前端黑科技：美團網頁首幀優化實踐

前言

自JavaScript誕生以來，前端技術發展很是迅速。移動端白屏優化是前端界面體驗的一個重要優化方向，Web 前端誕生了 SSR 、CSR、預渲染等技術。在美團支付的前端技術體系裏，經過預渲染提高網頁首幀優化，從而優化了白屏問題，提高用戶體驗，並造成了最佳實踐。

在前端渲染領域，主要有如下幾種方式可供選擇：

	CSR	預渲染	SSR	同構
優勢	不依賴數據FP 時間最快客戶端用戶體驗好內存數據共享	不依賴數據FCP 時間比 CSR 快客戶端用戶體驗好內存數據共享	SEO 友好首屏性能高，FMP 比 CSR 和預渲染快	SEO 友好首屏性能高，FMP 比 CSR 和預渲染快客戶端用戶體驗好內存數據共享客戶端與服務端代碼公用，開發效率高
缺點	SEO 不友好FCP 、FMP 慢	SEO 不友好FMP 慢	客戶端數據共享成本高模板維護成本高	Node 容易造成性能瓶頸

經過對比，同構方案集合 CSR 與 SSR 的優勢，能夠適用於大部分業務場景。但因爲在同構的系統架構中，鏈接先後端的 Node 中間層處於核心鏈路，系統可用性的瓶頸就依賴於 Node ，一旦做爲短板的 Node 掛了，整個服務都不可用。

結合到咱們團隊負責的支付業務場景裏，因爲支付業務追求極致的系統穩定性，服務不可用直接影響到客訴和資損，所以咱們採用瀏覽器端渲染的架構。在保證系統穩定性的前提下，還須要保障用戶體驗，因此採用了預渲染的方式。

那麼究竟什麼是預渲染呢？什麼是 FCP/FMP 呢？咱們先從最多見的 CSR 開始提及。

以 Vue 舉例，常見的 CSR 形式以下：

一切看似很美好。然而，做爲以用戶體驗爲首要目標的咱們發現了一個體驗問題：首屏白屏問題。

爲何會首屏白屏

瀏覽器渲染包含 HTML 解析、DOM 樹構建、CSSOM 構建、JavaScript 解析、佈局、繪製等等，大體以下圖所示：

要搞清楚爲何會有白屏，就須要利用這個理論基礎來對實際項目進行具體分析。經過 DevTools 進行分析：

• 等待 HTML 文檔返回，此時處於白屏狀態。
• 對 HTML 文檔解析完成後進行首屏渲染，由於項目中對 id="app加了灰色的背景色，所以呈現出灰屏。
• 進行文件加載、JS 解析等過程，致使界面長時間出於灰屏中。
• 當 Vue 實例觸發了 mounted 後，界面顯示出大致框架。
• 調用 API 獲取到時機業務數據後才能展現出最終的頁面內容。

由此得出結論，由於要等待文件加載、CSSOM 構建、JS 解析等過程，而這些過程比較耗時，致使用戶會長時間出於不可交互的首屏灰白屏狀態，從而給用戶一種網頁很「慢」的感受。那麼一個網頁太「慢」，會形成什麼影響呢？

「慢」的影響

Global Web Performance Matters for ecommerce的報告中指出：

• 57%的用戶更在意網頁在3秒內是否完成加載。
• 52%的在線用戶認爲網頁打開速度影響到他們對網站的忠實度。
• 每慢1秒形成頁面 PV 下降11%，用戶滿意度也隨之下降下降16%。
• 近半數移動用戶由於在10秒內仍未打開頁面從而放棄。

咱們團隊主要負責美團支付相關的業務，若是網站太慢會影響用戶的支付體驗，會形成客訴或資損。既然網站太「慢」會形成如此重要的影響，那要如何優化呢？

優化思路

在User-centric Performance Metrics一文中，共提到了4個頁面渲染的關鍵指標：

基於這個理論基礎，再回過頭來看看以前項目的實際表現：

可見在 FP 的灰白屏界面停留了很長時間，用戶不清楚網站是否有在正常加載，用戶體驗不好。

試想：若是咱們能夠將 FCP 或 FMP 完整的 HTML 文檔提早到 FP 時機預渲染，用戶看到頁面框架，能感覺到頁面正在加載而不是冷冰冰的灰白屏，那麼用戶更願意等待頁面加載完成，從而下降了流失率。而且這種改觀在弱網環境下更明顯。

經過對比 FP、FCP、FMP 這三個時期 DOM 的差別，發現區別在於：

• FP：僅有一個 div 根節點。
• FCP：包含頁面的基本框架，但沒有數據內容。
• FMP：包含頁面全部元素及數據。

仍然以 Vue 爲例， 在其生命週期中，mounted 對應的是 FCP，updated 對應的是 FMP。那麼具體應該使用哪一個生命週期的 HTML 結構呢？

	mounted (FCP)	updated (FMP)
缺點	只是視覺體驗將 FCP 提早，實際的 TTI 時間變化不大	構建時須要獲取數據，編譯速度慢構建時與運行時的數據存在差別性有複雜交互的頁面，仍需等待，實際的 TTI 時間變化不大
優勢	不受數據影響，編譯速度快	首屏體驗好對於純展現類型的頁面，FP 與 TTI 時間近乎一致

經過以上的對比，最終選擇在 mounted 時觸發構建時預渲染。因爲咱們採用的是 CSR 的架構，沒有 Node 做爲中間層，所以要實現 DOM 內容的預渲染，就須要在項目構建編譯時完成對原始模板的更新替換。

至此，咱們明確了構建時預渲染的大致方案。

構建時預渲染方案

構建時預渲染流程：

配置讀取

因爲 SPA 能夠由多個路由構成，須要根據業務場景決定哪些路由須要用到預渲染。所以這裏的配置文件主要是用於告知編譯器須要進行預渲染的路由。

在咱們的系統架構裏，腳手架是基於 Webpack 自研的，在此基礎上能夠自定義自動化構建任務和配置。

觸發構建

項目中主要是使用 TypeScript，利用 TS 的裝飾器，咱們封裝了統一的預渲染構建的鉤子方法，從而只用一行代碼便可完成構建時預渲染的觸發。

裝飾器：

使用：

構建編譯

從流程圖上，須要在發佈機上啓動模擬的瀏覽器環境，並經過預渲染的事件鉤子獲取當前的頁面內容，生成最終的 HTML 文件。

因爲咱們在預渲染上的嘗試比較早，當時尚未 Headless Chrome 、 Puppeteer、Prerender SPA Plugin等，所以在選型上使用的是 phantomjs-prebuilt（Prerender SPA Plugin 早期版本也是基於 phantomjs-prebuilt 實現的）。

經過 phantom 提供的 API 可得到當前 HTML，示例以下：

爲了提升構建效率，並行對配置的多個頁面或路由進行預渲染構建，保證在 5S 內便可完成構建，流程圖以下：

方案優化

理想很豐滿，現實很骨感。在實際投產中，構建時預渲染方案遇到了一個問題。

咱們梳理一下簡化後的項目上線過程：

開發 -> 編譯 -> 上線

假設本次修改了靜態文件中的一個 JS 文件，這個文件會經過 CDN 方式在 HTML 裏引用，那麼最終在 HTML 文檔中的引用方式是 <script src="http://cdn.com/index.js"></script>。然而因爲項目尚未上線，因此其實經過完整 URL 的方式是獲取不到這個文件的；而預渲染的構建又是在上線動做以前，因此問題就產生了：

構建時預渲染沒法正常獲取文件，致使編譯報錯

怎麼辦？

請求劫持

由於在作預渲染時，咱們使用啓動了一個模擬的瀏覽器環境，根據 phantom 提供的 API，能夠對發出的請求加以劫持，將獲取 CDN 文件的請求劫持到本地，從而在根本上解決了這個問題。示例代碼以下：

構建時預渲染研發流程及效果

最終，構建時預渲染研發流程以下：

開發階段：

• 經過 TypeScript 的裝飾器單行引入預渲染構建觸發的方法。
• 發佈前修改編譯構建的配置文件。

發佈階段：

• 先進行常規的項目構建。
• 如有預渲染相關配置，則觸發預渲染構建。
• 經過預渲染獲得最終的文件，並完成發佈上線動做。

完整的用戶請求路徑以下：

經過構建時預渲染在項目中的使用，FCP 的時間相比以前減小了 75%。

做者簡介

寒陽，美團資深研發工程師，多年前端研發經歷，負責美團支付錢包團隊和美團支付前端基礎技術。

招聘信息

咱們美團金融服務平臺大前端研發組在高速成長中，咱們歡迎更多優秀的 Web 前端研發工程師加入，感興趣的朋友能夠將簡歷發送到郵箱：shanghanyang@meituan.com。