端人员需要具备运维知识,前端人员的综合能力要求会比以往要高。

  • 前端项目开发周期变长了,需要事先和产品、运营沟通排期问题。

PWA 技术方案和实现思路

Progressive Web App,简称 PWA,PWA 应用是使用特定技术和标准模式来开发的 Web 应用,这将同时赋予它们 Web 应用和原生应用的特性。

技术优势:

  • 用户可以用手机屏幕启动应用,即使在离线状态或者弱网下,通过事先缓存的资源,也可正常加载运行当前应用,可以完全消除对网络的依赖,从而给用户非常可靠的体验。

  • 因为预先缓存了资源,部分资源无须经过网络,即秒开页面。

  • 和移动设备上的原生应用一样,具有沉浸式的用户体验。

  • 可以给用户发送离线推送消息。

技术实现:

  • 全站改造成 HTTPS,没有 HTTPS 就没有 Service Worker。

  • 应用 Service Worker 技术提升性能,离线提供静态资源文件,提升首屏用户体验。

  • 使用 App Manifest。

  • 最后可以考虑离线消息推送等功能。

浏览器兼容性:

  • ServiceWorkerGlobalScope API:88%

  • Web App Manifest 83%

页面加载策略优化

  • 懒加载

  • 预加载

  • 预渲染

  • 按需加载

下面具体展开讲讲。

懒加载

懒加载也叫延迟加载,指的是长网页中延迟加载特定元素(可以是图片,也可以是 JS/CSS 文件,当然也可以是 JavaScript 的特定函数和方法,以下简称“懒加载元素”)。

好处:可以减少当前屏无效资源的加载。

技术实现举例:把页面上“懒加载元素”src 属性设置为空字符,把真实的 src 属性写在 data-lazy 属性中,当页面滚动的时候监听 scroll 事件,如果“懒加载元素”在可视区域内,就把图片的 src 属性或者文件 URL 路径设置成 data-lazy 属性值。

预加载

可以使用预加载让浏览器来预先加载某些资源(比如图片、JS/CSS/模板),而这些资源是在将来才会被使用到的。简单来说,就是将所需资源提前加载到浏览器本地,这样后面在需要使用的时候就可以直接从浏览器缓存中取了,而不用再重新开始加载。

使用场景:如果你希望这个资源能尽快显示给用户,就可以使用预加载。

好处:减少用户后续加载资源等待的时间。

技术实现举例

  1. HTML 标签:
<img src="https://xxx.jpg" style="display: none" />
1

2、使用 Image 对象:

const image = new Image();

image.src = 'https://xxx.jpg';

3、使用 preload、prefetch 和 preconnect:

<link rel=“preload” href=“src/style.css” as=“style”>

<link rel="prefetch" href="scr/image.png" />

<link rel="dns-prefetch" href="https://my.com" />

<link rel="preconnect" href="https://my.com" crossorigin />

预渲染

有一种预加载组件的方式就是提前渲染它。在页面中渲染组件,但是并不在页面中展示。也就是渲染完成后,先隐藏起来,用的时候再展示。

实现举例:

<link rel="prerender" href="https://my.com" />

按需加载

  • 常规按需加载(如 JS 原生、jQuery)

  • 不同 App 按需加载(如 JS-SDK 脚本文件)

  • 不同设备按需加载(如 PC 端和 HTML5 端样式文件)

  • 不同分辨率按需加载(CSS Media Query)

React 异步加载举例:

const componentA = (location, callback) => {
    require.ensure(
        [],
        (require) => {
            callback(null, require('modules/componentA'));
        },
        'componentA'
    );
};
const componentB = (location, callback) => {
    require.ensure(
        [],
        (require) => {
            callback(null, require('modules/componentB'));
        },
        'componentB'
    );
};
<Router history={history}>
    <Route path="/" component={App}>
        <Route path="componentA" getComponent={componentA}></Route>
        <Route path="componentB" getComponent={componentB}></Route>
    </Route>
</Router>;

Vue 异步加载举例:

import Vue from 'vue';
import App from './App.vue';
import VueRouter from 'vue-router';

Vue.use(VueRouter);
const componentA = resolve => require(['src/a.vue' ], resolve);
const componentB = resolve => require(['src/b.vue' ], resolve);
const router = new VueRouter({
    routes: [{path:"a”,name:"/a”,component:componentA},
     {path:"b”,name:"/b”,component:componentB}]
})
new Vue({
    el: '#app',
    router: router,
    render: h => h(App)
})

接口服务调用优化

1、接口合并:一个页面的众多业务接口和依赖的第三方接口,合并为一个部署在集群的接口统一调用,以减少页面接口请求数。

2、接口上 CDN:主要基于接口性能考虑,我们可以把不需要实时更新的接口同步至 CDN,等此接口内容变更之后自动同步至 CDN 集群上。如果一定时间内未请求到数据,会用源站接口再次请求。

3、接口域名上 CDN:增强可用性、稳定性。

4、接口降级:核心接口进行降级用基础接口进行业务实现,比如千人千面的推荐接口,在大促时间点可以直接运营编辑的数据。另外如果接口无访问,建议使用兜底数据。

5、接口监控:监控接口成功率,不只是常说的 TP99,也包括弱网、超时、网络异常、网络切换等一段情况的监控情况。排查出来问题后,需要联合后端、运维、网络岗位人员一并解决。

接口缓存策略优化

1、Ajax/fetch 缓存:前端请求时候带上 cache,依赖浏览器本身缓存机制。

2、本地缓存:异步接口数据优先使用本地 localStorage 中的缓存数据。

3、多次请求:接口数据本地无 localStorage 缓存数据,重新再次发出 ajax 请求。

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