商智C店H5性能优化实战
前言
商智C店，是依托移动低码能力搭建的一个应用，产品面向B端商家。随着应用体量持续增大，考虑产品定位及用户体验，我们针对性能较差页面做了一次优化，并取得了不错的效果，用户体验值（UEI）从一般提升到良好。本文详细记录了优化思路及过程，期望给正在或打算做用户体验提升的小伙伴提供一些参考。
一、性能优化概览
从宏观方面讲，前端性能优化主要包含两个层面：
指的是从用户输入URL到页面完整渲染出来的过程中，通过减少资源请求时长、合理化页面渲染等方式，让页面内容尽快呈现到用户面前，达到舒适的展示效果。
指的是在资源加载且页面渲染完成后，用户与页面的交互反馈及时且动效流畅，没有卡顿、掉帧等情况。
本文重点介绍前者，性能监测工具依赖烛龙平台（性能指标来自LightHouse性能工具）。
二、性能分析
1、Lighthouse工具
Lighthouse 是 Google Chrome 推出的一款开源自动化工具，它可以搜集多个现代网页性能指标，分析 Web 应用的性能并生成报告，为开发人员进行性能优化提供参考方向。
1.1 性能指标
首次内容绘制（First Contentful Paint），是指测量在用户导航到页面后浏览器呈现第一段 DOM 内容所花费的时间。DOM 内容包括页面上的图像、非白色<canvas>元素和 SVG 等，不包括 iframe 内的任何内容。
最大内容绘制（Largest Contentful Paint）：测量视口中最大的内容元素何时呈现到屏幕上，这近似于页面的主要内容对用户可见的时间。
速度指数（Speed Index），反映了网页内容填充的速度。页面解析渲染过程中，资源的加载和主线程执行的任务会影响到速度指数的结果。
累积布局偏移（Cumulative Layout Shift），主要测量可见元素在可视区域内的移动情况。该指标需要重点关注，随着Lighthouse的版本迭代，该指标占比一直呈上升趋势，也是页面性能优化容易忽略的方面。以下为Lighthouse不同版本中CLS指标的占比情况：
总阻塞时间（Total Blocking Time），是指测量页面被阻止响应用户输入（例如鼠标点击、屏幕点击或键盘按下）的总时间。它是通过添加 FCP 和 TTI 之间所有长任务的阻塞部分来计算总和，任何执行时间超过 50 毫秒的任务都是长任务。
各指标表现评价标准：
1.2 UEI计算规则
UEI指的是用户体验值，烛龙平台底层使用的是Lighthouse性能统计工具。其中，单页面的得分统计规则与其保持一致（性能指标分数的加权平均值）。针对多页面应用，整体评分计算规则为，每个页面得分的加权平均值：（页面A * A访问量 + 页面B * B访问量 ...）/ (A访问量 + B访问量 + ...)。
2、Chrome调试工具
Chrome的Performance面板，可以记录页面加载时\运行时的所有活动，方便我们找出页面的性能瓶颈。
以上为performance面板的概览图，通过对页面加载过程的录制，查看视图面板的主线程工作过程，我们能够找到页面阻塞的长任务，从而优化TBT指标；交互阶段存在的动画卡顿等问题，也可以通过该面板进行分析和优化。
三、实战
1、项目介绍
商智C店，是依托移动低码搭建的面向B端商家的应用。根据烛龙数据统计，优化之前，用户体验值在58分左右。我们期待通过本次优化，将烛龙统计得分提升到体验良好的水平（75分及以上）。从下图可以看出，页面的CLS、TBT分数很低，LCP指标分数位于性能良好与性能较差之间，这三个指标是我们接下来进行优化的重点。
2、过程记录
2.1 减小资源体积
2.1.1 抽取公共依赖
商智C店采用了主应用加三个微应用的架构，这三个微应用的包大小为：
可以发现，每个包的体积都很大（5000k以上），这势必会影响资源下载速度并拖慢代码执行效率。微应用包体积过大的原因是：主应用和多个微应用间存在重复打包，如组件库（自研）、公共库依赖（react、react-dom、echarts）等内容。
针对该问题，可在制品的生成阶段做处理：生成两个包，一为完整的包，保证其能够独立使用；二为优化的包，里面剔除了公共依赖及组件库的样式。调整后，包的体积减少1300多k，总包大小减少至4000k左右。
需要说明的是，自研组件库目前并没有提供UMD格式打包方式，因此以上提到的公共依赖不包含自研组件库相关的包（后续会处理）。
2.1.2 tree shaking优化
tree shaking(摇树) ，用于描述移除 JavaScript 上下文中的未引用代码(dead-code)。最初起源于 ES2015 模块打包工具 rollup。
自研组件库主要包含三个包，PC组件库jmtd、移动组件库jmtm、jmtd-hooks库。其中hooks库是对两端组件库的二次封装，帮助低码平台处理组件间的逻辑编排功能，三个库均通过npm包的方式引入。
排除公共依赖及样式后，微应用制品的体积大约在4000k左右，这显然还不是一个理想值。打包构建工具依赖webpack5，根据webpack性能分析插件分析，定位到jmtd-hooks包的体积过大。按照固有思维，webpack5在生产环境默认支持tree shaking，因此生成的制品只会打包使用到的代码，并不会引起制品的体积过大。那么问题出在哪里呢？
原因在于，jmtd-hooks库的打包方式有问题。因hooks包较强的业务属性，我们将原始文件打包成了一个文件。
webpack的tree shaking有两种方式：
分析后可得出结论：webpack对单文件，仅利用其静态分析能力摇树效果很弱，导致微应用制品包含了大量未使用的代码。解决办法也很简单，调整jmtd-hooks的打包方式，保留原始的文件结构。调整后hooks包的结构为：
可看到，制品体积有了大幅的减小，最终控制在2000k以下。经过抽取公共依赖和摇树优化两个步骤，整体包体积减少65%左右。
2.1.3 删除项目冗余代码
随着需求持续迭代，项目中很容易存在一些无效的脚本及样式引用，或者一些不规范的写法，如未使用的全局变量、没有意义的console等，都需要进行删除，保持代码的精简性。
完成以上步骤后，我们进行了一次上线，并连续监测了一周的数据。用户体验值有了明显的提升，从以前的58分提升到65分。
优化前：
优化后：
以下为优化前后各指标的对比数据（单位：ms）：
2.2 优化资源加载速度
一个页面从输入URL到最后在浏览器的渲染流程大致如下：
URL解析 => DNS解析 => 建立TCP连接 => 客户端发送请求 => 服务器处理和响应请求 => 浏览器解析并渲染响应内容 => 断开TCP链接
从URL解析到服务器响应请求的过程属于网络层面，常用的优化手段包括：
1、缓存技术：合理的使用缓存，如CDN缓存、浏览器缓存等，来加快资源的下载速度。
2、文件压缩合并：通过压缩工具减少资源大小，多个文件合并成一个文件，减少网络请求开销。
3、开启gzip压缩：在文件传输阶段，开启gzip压缩，减小数据传输量，节省服务器网络带宽。
4、http2协议：该协议带来了很多新的特性，如二进制分帧、头部压缩等，把证文件传输更加安全高效。
5、DNS预解析：初次请求某个跨域域名，需先解析该域名，其解析时间很容易被忽视，DNS预解析能够减少用户等待的时间。
6、域名分片：域名分片指的是将同一站点下的静态资源分布在不同域名下，其最大的好处是，能够突破浏览器下载资源的并发限制。
7、代码分割：将整个应用代码合理分割成多个部分，能够有效减小首屏资源的请求体积，提升资源下载速度。
2.2.1 代码分割
合理的分割代码，能够有效加快首屏资源请求速度。出于此考虑，我们将项目结构分为了一个主应用加三个微应用的模式，主应用作为基座来处理导航及微应用间通信，三个微应用（经营分析、行业竞争、我的关注）作为独立模块，承接细分的业务功能。以模块划分代码，大体上解决了问题，但针对某些高频使用的详情页，还有进一步优化的空间。
根据埋点数据统计，用户高频使用的主要有两个页面：经营分析页和指标详情页，其访问的PV值占到了90%以上。经营分析页的表现尚可，用户体验值在70分左右，可暂不优化；指标详情页的表现堪称灾难，仅得到58分，明显低于现阶段65分的平均值。
分析原因：指标详情页为一个二级路由页面，可通过核心指标页下钻到该页，也可通过客户端首页直接查看某个指标的详情页。这将导致，在查看该页面前，需先加载经营分析模块。
解决思路：将指标详情页独立为一个微应用，单独维护。当用户通过京麦客户端直接访问某个指标的详情时（用户使用此场景频率很高），只加载该微应用代码，避免一级路由页代码的影响。
优化后效果很明显，指标详情页得分从58分直接飙升到80分，各个维度的指标都有了不错的提升。
2.2.2 资源预加载
资源预加载是性能优化的常用手段，针对模块较多的应用尤其有效。前文我们已将商智C店分割为主应用加三个微应用的代码结构，首页加载的是主应用加经营分析模块，当用户切换其它的模块（竞争分析、我的关注等），需要先下载该模块的制品（2000k左右），再进行内容的渲染。
采用资源预加载方案，可在首页内容加载完成后，利用浏览器的空余资源，预加载其它模块的文件，当用户切换到其它模块时，资源已经提前加载完毕，省去资源下载的时间。
具体实现逻辑为：
// 通过动态创建script的方式，预加载文件
// 脚本加载并解析完成后，会将执行逻辑挂载到全局变量上
function loadScript (url) {
if (!cache || cache[url]) return;
cache[url] {
const script = document.createElement('script');
script.src = url;
script.onload {
document.body.removeChild(script);
resolve(window.__microApp__);
};
document.body.appendChild(script);
});
}
// 当页面加载完成后，通过requestIdleCallback方法，利用浏览器空余资源来预加载文件
window.onload {
microAppArr.forEach(({ src }) loadScript(src));
});
};
资源预加载之前，行业竞争模块的得分在60分，优化之后，提升到了68分：
优化之前，我的关注模块的得分在65分，优化之后提升到72分：
2.2.3 DNS预解析
当你的网站第一次请求某个跨域域名时，需要先解析该域名（例如页面访问cdn资源，第一次访问需要先解析cdn），而在该请求之后的请求都没有这项时间支出。典型的一次DNS解析需耗费20-120毫秒，其解析的时间很容易被忽视。DNS Prefetching 是具有此属性的域名，不需要用户点击链接就在后台解析，这个方式能减少用户的等待时间，提升用户体验。
<!-- 用meta信息来告知浏览器, 当前页面要做DNS预解析 -->
<meta http-equiv="x-dns-prefetch-control" content="on" />
<!-- 在页面header中使用link标签来强制对DNS预解析 -->
<link rel="dns-prefetch" href="xxx.com">
商智C店具体应用案例：
2.2.4 域名分片
域名分片指的是将同一站点下的静态资源分布在不同域名下。例如：主站域名 www.a.com；图片域名 www.a-img.com；脚本、样式等文件的域名 www.a-link.com。其最大的好处是，能够突破浏览器下载资源的并发限制，具体可参考文章。
同样在商智C店中，我们也应用了该思路，如将React、Echarts等公共库、业务打包代码、图片等静态资源分别放在不同的CDN域名，从而突破浏览器的并发请求限制。
2.2.4 雪碧图
主应用的底部是一个菜单导航，它的图标包含了6张图片（选中和非选中态使用不同图片），一个合理的方式是，使用雪碧图（Sprite），将多个连续的图片合并为一张，通过改变背景图位置来控制图片显示。
2.3 优化用户感知
2.3.1 滚动加载
微应用模块的展示形式为橱窗卡片组成的长列表（10个左右，后续需求迭代还会增加）。橱窗卡片作为基础的布局组件，承接了筛选区域、下钻功能、可视化组件的展示功能，如果在首屏一次加载太多，将会导致较大的渲染压力。
滚动加载是提升首屏渲染性能的很好方案，它的核心是判断目标元素（橱窗卡片）是否在可视区域范围内，当其不可见时，只需在卡片内容区渲染一个有默认高度的占位元素，同时也不必加载筛选区域组件，当用户滚动到该区域时，再渲染业务相关的内容。
如图所示，首屏只需渲染核心指标和目标监控两个橱窗卡片的内容，其余卡片只渲染一个占位元素，有效缓解浏览器的渲染压力。那么具体逻辑是怎么实现的呢？
通常有两种方式可判断元素是否在可视范围内：
1、监听scroll事件，获取目标元素（橱窗卡片）相对于视口的坐标，再判断其是否在可视区域内。该方法的缺点是，scroll事件密集触发，容易造成性能问题。
2、IntersectionObserver API，翻译为”交叉观察器“，可以自动"观察"元素是否可见，Chrome 51+ 支持。
这里我们采用第二种方案，初始状态设置内容区域不可见，当元素挂载完成后，创建io监听器，监听到卡片位于可视范围内，再加载对应组件，具体逻辑参考以下代码。
function WindowCard ({ title, filter, children }) {
const wcRef = useRef(null);
// 初始状态，默认设置内容区域不可见
const [visible, setVisible] = useState(!useObserver);
useEffect(() {
// 元素挂载后，创建io监听器
const io {
if (entries[0].intersectionRatio 0) return;
// 当元素位于可视区域范围内后，加载业务组件
setVisible(true);
// 业务组件加载后，断开监听
io.unobserve(wcRef.current);
});
io.observe(wcRef.current);
return () {
io.disconnect();
};
}, []);
return (
='window-card' ref={wcRef}>
// 省略head部分逻辑
='window-card-content'>
{visible ={{ height}
/div>
/div>
);
}
2.3.2 优化CLS指标
根据LightHouse统计数据，CLS指标得分值很低，其反映了在首屏页面加载时，出现了较大的布局偏移。
类似于核心指标卡片，在指标卡加载前，内容区域高度为0，而loading加载后，有一个200px的占位高度，真实的指标卡渲染出来后，高度变为322px，用户能够感觉到明显的抖动。
还有指标详情页中的场景，在指标卡loading阶段，占位高度为200px，而真实渲染的指标卡的高度为142px。假如用户在此时点击某个可点击区域，很容以造成误触，带来很差的用户体验。
诸如以上的场景，我们事先能够确定指标卡渲染出来的真实高度，可以提前将其固定。参照类似的方法，检查其他的页面，能够尽量避免页面首屏的抖动。
3、实战总结
通过抽取公共依赖和摇树优化，微应用的体积从5000多k减小到2000k以内，应用体验值从58分提升到65分。通过对长列表页面适配滚动加载，提升了页面的渲染效率；固定首屏指标卡等元素的高度，减少了页面布局偏移，从而保证页面稳定的显示效果；将用户高频使用页面（指标详情页）独立为微应用，直接将拖后腿的页面变成性能表现优秀的页面；资源预加载，充分利用了浏览器的空余资源，有效提高页面加载速度。应用的体验值，从65分提升到75分：
优化前：
优化后：
细分指标的表现都有了明显提升，以下为优化前后的对比数据：
本次优化的重点是提升商智C店首屏显示的效果，目标是将烛龙统计得分提升到体验良好的水平（75分及以上），基本完成了预定目标。因优化过程位于需求迭代的间隙，并不计划对系统架构及业务代码进行深度调整，因此还有些遗留工作放到了后续：如微应用的体积仍有进一步优化的空间、TBT指标得分虽有提升，但表现仍较差、某些组件交互动效卡顿等。
最后，期望本文的经验能给同样在做性能优化的小伙伴一些参考，文章的不足之处，可在评论区讨论。敬请期待后续移动端交互优化的文章。
作者：京东零售 郄鹏飞
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