高效快速地加载 AngularJS 视图｜TW洞见

Posted 2021-04-26 思特沃克

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文章作者、部分图片来自ThoughtWorks：陈计节。

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当AngularJS应用程序变大时，很多问题就开始显现出来了，比如多层级视图的加载问题。如果在子视图显示之前没有预加载，则可能在需要展示时发生视觉闪烁的情况。这种问题在网络缓慢，或者服务器使用较慢的https连接时更容易出现。

本文将讨论更高效加载AngularJS视图的系统方法。

AngularJS 视图一般原理

AngularJS视图也并不是什么特别神奇的技术，在其内部就是按普通的directive来处理的。也就是说，当一个位置需要显示view时，AngularJS会尝试使用某种方法获得其html模板文件的具体内容，包装成directive，执行directive的标准流程，最后添加到页面上。

回想一下，directive本身是不是正好也支持templateUrl属性？这就与view技术衔接上了。

这样说来，是不是视图模板也可以使用行内DOM甚至是字符串字面量值了呢？答案是肯定的！我们本来就可以使用一段行内DOM来作为view的模板。例如：

当然，作为一个大型的AngularJS应用程序，将所有view都放在字符串值里，或者行内DOM里是不太现实的，我们希望可以使用多个小的HTML文件来作为子模板。这样，虽然整个应用很大，但每个子模板的文件并不大，一般都是几KB的小文件，当用户点击到指定位置，需要时使用对应界面的模板时再去加载，也就显著提高了效率。

我们可以用下图来表示“行内DOM”与“多个子模板文件”的性能对比：

AngularJS 对视图加载的优化

上面提到了“多个子模板文件”的模板组织方式，这本是一件很平常、很自然的工作方式而已。也正是因此，才让人们感觉AngularJS工作方式与自己的期望的一致：因为在没有使用AngularJS之前，人们在开发一个 Web应用时，页面就是这样一个个组织的。

即使在以前，我们在提到性能的时候，自然会想到“缓存”。在以前，页面与页面之间的跳转使得每个页面都是相互独立的单位，因此页面内容的缓存只能有赖于浏览器了。而今，AngularJS让所有页面子模板都在“单页应用”中加载，于是，我们在这个单页面应用内便获得了缓存页面内容的机会。

AngularJS中内建了缓存机制templateCache：只要已经加载过某个页面子模板，就会在templateCahce中缓存起来，下次从服务器加载页面模板之前，先检查templateCache，如果已有缓存则不需要从服务器上加载，直接使用。

AngularJS中内建了templateCache 机制之后，加载视图的过程变得高效而轻松，Web应用本身，以及开发者都不需要关心这一过程。不过，即使有页面内的templateCache，页面模板在初次使用时还是需要从服务器加载，因此偶尔能见到一些视觉闪烁的情况，比如标签切换、页面跳转等。

对AngularJS templateCache的优化

作为一种优化手段，我们很自然能想到，既然页面模板文件加载过一次之后，再次加载时直接从 templateCache 读取就能提高性能。如果在应用启动之初templateCache中就有了所有页面的缓存，也就根本不需要服务器了，那么在页面需要显示时，也就基本不需要加载时间了。图可以变成这样：

要实现这一目标，只需要在发布应用之前，构建额外的templates.js文件，在其中将所有的页面模板读取出来并提前put到templateCache中，再将形成的templates.js嵌入到应用中，即可在Web应用启动时就拥有所有页面模板内容的缓存版本了。

不过，对于大型AngularJS Web应用来说，我们很快发现一个问题：这个templates.js文件本身的体积迅速大了起来，又会引发新的性能问题。

为此，我们可以使用另一个已有的经验：“异步加载”。有了异步加载的支持，在加载templates.js的请求还没有完成之前，可以“降级”使用AngularJS内建的机制，而一旦templates.js加载完成，就立即拥有了所有模板的缓存。

理想中，templateCache最好能达到最佳的性能表现，但实际应用中，如果不加优化，templates.js文件本身的体积会令这种优化打折扣，而加上异步加载 templates.js和降级到逐个加载单个htm模板文件之后，又有了一些改善。

浏览器缓存

现在再来讨论一下浏览器缓存，可以结合上一节的templates.js一起来讨论了。浏览器缓存是浏览器里内置的一种缓存功能，当服务器正确配置了对htm和js文件的缓存支持时，浏览器将按指示缓存这些文件。无论是一个个htm模板，还是templates.js，都可能被缓存。

也就是说，只要在服务器上正确配置，那么上一节所述的“异步templates.js”，以及“降级的多个htm模板文件”都可以被浏览器缓存。这样，我们将加载htm模板文件和templates.js的需求都减少到第一次使用应用之时。

但在服务器上配置缓存也需要谨慎，如果配置不当，就会出现当服务器上文件已经更新，但客户端浏览器仍在使用老的缓存版本的问题。由于AngularJS应用使用绑定表达式显示界面，因此如果程序已经更新，而视图还是老版本，那么绑定表达式很可能失效。这种情况下，轻则局部界面错乱，重则整个Web应用完全无法使用。

浏览器缓存原本是一个“杀手锏”，不管是只使用单个模板文件，还是使用templateCache，浏览器缓存都可以极大地改善其性能效果。但一旦缓存配置不当致使客户端浏览器里使用了错误的版本，就直接导致应用错误，更不谈性能表现了。

要处理缓存问题也有成熟的经验可供借鉴：也就是在文件名上使用版本号，每次需要更新文件内容时，同时更改版本号，那么整个文件名也就发生变化，也就不会发生缓存版本错误问题。结合上面的论述，我们在templates.js上添加上版本号，另一方面配置AngularJS，在加载单个htm模板文件时，也会在请求上附上版本号，即可解决这一问题。当然，我们希望在开发时，标记要使用的视图模板时，不需要指定这个需要经常变化的版本号，从而最大程度地保障开发体验，并将维护成本降到最低。

总结

上面讨论了AngularJS视图各种可能的方式，分别实施的方法，以及其性能表现差异。主要值得关注的是经优化的templateCache机制，以及结合浏览器缓存的templateCache方法。总结来说，可以形成这样一个更直观的图形：

经过一番努力，最终我们能够达到这样的结果：

1. 在应用里添加仅在生产环境才生效的策略：支持在加载视图模板文件时在文件名中添加版本号（从页面中templates.js的文件路径中分析版本号）；

2. 开发时不需要经过改变；

3. 发布时预读取所有模板的内容，并生成带版本号的templates.js，嵌入应用页面中；

4. 在服务器上配置所有htm模板文件及templates.js的缓存策略为“允许缓存”；

5. 用户首次使用应用时，集中所有网络带宽加载AngularJS基础脚；本，以及应用程序业务逻辑系统，令应用程序尽早能够使用；此时应用使用htm模板文件作为视图模板；

6. 异步加载templates.js；加载完成之后应用开始使用页面内模板缓存；

7. 用户再次使用应用时，从浏览器缓存中加载templates.js；

8. 再次发布应用时，修改templates.js 文件名中的版本号，嵌入页面中。

所以，在首次用户使用应用时，其网络加载图形就像这样：

最先加载的是应用程序AngularJS框架本身，以及业务逻辑，这时候应用已经可用；此时再异步去加载templates.js文件。事实上，上面的图形即是我们实际项目中的状况，具体实现在这里就不贴了，也欢迎读者一起探讨更多的可能性。

从本文的讨论中不难看出，只要通过各种方法，好好管理浏览器的加载行为，形成一个系统方法，便能令视图加载的性能表现变得更好。

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