Treebo网站的React与Preact PWA性能分析报告（上）
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Treebo网站的React与Preact PWA性能分析报告（上）相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
编者按：本文由eJayYoung在众成翻译平台上翻译。
Treebo是一家印度家喻户晓的经济型连锁酒店，在旅游业中占据了价值200亿美元的市场。他们最近开发了一个新的渐进式应用(PWA)作为默认的移动端体验，最开始使用React,但最后在生产环境转向了Preact。
对比之前的移动端可以看到，新版本在首屏渲染时间上提升了 70%，初始交互时间减少了 31%。大部分用户在3G环境下使用自己的移动设备只需不到4s即可浏览完整内容。使用WebPageTest模拟印度超慢的3G网络也只需要不到5s。
从React迁移到Preact也使初始交互时间缩短了15%。你可以打开Treebo.com完整体验一下，但是今天我们想深入探讨分析这个PWA的过程中的一些技术实现。
这就是Treebo 新版的PWA
1. 性能优化之旅
1.1 老版移动端
老版的Treebo移动端是基于Django框架搭建的。用户在跳转页面时必须等待服务端请求。这个版本的首屏渲染时间为1.5s，首屏完整渲染时间为5.9s，初始交互时间为6.5s。
1.2 基础的React单页应用
它们第一次迭代重构Treebo是用React和简单的webpack来构建一个单页应用。
你可以看下之前写的代码。这导致生成了简单(巨大)的javascript和CSS包(bundles)。
/* webpack.js */
entry: {
main: './client/index.js',
},
output: {
path: path.resolve('./build/client'),
filename: 'js/[name].[chunkhash:8].js',
},
module: {
rules: [
{ test: /\.js$/, exclude: /node_modules/, use: ['babel-loader'] },
{ test: /\.css$/, loader: ExtractTextPlugin.extract({ fallback: ['style-loader'], use: ['css-loader'] }) },
],
}
new ExtractTextPlugin('css/[name].[contenthash:8].css'),
这次版本的首屏渲染时间为4.8s，初始交互时间大约5.6s，完整的首屏图片加载时间在7.2s。
1.3服务端渲染（SSR）
接着，他们着手优化首屏渲染时间，所以他们尝试了服务端渲染。有一点值得注意，服务端渲染并不是没有副作用。它优化的同时也会消耗其他性能。
使用服务端渲染,你服务端给浏览器的返回就是你即将重绘页面的html，这样浏览器可以不需要等待所有Javascript加载和执行才能渲染页面。
Treebo使用React的renderToString()将组件渲染为一段HTML字符串，并在应用初始化的时候注入state。
// reactMiddleware.js
const serverRenderedHtml = async (req, res, renderProps) => {
const store = configureStore();
//call, wait, and set api responses into redux store's state (ghub.io/redux-connect)
await loadOnServer({ ...renderProps, store });
//render the html template
const template = html(
renderToString(
<Provider store={store} key="provider">
<ReduxAsyncConnect {...renderProps} />
</Provider>,
),
store.getState(),
);
res.send(template);
};
const html = (app, initialState) => `
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<link rel="stylesheet" href="${assets.main.css}">
</head>
<body>
<div id="root">${app}</div>
<script>window.__INITIAL_STATE__ = ${JSON.stringify(initialState)}</script>
<script " style="border: 0px;">${assets.main.js}"></script>
</body>
</html>
`;
在Treebo的例子中，使用服务端渲染，首屏渲染时间减少到1.1s，首屏完整渲染时间减少到2.4s - 这提高了用户在页面加载速度的感知，他们可以更提前获取内容，而且在测试中显示在SEO也略微改善。但是缺点就是在初始交互时间有糟糕的影响。
尽管用户可以看到网站内容，但是当初始化加载javascript时主线程被阻塞了，并且就堵在那里。
使用SSR，浏览器需要比之前请求处理更大的HTMl负载，并且接着请求，解析／编译，执行Javascript。虽然这样高效的做了更多工作。
但这意味着第一次交互时间需要6.6s，反而不如之前了。
SSR也可以通过锁定下游设备的主线程来缩短TTI。(译者注：Transmission Time Interval传输时间间隔)
1.4 基于路由的代码分割和按需加载
接下来Treebo要做的就是按需加载，可以减少初始交互时间。
按需加载目的在于给一个路由页面的交互提供其所需要的最少代码，通过code-splitting将路由分割成按需加载的“块”。这样让加载的资源更接近于开发者写的模块粒度。
他们在这块的做法是，把他们的第三方依赖库，Webpack runtime manifests，和他们的路由分割成单独的块。(译者注：需要理解webpack 的 runtime 和 manifest，可以点进来看看)
// reactMiddleware.js
//add the webpackManifest and vendor script files to your html
<body>
<div id="root">${app}</div>
<script>window.__INITIAL_STATE__ = ${JSON.stringify(initialState)}</script>
<script src="${assets.webpackManifest.js}"></script>
<script src="${assets.vendor.js}"></script>
<script src="${assets.main.js}"></script>
</body>
// vendor.js
import 'redux-pack';
import 'redux-segment';
import 'redux-thunk';
import 'redux';
// import other external dependencies
// webpack.js
entry: {
main: './client/index.js',
vendor: './client/vendor.js',
},
new webpack.optimize.CommonsChunkPlugin({
names: ['vendor', 'webpackManifest'],
minChunks: Infinity,
}),
// routes.js
<Route
name="landing"
path="/"
getComponent={
(_, cb) => import('./views/LandingPage/LandingPage' /* webpackChunkName: 'landing' */)
.then((module) => cb(null, module.default))
.catch((error) => cb(error, null))
}
>
</Route>
// webpack.js
//extract css from all the split chunks into main.hash.css
new ExtractTextPlugin({
filename: 'css/[name].[contenthash:8].css',
allChunks: true,
}),
这直接将初始交互时间减少到4.8s了。帅呆了！
唯一不够理想的是需要在初始化的bundles被执行完才会开始下载当前页面的Javascript。
但它至少在体验上提升了不少。对于按需加载，代码分割和这次体验的提升，他们做了一些更隐性的改进。他们通过webpack 的import方法调用React Router声明支持的getComponent来异步加载到各个模块中。(译者注：想了解getComponent可以点进来)
1.5 PRPL性能模式
按需加载对于代码更颗粒化的运行和缓存是非常赞的第一步。Treebo想再优化，并在PRPL 模式上找到了灵感。
PRPL是一种用于结构化和提供 Progressive Web App (PWA) 的模式，该模式强调应用交付和启动的性能。
它代表：
推送 - 为初始网址路由推送关键资源。
渲染 - 渲染初始路由。
预缓存 - 预缓存剩余路由。
延迟加载 - 延迟加载并按需创建剩余路由。
Jimmy Moon做的一份PRPL的结构图
“推送”部分推荐给服务器/浏览器组合设计一个离散的结构，以便在优化缓存的同时，支持HTTP/2传递给浏览器首屏光速渲染所需的资源。这些资源的传递可以通过<link ref="preload">或者HTTP/2 Push来高效完成。
Treebo选择使用<link rel=”preload” />加载当前路由模块。当初始模块执行完后，webpack回调获取当前路由，当前路由模块已经在缓存中了，这样就减少初始交互时间。所以现在初始交互时间在4.6s时就开始了。
使用preload唯一不好的就是它并没有支持跨浏览器。目前，Safari已经支持link rel preload特性。我希望今年它会持续落实。目前Firefox也正在落实进行中。
1.6 HTML流
使用renderToString()的缺点之一是它是异步的，这会成为React项目中服务端渲染的性能瓶颈。服务器直到全部HTML被创建后才会发送
请求。当web服务器输出网站内容时，浏览器会在全部请求完成之前渲染页面给用户。类似react-dom-stream这样的项目可以对此有所帮助。
为了提高他们的app感知性能，并引入一种渐进式渲染的感觉，Treebo使用了HTML流。他们会优先输出那些带有link rel preload的头部标签，这样可以预加载CSS和Javascript。然后再执行服务端渲染，并把剩下的资源发送给浏览器。
这样做的好处是资源比之前更早开始下载，将首屏渲染时间降低到0.9s，初始交互时间降低到4.4s。app始终保持在4.9/5秒的节点才开始交互。
缺点是它在客户端和服务器之间连接会保持一段时间，如果遇到稍长点的延迟时间，可能会出现问题。 针对HTML流，Treebo将传输内容定义成预加载模块，主内容模块和将要加载的模块。 所有这些都被插入到页面中。 就像这样：
// html.js
earlyChunk(route) {
return `
<!doctype html>
<html lang="en">
<head>
<link rel="stylesheet" href="${assets.main.css}">
<link rel="preload" as="script" href="${assets.webpackManifest.js}">
<link rel="preload" as="script" href="${assets.vendor.js}">
<link rel="preload" as="script" href="${assets.main.js}">
${!assets[route.name] ? '' : `<link rel="preload" as="script" href="${assets[route.name].js}">`}
</head>`;
},
lateChunk(app, head, initialState) {
return `
<body>
<div id="root">${app}</div>
<script>window.__INITIAL_STATE__ = ${JSON.stringify(initialState)}</script>
<script " style="border: 0px;">${assets.webpackManifest.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.vendor.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.main.js}"></script>
</body>
</html>
`;
},
// reactMiddleware.js
const serverRenderedChunks = async (req, res, renderProps) => {
const route = renderProps.routes[renderProps.routes.length - 1];
const store = configureStore();
//set the content type since you're streaming the response
res.set('Content-Type', 'text/html');
//flush the head with css & js resource tags first so the download starts immediately
const earlyChunk = html.earlyChunk(route);
res.write(earlyChunk);
res.flush();
//call & wait for api's response, set them into state
await loadOnServer({ ...renderProps, store });
//flush the rest of the body once app the server side rendered
const lateChunk = html.lateChunk(
renderToString(
<Provider store={store} key="provider">
<ReduxAsyncConnect {...renderProps} />
</Provider>,
),
Helmet.renderStatic(),
store.getState(),
route,
);
res.write(lateChunk);
res.flush();
//let client know the response has ended
res.end();
};
对于所有不同的脚本标签，预加载模块已经获取到它们的rel=preload声明。将要加载的模块则获取了服务端返回的html和其他包含state的内容，或者正在使用已经加载的Javascript。
1.7 内联对应路径CSS
CSS样式表会阻塞页面的渲染。页面会在浏览器发起请求，接收，下载，并且解析你的样式表之前保持空白。通过减少浏览器需要加载的CSS数量，并把对应路径样式内联到页面中，这样就减少了一个HTTP请求，页面就可以更快的渲染。
Treebo在当前路由支持了内联对应路径的样式，并在DOMContentLoaded时使用loadCSS异步加载剩余的CSS。
这消除了<link>标签对对应路径页面渲染的阻塞，并加入了少量的核心CSS，将首屏渲染时间减少至0.4s。
// fragments.js
import assetsManifest from '../../build/client/assetsManifest.json';
//read the styles into an assets object during server startup
export const assets = Object.keys(assetsManifest)
.reduce((o, entry) => ({
...o,
[entry]: {
...assetsManifest[entry],
styles: assetsManifest[entry].css ? fs.readFileSync(`build/client/css/${assetsManifest[entry].css.split('/').pop()}`, 'utf8') : undefined,
},
}), {});
export const scripts = {
//loadCSS by filamentgroup
loadCSS: 'var loadCSS=function(e,n,t){func...',
loadRemainingCSS(route) {
return Object.keys(assetsManifest)
.filter((entry) => assetsManifest[entry].css && entry !== route.name && entry !== 'main')
.reduce((s, entry) => `${s}loadCSS("${assetsManifest[entry].css}");`, this.loadCSS);
},
};
// html.js
//use the assets object to inline styles into your lateChunk template generation logic during runtime
lateChunk(route) {
return `
<style>${assets.main.styles}</style>
<style>${assets[route.name].styles}</style>
</head>
<body>
<div id="root">${app}</div>
<script>window.__INITIAL_STATE__ = ${JSON.stringify(initialState)}</script>
<script " style="border: 0px;">${assets.webpackManifest.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.vendor.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.main.js}"></script>
<script>${scripts.loadRemainingCSS(route)}</script>
</body>
</html>
`;
},
// webpack.client.js
//replace ExtractTextPlugin with ExtractCssChunks from 'extract-css-chunks-webpack-plugin'
module: {
rules: isProd ? [
{ test: /\.js$/, exclude: /node_modules/, use: ['babel-loader'] },
{ test: /\.css$/, loader: ExtractCssChunks.extract({ use: [{ loader: 'css-loader', options: { importLoaders: 1 } }, 'postcss-loader'] }) },
//...
plugins: [
new ExtractCssChunks('css/[name].[contenthash:8].css'),
//this generates a css chunk alongside the js chunk for each dynamic import() call (route-split path in our case) for eg,
//main.hash.js, main.hash.css
//landing.hash.js, landing.hash.css
//cities.hash.js, cities.hash.css
//the landing.hash.css and cities.hash.css will contain the css rules for their respective chunks
//but will also contain shared rules between them like button, grid, typography css and so on
//to extract these shared rules to the main.hash.css use the CommonsChunkPlugin
//bonus: this also extracts the common js code shared between landing.hash.js and cities.hash.js into main.hash.js
new webpack.optimize.CommonsChunkPlugin({
children: true,
minChunks: 2,
}),
//use the assets-webpack-plugin to get a manifest of all the generated files
new AssetsPlugin({
filename: 'assetsManifest.json',
path: path.resolve('./build/client'),
prettyPrint: true,
}),
//...
// html.js
//use the assets object to inline styles into your lateChunk template generation logic during runtime
lateChunk(route) {
return `
<style>${assets.main.styles}</style>
<style>${assets[route.name].styles}</style>
</head>
<body>
<div id="root">${app}</div>
<script>window.__INITIAL_STATE__ = ${JSON.stringify(initialState)}</script>
<script " style="border: 0px;">${assets.webpackManifest.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.vendor.js}"></script>
<script " style="border: 0px;">${assets.main.js}"></script>
<script>${scripts.loadRemainingCSS(route)}</script>
</body>
</html>
`;
},
// webpack.client.js
//replace ExtractTextPlugin with ExtractCssChunks from 'extract-css-chunks-webpack-plugin'
module: {
rules: isProd ? [
{ test: /\.js$/, exclude: /node_modules/, use: ['babel-loader'] },
{ test: /\.css$/, loader: ExtractCssChunks.extract({ use: [{ loader: 'css-loader', options: { importLoaders: 1 } }, 'postcss-loader'] }) },
//...
plugins: [
new ExtractCssChunks('css/[name].[contenthash:8].css'),
//this generates a css chunk alongside the js chunk for each dynamic import() call (route-split path in our case) for eg,
//main.hash.js, main.hash.css
//landing.hash.js, landing.hash.css
//cities.hash.js, cities.hash.css
//the landing.hash.css and cities.hash.css will contain the css rules for their respective chunks
//but will also contain shared rules between them like button, grid, typography css and so on
//to extract these shared rules to the main.hash.css use the CommonsChunkPlugin
//bonus: this also extracts the common js code shared between landing.hash.js and cities.hash.js into main.hash.js
new webpack.optimize.CommonsChunkPlugin({
children: true,
minChunks: 2,
}),
//use the assets-webpack-plugin to get a manifest of all the generated files
new AssetsPlugin({
filename: 'assetsManifest.json',
path: path.resolve('./build/client'),
prettyPrint: true,
}),
//...
缺点就是首屏渲染时间稍微增加到4.6s，因为内联样式使加载资源更大，并且在Javascript执行之前解析也需要时间。
1.8 离线静态资源缓存
Service Worker是一种可编程网络代理，让你能够控制页面所发送网络请求的处理方式。
Treebo添加了Service Worker以支持静态资源以及自定义离线页面的缓存。下面我可以看到Service Worker的注册和他们如何使用sw-precache-webpack-plugin来缓存资源。
// fragments.js
// register the service worker after the onload event to prevent
// bandwidth resource contention during the main and vendor js downloads
export const scripts = {
serviceWorker:
`"serviceWorker" in window.navigator && window.addEventListener("load", function() {
window.navigator.serviceWorker.register("/serviceWorker.js")
.then(function(r) {
console.log("ServiceWorker registration successful with scope: ", r.scope)
}).catch(function(e) {
console.error("ServiceWorker registration failed: ", e)
})
});`,
};
// html.js
<script src="${assets.webpackManifest.js}"></script>
<script src="${assets.vendor.js}"></script>
<script src="${assets.main.js}"></script>
<script>${scripts.loadRemainingCSS(route)}</script>
//add the serviceWorker script to your html template
<script>${scripts.serviceWorker}</script>
// server.js
//serve it at the root level scope
app.use('/serviceWorker.js', express.static('build/client/serviceWorker.js'));
// webpack.js
new SWPrecacheWebpackPlugin({
cacheId: 'app-name',
filename: 'serviceWorker.js',
staticFileGlobsIgnorePatterns: [/\.map$/, /manifest/i],
dontCacheBustUrlsMatching: /./,
minify: true,
}),
缓存静态资源（比如CSS和Javascript包）意味着页面在反复访问时可以立即从硬盘缓存中加载，而不是需要每次都请求服务器。关于硬盘缓存命中率，硬盘定义的缓存头可以产生同样的效果，但是Service Worker给我们提供了离线支持。
在缓存Javascript时，Service Worker使用了缓存API(如我们在JavaScript 性能入门一文中提到的)，使得Treebo在V8的代码缓存中也有不俗的优先选择，这样Treebo在反复访问时的启动节省了一点时间。
接下来，Treebo想尝试减少他们第三方插件包的大小和JS的执行时间，于是他们在生产环境将React换成了Preact。
1.9 Preact替换React
Preact是一个跟React同样使用ES2015 API，精简到3KB的替代方案。它旨在提供高性能渲染，并且与React生态系统的其余部分（如Redux）配合使用（preact-compat）。
Preact精简的部分在于删除了合成事件(Synthetic Events)和PropType验证。 另外它还包含：
虚拟DOM(Virtual DOM)和真实DOM的对比
支持class和for的props
在render方法中传入了(props, state)
使用标准浏览器事件
完全支持异步渲染
SubTree默认无效
在很多PWA应用中，替换成Preact可以让应用减小JS包的大小，并且缩短了Javascript初始化时间。最近发布的PWA，例如Lyft， Uber和 Housing.com都在生产环境使用了Preact。
注意：如果你的项目是React开发的，并且你想换成Preact？ 理想情况下，您应该使用preact和preact-compat来进行开发，生产和测试。 这可以让你在早期发现任何交互操作性错误。 如果你只想在Webpack中仅使用别名preact和preact-compat生成构建（例如，如果你最开始使用Enzyme），请确保在部署到服务器之前彻底测试一切正常工作。
在Treebo的案例中，转换成Preact让他们的第三方包大小直接从140kb降到100kb。当然，全都是gzip之后的。这让Treebo成功的在目标移动设备将初始交互时间从4.6s降低到3.9s。
你可以在你的Webpack里面配置alias，react对应preact-compat,react-dom也对应preact-compat。
// webpack.js
resolve: {
alias: {
react: 'preact-compat',
'react-dom': 'preact-compat',
},
},
这种方法的缺点是，需要兼容其他配套方案，这样Preact才能在他们想使用的React生态的各部分中同样工作
如果你正在使用React，Preact对于95%的案例来说都是最合适的选择；对于另外那5%，你可能需要给那些尚未考虑的边缘案例提交bug。
注意：由于WebPageTest目前还不支持测试印度真实的Moto G4s，性能测试是在“孟买 - EC2 - Chrome - 仿真摩托罗拉G（第4代） - 3GSlow - 手机”设置下运行的。 如果你想看看这些记录，可以在这里找到它们。
1.10 加载占位图
“加载占位图本质上是内容逐渐加载的一个空白页面。”
Treebo想使用预览组件(类似给每个组件添加加载占位图)来加载占位。这个方法的本质就是给所有基础组件(文本，图片等)添加一个预览组件，这样一旦组件所需的数据源还没加载出来，就会显示组件对应的预览组件。
例如，你正在上面这个列表中看到的酒店名称，城市名称，价格等内容，他们使用排版组件类似,添加两个额外的prop，preview和previewStyle来实现。
// Text.js
<Text
preview={!hotel.name}
previewStyle={{width: 80%}}
>
{hotel.name}
</Text>
基本上，如果hotel.name不存在，则组件会将背景更改为灰色，并根据传递的previewStyle设置宽度和其他样式（如果没有预览样式传递，则默认为100％）。
// text.css
.text {
font-size: 1.2rem;
color: var(--color-secondary);
&--preview {
opacity: 0.1;
height: 13px;
width: 100%;
background: var(--color-secondary);
}
@media (--medium-screen) {
font-size: 1.4rem;
&--preview {
height: 16px;
}
}
}
// Text.js
import React, { PropTypes } from 'react';
import cn from 'classnames';
const Text = ({
className,
tag,
preview,
previewStyle,
children,
...props
}) =>
React.createElement(tag, {
style: preview ? previewStyle : {},
className: cn('text', {
'text--preview': preview,
}, className),
...props,
}, children);
Text.propTypes = {
className: PropTypes.string,
tag: PropTypes.string.isRequired,
preview: PropTypes.bool.isRequired,
previewStyle: PropTypes.object,
children: PropTypes.node,
};
Text.defaultProps = {
tag: 'p',
preview: false,
};
export default Text;
Treebo喜欢这种方法是因为，切换到预览模式的逻辑与实际展示的数据无关，这样看起来更灵活。当你在浏览“包含xx所有税”部分时，它就只是静态文字，在开始时可能正常显示，但是当api调用时，价格仍在加载，就会让用户感觉很困惑。
所以为了在剩下的ui中把静态文字“包含xx所有税”展示在预览模式，他们使用价格本身作为逻辑判断。
// TextPreview.js
<Text preview={!price.sellingPrice}>
Incl. of all taxes
</Text>
这样当价格还在加载时，你会获取到预览的界面，一旦api接口返回成功，你就可以看到展示的数据了。
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以上是关于Treebo网站的React与Preact PWA性能分析报告（上）的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
前端每周清单: iOS 11 Viewport 解析，Preact PWA 性能优化案例