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通天塔是京東內部的一個快速搭建活動頁面的平臺，用戶可以通過在可視化平臺上選擇需要的模板及配置對應數據，來生成對應的原生、H5及PC活動頁面。模板樣式豐富，操作靈活，在京東被大量使用，用戶流量也呈現出了非常迅猛的增長。但隨著項目的迭代，功能越來越復雜，模板越來越多，前端和Node中間層性能問題也逐漸暴露出來，其中，前端首屏加載時間TP75性能要大于2秒，而Node中間層單核QPS相較其他應用也較低。為了提升用戶體驗，同時提高系統的吞吐率，在2019年下半年我們通過對現有通天塔H5項目進行一次全盤分析，做了一次全方位的性能優化。 綜合性能提升超過30% 通天塔H5是以React SSR為基礎進行架構的，首屏頁面在Node中間層進行數據請求及渲染，分頁和其他異步請求在客戶端請求網關接口并渲染，靜態資源托管在CDN，如圖1所示。

圖1：通天塔H5請求流程基于以上架構，經過2019年下半年的優化，通天塔H5前端首屏加載性能和Node中間層渲染性能都得到了極大提升。

首屏加載性能首屏加載耗時，TP75從原來的2.47秒減小到了1.58秒，性能提升約36.03%。圖2所示為優化前后以周為維度的首屏TP75加載時長。

圖2：首屏TP75加載時間此處首屏加載時長，指用戶打開頁面到首屏第一張圖片請求完成所經歷的時間。橫坐標代表第幾周，01代表今年第一周(2020/01/06 ~ 2020/01/12)，52代表去年最后一周(2019/12/23 ~ 2019/12/29)。

服務器性能通過對服務器進行壓測，在相同QPS維度下，CPU從原來的29.52%降低至20.5%，CPU使用率相比之前降低了30.5%

圖3：同QPS下CPU利用率 線上性能分析 在進行優化前，需要先采集當前線上數據，了解服務目前的性能情況，我們主要通過以下方式對項目的性能進行分析及監控。

Performance API

Performance API是ECMAScript5才引入的，精度可達到1毫秒的千分之一，目前主流瀏覽器基本都已經支持performance對象。通過performance.timing對象，可以拿到瀏覽器處理網頁各個階段的耗時。通過performance.getEntries方法，可以獲取js, css, 圖片及ajax在內的所有請求的耗時信息。我們基于Performance API，封裝了一個前端測速模塊，該模塊在頁面加載完成后將所需性能數據上報至服務器，之后可以在可視化平臺上進行數據的展示及分析。

Chrome Devtools

Chrome Devtools是前端調試及性能分析常用的工具，通過該工具，可以查看頁面資源加載情況，所加載CSS、JS及圖片的大小，還可以通過Performance面板，查看頁面渲染繪制和Script執行情況。

v8-profiler

通天塔H5是基于React SSR架構的，頁面首屏在Node中間層請求數據并渲染，所以除純前端的監控及分析，還需對Node層進行性能分析及優化。在Node層性能分析中，我們主要通過v8-profiler模塊進行性能分析。在本地或測試環境下新增兩個路由:

const profiler = require('v8-profiler');


router.get('/profiler/start', (req, res) => {
   //Start Profiling
   profiler.startProfiling('CPU profile');
   res.end('profile start');
});


router.get('profiler/end', (req, res) => {
   const profile = profiler.stopProfiling()
   profile.export()
     .pipe(res)
     .on('finish', () => {
         profile.delete();
         res.end();
     });
});

通過ab壓測工具，對服務器發起請求

ab -c 10 -n 1000 http://localhost:7001/mall/active/xxx/index.html

在壓測過程中，可以通過 http://localhost:7001/profiler/start開始性能統計，通過http://localhost:7001/profiler/end結束性能統計，并將結果保存為 ***.cpuprofile文件，通過Chrome Devtools中的JavaScript Profiler工具進行分析。

圖4：Node服務端代碼執行情況 常規優化+業務特性優化 我們主要從兩個方面進行性能優化，一方面是基于較為通用的前端常規性能優化方案，另一方面基于通天塔業務特點進行的偏業務方面的優化。

前端常規優化在優化之初，根據《高性能網站建設指南》提及的常規優化方案，我們檢查了項目中需要改進或深度優化的地方，主要涉及以下方面：

盡可能的減少HTTP的請求數，減小HTTP請求大小
將靜態資源放在CDN，最大化利用CDN緩存能力
減少CSS和JS請求個數，減小CSS和JS包大小
啟用gzip壓縮

1）減少圖片請求大小 在通天塔頁面中，圖片請求一般占比最大，在前期開發過程中，針對圖片請求我們已做過懶加載優化，圖片請求數很難更進一步減少，但針對圖片大小，我們可以進行優化。

圖5：圖片展示尺寸及實際尺寸如圖5，在頁面中圖片實際所展示坑位大小為115×115，即使在3倍屏上，所需圖片尺寸也只是345×345，但實際請求中，圖片的原始尺寸卻是800×800，這對用戶流量是一種浪費，同時也增加了圖片加載耗時，而通天塔活動頁中，這種類似的圖片還有很多，而同時，京東圖片服務器正好支持圖片的裁剪，原來一張800×800的圖片，可以按比例縮小到所需的高度，如一張800×800的原圖 https://m.360buyimg.com/babel/jfs/t1/85209/24/15512/218570/5e7179d8E957c16c1/5fbcc42fad37fe94.jpg!q70.dpg ，通過修改URL，可以改成下發230×230尺寸的圖?http://www.cymth.com/wp-content/uploads/2023/02/5fbcc42fad37fe94.jpg!q70.dpg 鑒于此，針對圖片大小，可以做按實際展示大小請求對應尺寸的圖片的優化，以減小HTTP的大小。

const isJfsRegex = /360buyimg\.com\/.*\/((s([\d^_]+)x([\d^_]+)_)?jfs)/i;
export function resizeImg(url, rect) {
    const dpr = window.devicePixelRatio;
    if (!isJpegRegExp.test(url)) {
        return url;
    }
    const result = url.match(isJfsRegex);
    if (!result) {
        return url;
    }
    if (result[3] && result[4]) {
        if (!rect || (!rect.width && !rect.height)) {
            return url;
        }
        if (rect.width && !rect.height) {
            rect.height = rect.width / result[3] * result[4];
        }
        if (rect.height && !rect.width) {
            rect.width = rect.height / result[4] * result[3];
        }
        const t = 's' + Math.ceil(rect.width* dpr)  + 'x' + Math.ceil(rect.height* dpr) + '_jfs';
        return url.replace(result[1], t);
    } else {
        if (rect && rect.width && rect.height) {
            return url.replace('/jfs/', `/s${Math.ceil(rect.width * dpr)}x${Math.ceil(rect.height * dpr)}_jfs/`);
        }
    }
    return url;
}

2）最大化利用CDN緩存 在做性能優化前，通天塔靜態資源的打包，是開發者在上線前，在自己電腦上進行的，且文件名會依據文件內容重新生成，格式為[filename].[contenthash:8].js。按這種方式在個人電腦上打包，即使有package-lock.json鎖定包版本，但由于個人電腦操作系統及使用的npm包管理工具的不同(有的包管理工具不讀package-lock.json)，node_module下的文件可能會不一致，導致文件的contenthash不同。針對這個問題，我們基于Jenkins搭建了一個前端CI打包系統，后繼所有上線前的前端靜態資源打包，都遷移到CI上進行，通過這種方式，確保了文件名的一致性，以最大程度的利用CDN緩存。 3）調整webpack打包策略，按需加載CSS和JS 在性能優化前，通天塔的CSS和JS資源是按以下策略打包的:

vendor.[contenthash:8].js: 包含node_module下的代碼
common.[contenthash:8].js: 包含非node_modules下的代碼
[channel].[contenthash:8].js: 通天塔有很多渠道，每個渠道的專屬代碼打包到這個JS中
template.[contenthash:8].css: 包含所有渠道通用CSS
[channel].[contenthash:8].css: 包含渠道專有CSS

按這種方式來進行打包，有以下兩個問題， 1. 每個活動會加載所有模板對應的CSS和JS，造成不必要的加載。 2. 所有的系統模板代碼都打包到common包，導致common包非常龐大，而其中有任何一個模板代碼有改動，都會影響到common包的文件名，從而導致CDN緩存失效，客戶端必須重新請求CDN。針對兩個問題，我們改進了打包策略，最終方案改為:

vendor.[contenthash:8].js: 包含node_module下的JS文件
lowUsedTemp.[contenthash:8].js: 包含使用頻率低的系統模板代碼，頁面會按照活動是否使用到低頻模板按需請求
mute.[contenthash:8].js: 包含剔除低頻使用模板后，較為穩定，很少改動的系統模板
template.[contenthash:8].js: 包含剩余非node_modules下的代碼
[channel].[contenthash:8].js: 包含渠道專屬代碼
lowUsedTemp.[contenthash:8].css: 包含使用頻率低的系統模板代碼的CSS，頁面會按照活動是否使用到低頻模板按需請求
template.[contenthash:8].css: 包含所有渠道通用CSS
[channel].[contenthash:8].css: 包含渠道專有CSS

按照這種方式打包，只有使用到低頻使用模板的活動，才會加載lowUsedTemp.[contenthash:8].css和lowUsedTemp.[contenthash:8].js，其中按需加載的CSS占總CSS大小的25%，按需加載的JS占總大小的17%。而單獨打包出的mute.[contenthash:8].js這個JS資源，由于里面包含的模板很少被改動，所以在打包上線時，其文件名也很少會變，這就可以利用CDN緩存，不會每次上線后，用戶都重新請求這部分代碼。

業務優化在常規的前端性能優化達到瓶頸后，我們開始嘗試基于業務進行性能優化。 1）首屏精準化優化 通天塔頁面是運營在可視化配置平臺中，通過選擇模板，配置數據來動態生成的，而其中類似商品樓層這種素材樓層，配置的素材數量也由運營自己決定，少的可能只有幾個，多的幾十上百個，這便導致通天塔首屏頁面有以下特點 1. 頁面靈活多變，頁面結構難以預測。 2. 在請求首屏樓層數據時，服務端難以計算需要下發幾個樓層剛好滿首屏，故按照素材樓層數來進行分頁，如果首頁素材樓層配置的素材較多，節點數會非常龐大。由于以上兩個特點，導致很多活動頁首屏的內容，遠大于客戶端首屏實際所需展示的長度，這既加大了首屏的渲染耗時，同時也浪費了Node服務器的CPU資源(渲染了不必要的樓層)。另外，在通過v8-profiler測試Node服務器性能時，我們發現Node服務器端開銷最大的地方有三處

通過JSON.parse解析后端下發的活動數據
React.renderToString 進行首屏渲染
JSON.stringify將首屏數據序列化后跟隨HTML下發給客戶端

綜合考慮各種優化方式，最終決定采用在Node層計算每個樓層高度，按首屏高度渲染樓層數的方案。

圖6：首屏精準渲染流程 1. 用戶向Node中間層發起請求的時候，客戶端會向cookie中埋入設備寬高信息。 2. Node中間層從cookie中獲取設備寬高信息，若獲取失敗，則使用默認值。 3. 循環計算每個樓層的高度，如果樓層累計高度超過2倍設備高度，丟棄后面的樓層數據，并重置分頁信息。 4. Node中間層根據計算過后的數據，渲染首頁樓層，并將數據序列化后隨HTNL下發到客戶端。 5. 前端檢測頁面是否滿兩屏，若沒滿兩屏，立即請求下一頁數據。在樓層維度的分頁優化完畢后，還可以精益求精，針對素材樓層進行樓層內素材的優化，如果首頁最后一個素材樓層中有素材超過兩屏，還可以將超過兩屏的素材降級到客戶端來渲染。上面結論中所提到的服務端性能優化，主要就是通過首屏精準化優化實現的。 2）首屏圖片預加載 由于通天塔頁面的靈活性，開發者并不知道哪些樓層元素會出現在首屏，所以頁面中所有的圖片資源，統一設置為懶加載模式。而基于通天塔H5 SSR的架構，首頁在服務端渲染完成后下發給前端，前端只有在加載完JS后判斷圖片是否在首屏，在首屏的才開始加載圖片，這就會造成圖片必須要在JS加載執行完成后才進行加載，圖片坑位的白屏時間較長。基于以上圖片加載滯后的問題，前期我們做了第一個優化是，在第一屏樓層之后插入一段內聯JS，獲取頁面已加載的圖片元素，如果在首屏則先將首屏圖片的data-src置為src進行加載，但發現以下問題，下面是一個測試Demo。

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <title>Document</title>
</head>
<body>
  <img data-src="/img-size.png" id="test" />
  <h1>我是測試代碼</h1>
  <script>
    (function() {
        var start = Date.now();
        console.log('start', start)
        var img = document.getElementById('test');
        img.onload = function() {
console.log('end', Date.now(), Date.now() - start);     // end - start > 2000ms
        }
        img.src = img.getAttribute('data-src');
    })();
</script>
  <h1>我是測試代碼22222</h1>
  <img src="/performance-cpu.jpg" />
  <script src="/test.js"></script>
</body>
</html>

其中test.js中很簡單

console.log('start');
var start = Date.now();
for(;;) {
    if (Date.now() - start > 2000) {
        break;
    }
}
console.log('end');

圖7：Demo頁加載執行從圖中可以看出這個圖片依然在JS執行完畢后才加載。但我們發現performance-cpu.jpg這張圖片，由于瀏覽器對圖片資源預加載的緣故，沒被JS阻塞，基于瀏覽器對圖片的預加載，及上面做的首屏精準化渲染，我們又進行了一個優化：在計算首屏樓層高度時，給處于首屏的部分圖片元素打標，根據這個標識在render渲染時，對打標的圖片不進行懶加載處理，而直接用src，通過這個優化，圖片將不被JS阻塞，提前了首屏圖片開始加載的時機，減少了圖片坑位的白屏時間。 3）交互優化 在通天塔活動中，有許多包含多Tab的模板，如商品類模板，在之前的開發中，每次切換Tab我們都是銷毀之前Tab下的內容，重新渲染新Tab下的內容，這樣在重新切換回去的時候，還是需要重新渲染，造成頁面的卡頓。基于此，我們將Tab渲染改成了增量渲染，這樣在切回上一個Tab的時候，白屏及渲染時間會大大減少。 優化是持續性工作 在通天塔H5前端性能優化的過程中，很大一部分是站在巨人的肩膀上進行的，但光這些遠遠不夠，當純技術優化到一定程度后，更需要根據自己的業務特點，從業務層面進行優化，這個優化的效果可能更好。通天塔前端的優化在此告一段落，但優化之路還遠未結束，后續我們還會更進一步，基于自身的業務以及一些新技術，繼續深入優化，同時也希望本文能給前端及后臺開發人員帶來一些新的想法。

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