优化背景
- 众所周知,H5的部分优势(开发快,迭代快,热更新)是很明显的,公司客户端的部分业务都是由H5来实现的,网络好的情况下体验也是很不错的
- 但是其实H5的体验是比原生差的,这就需要想办法如何提高H5加载速度,优化体验,首屏的加载速度还是很影响体验的
加载速度
关于加载速度慢有很多文章都已经详细解释了,h5在加载工作中做了很多事
初始化 webview -> 请求页面 -> 下载数据 -> 解析HTML -> 请求 js/css 资源 -> dom 渲染 -> 解析 JS 执行 -> JS 请求数据 -> 解析渲染 -> 下载渲染图片
一般页面在 dom 渲染后才能展示,可以发现,H5 首屏渲染白屏问题的原因关键在于,如何优化减少从请求下载页面到渲染之间这段时间的耗时。
前后端优化
这其中可做的优化特别多,前后端能够做的是
- 降低请求量:减少 HTTP 请求数, 合并资源,minify / gzip 压缩,webP,lazyLoad。
因为手机浏览器同时响应请求是4个,4个的请求数也许不是特别靠谱,没有查到出处,但是肯定是越少越好
HTTP 协议缓存请求,离线缓存 manifest,离线数据缓存localStorage。
加快请求速度:预解析DNS,减少域名数,并行加载,CDN 分发。
渲染:JS/CSS优化,加载顺序,服务端渲染模板直出。
一般情况下,只要对照这个列表,对比差异就基本能搞定绝大部分前端性能问题了。不过我们在里面仔细再分析下,对首屏启动速度影响最大的就是网络请求,包括请求 HTML、css、image 等静态资源和展示数据的请求。
所以客户端内,优化最关键的其实就是如何缓存这些网络资源,也就是离线包缓存方案。
离线包方案的实践
方案选型是两种
- 基于 LocalWebServer 实现 WKWebView 离线资源加载
- 使用WKURLSchemeHandler实现 WKWebView 离线资源加载
LocalWebServer
基于iOS的local web server,目前大致有以下几种较为完善的框架:
- CocoaHttpServer (支持iOS、macOS及多种网络场景)
- GCDWebServer (基于iOS,不支持 https 及 webSocket)
- Telegraph (Swift实现,功能较上面两类更完善)
当时采用的是GCDWebServer,在打开APP后直接启动Webserver,H5的链接直接替换成本地localhost+端口号链接的地址。
本来的方案是本地服务器和远端h5服务器同步下载资源,下载后客户端请求本地服务器的路径,如未找到相应的资源再请求远端服务器的资源文件。
测试过程中碰到很多奇怪的问题(暂不一一举例),也有提到以下问题并且时间紧急所以并未做进一步的深入:
- 资源访问权限安全问题
- APP前后台切换时,服务重启性能耗时问题
- 服务运行时,电量及CPU占有率问题
- 多线程及磁盘IO问题
WKURLSchemeHandler
关于离线包
前端项目的静态资源直接打包成zip包,APP在启动时开始下载该包并解压到本地。WKWebview通过WKURLSchemeHandler拦截并加载本地资源文件。
关于离线包的分发,就是普通的zip离线包和一个版本控制的json文件,每次打离线包会修改json文件里的版本号,并附有离线包下载地址。此处可以优化的更好,但暂时并不需要太复杂。
离线包的下载和解压
只是简单的下载并解压到本地资源路径,关于版本比对的代码这里没有展示出来,自行注意,避免每次都全量更新。
/* 创建网络下载对象 */
AFURLSessionManager *manager = [[AFURLSessionManager alloc] initWithSessionConfiguration:[NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration]];
/* 下载地址 */
NSURL *url = [NSURL URLWithString:request.urlParameters.path];
NSURLRequest *request = [NSURLRequest requestWithURL:url];
/* 下载路径 */
//获取Document文件
NSString * docsdir = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) objectAtIndex:0];
NSString * zipFilePath = [docsdir stringByAppendingPathComponent:@"zip"];//将需要创建的串拼接到后面
NSString * H5FilePath = [docsdir stringByAppendingPathComponent:@"H5"];
NSFileManager *fileManager = [NSFileManager defaultManager];
BOOL zipIsDir = NO;
BOOL H5IsDir = NO;
// fileExistsAtPath 判断一个文件或目录是否有效,isDirectory判断是否一个目录
BOOL zipexisted = [fileManager fileExistsAtPath:zipFilePath isDirectory:&zipIsDir];
BOOL H5Existed = [fileManager fileExistsAtPath:H5FilePath isDirectory:&H5IsDir];
if ( !(zipIsDir == YES && zipexisted == YES) ) {//如果文件夹不存在
[fileManager createDirectoryAtPath:zipFilePath withIntermediateDirectories:YES attributes:nil error:nil];
}
if (!(H5IsDir == YES && H5Existed == YES) ) {
[fileManager createDirectoryAtPath:H5FilePath withIntermediateDirectories:YES attributes:nil error:nil];
}
//删除
// [[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:zipFilePath error:nil];
NSString *filePath = [zipFilePath stringByAppendingPathComponent:url.lastPathComponent];
/* 开始请求下载 */
NSURLSessionDownloadTask *downloadTask = [manager downloadTaskWithRequest:request progress:^(NSProgress * _Nonnull downloadProgress) {
NSLog(@"下载进度:%.0f%", downloadProgress.fractionCompleted * 100);
} destination:^NSURL * _Nonnull(NSURL * _Nonnull targetPath, NSURLResponse * _Nonnull response) {
/* 设定下载到的位置 */
return [NSURL fileURLWithPath:filePath];
} completionHandler:^(NSURLResponse * _Nonnull response, NSURL * _Nullable filePath, NSError * _Nullable error) {
NSTimeInterval delta = CACurrentMediaTime() - self->start;
NSLog(@"下载完成,耗时:%f",delta);
// filePath就是你下载文件的位置,你可以解压,也可以直接拿来使用
NSString *imgFilePath = [filePath path];// 将NSURL转成NSString
NSString *zipPath = imgFilePath;
//删除
// [[NSFileManager defaultManager] removeItemAtPath:H5FilePath error:nil];
[fileManager createDirectoryAtPath:H5FilePath withIntermediateDirectories:YES attributes:nil error:nil];
//解压
[SSZipArchive unzipFileAtPath:zipPath toDestination:H5FilePath];
//清理缓存
[DLCommenHelper clearWebCache];
}];
[downloadTask resume];
WKWebview缓存池
美团有篇文章提到,在使用iOS 10的模拟器测试 WKWebView的加载速度,首次初始化的时间耗时有700多毫秒。其实本人用iOS 13的真机,发现初始化的时间约在200毫秒左右甚至更短。虽然只占整个加载时间的特别小的一部分,但是本着能优则优的原则还是做了处理,也就是预加载Webview
- 新建了一个单例类
SDIWKWebViewPool
,默认缓存池里的数量是10个
+ (instancetype)sharedInstance {
static dispatch_once_t onceToken;
static SDIWKWebViewPool *instance = nil;
dispatch_once(&onceToken,^{
instance = [[super allocWithZone:NULL] init];
});
return instance;
}
+ (id)allocWithZone:(struct _NSZone *)zone{
return [self sharedInstance];
}
- (instancetype)init
{
self = [super init];
if (self) {
self.initialViewsMaxCount = 10;
self.preloadedViews = [NSMutableArray arrayWithCapacity:self.initialViewsMaxCount];
}
return self;
}
- 在合适的地方提前调用
//预加载wkwebview [[SDIWKWebViewPool sharedInstance] prepareWithCount:10];
,自行选择在delegate或主页面初始化的时候调用。
/**
预初始化若干WKWebView
@param count 个数
*/
- (void)prepareWithCount:(NSUInteger)count {
NSTimeInterval start = CACurrentMediaTime();
// Actually does nothing, only initialization must be called.
while (self.preloadedViews.count < MIN(count,self.initialViewsMaxCount)) {
id preloadedView = [self createPreloadedView];
if (preloadedView) {
[self.preloadedViews addObject:preloadedView];
} else {
break;
}
}
NSTimeInterval delta = CACurrentMediaTime() - start;
NSLog(@"=======初始化耗时:%f", delta);
}
/**
从池中获取一个WKWebView
@return WKWebView
*/
- (WKWebView *)getWKWebViewFromPool {
if (!self.preloadedViews.count) {
NSLog(@"不够啦!");
return [self createPreloadedView];
} else {
id preloadedView = self.preloadedViews.firstObject;
[self.preloadedViews removeObject:preloadedView];
return preloadedView;
}
}
-
创建webview的方法如下,需要注意的是
kWKWebViewReuseScheme
,WKWebView需要注册这个scheme才能实现拦截,这个是WKWebview拦截需要的准备工作。 -
SDICustomURLSchemeHandler
是我的自定义拦截类
关于这里的版本为什么设置成iOS 12以上,
WKURLSchemeHandler
是苹果iOS 11就已推出,但是有发现某款机型在iOS 11.2上拦截失效,导致产生Webview白屏。所以这里一刀切,直接12以上才处理。其实iOS 12一下的用户量特别少,所以不需要太担心。
//scheme定义
#define kWKWebViewReuseScheme @"kwebview"
/**
创建一个WKWebView
@return WKWebView
*/
- (WKWebView *)createPreloadedView {
WKUserContentController *userContentController = WKUserContentController.new;
WKWebViewConfiguration *configuration = [[WKWebViewConfiguration alloc] init];
NSString *cookieSource = [NSString stringWithFormat:@"document.cookie = 'API_SESSION=%@';", [SAMKeychain usertoken]];
WKUserScript *cookieScript = [[WKUserScript alloc] initWithSource:cookieSource injectionTime:WKUserScriptInjectionTimeAtDocumentStart forMainFrameOnly:NO];
[userContentController addUserScript:cookieScript];
// 赋值userContentController
configuration.userContentController = userContentController;
configuration.preferences.javaScriptEnabled = YES;
configuration.suppressesIncrementalRendering = YES; // 是否支持记忆读取
[configuration.preferences setValue:@YES forKey:@"allowFileAccessFromFileURLs"];//支持跨域
// WKWebViewConfiguration *wkWebConfig = [[WKWebViewConfiguration alloc] init];
// WKUserContentController *wkUController = [[WKUserContentController alloc] init];
// wkWebConfig.userContentController = wkUController;
if (@available(iOS 12.0, *)) {
[configuration setURLSchemeHandler:[[SDICustomURLSchemeHandler alloc] init] forURLScheme:kWKWebViewReuseScheme];
} else {
// Fallback on earlier versions
}
WKWebView *wkWebView = [[WKWebView alloc]initWithFrame:CGRectZero configuration:configuration];
//根据自己的业务
wkWebView.allowsBackForwardNavigationGestures = YES;
return wkWebView;
}
替换url scheme
if (@available(iOS 12.0, *)) {
if([urlString hasPrefix:@"http"] && [urlString containsString:@"ui-h5"]){
urlString = [urlString stringByReplacingOccurrencesOfString:@"https" withString:kWKWebViewReuseScheme];
}
}
这里是通过规则直接把https
替换为kWKWebViewReuseScheme
,也就是替换url scheme http(s)为自定义协议,完成这一步后,拦截生效。
需要注意的有两点: 前端这边加载js等资源都是用相对路径,前端的ajax请求,像post请求,scheme使用http(s)不使用自定义协议,这样native不会拦截,完全交给H5与服务器交互,就不会发生发送post请求,body丢失的情况。
在我的项目里,H5对服务器的请求都是通过native端来转发的,所以也不存在拦截post请求,body丢失的情况。所以上面这样的改动对H5端是无侵入式的,不需要修改业务代码。
最最重要的自定义SDICustomURLSchemeHandler类
- (void)webView:(WKWebView *)webView startURLSchemeTask:(id <WKURLSchemeTask>)urlSchemeTask
API_AVAILABLE(ios(12.0)){
dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
[_taskVaildDic setValue:@(YES) forKey:urlSchemeTask.description];
});
NSDictionary *headers = urlSchemeTask.request.allHTTPHeaderFields;
NSString *accept = headers[@"Accept"];
//当前的requestUrl的scheme都是customScheme
NSString *requestUrl = urlSchemeTask.request.URL.absoluteString;
NSString *fileName = [[requestUrl componentsSeparatedByString:@"?"].firstObject componentsSeparatedByString:@"ui-h5/"].lastObject;
NSString *replacedStr = [requestUrl stringByReplacingOccurrencesOfString:kWKWebViewReuseScheme withString:@"https"];
self.replacedStr = replacedStr;
//Intercept and load local resources.
if ((accept.length >= @"text".length && [accept rangeOfString:@"text/html"].location != NSNotFound)) {//html 拦截
[self loadLocalFile:fileName urlSchemeTask:urlSchemeTask];
} else if ([self isMatchingRegularExpressionPattern:@"\\.(js|css)" text:requestUrl]) {//js、css
[self loadLocalFile:fileName urlSchemeTask:urlSchemeTask];
} else if (accept.length >= @"image".length && [accept rangeOfString:@"image"].location != NSNotFound) {//image
NSString *key = [[SDWebImageManager sharedManager] cacheKeyForURL:[NSURL URLWithString:replacedStr]];
[[SDWebImageManager sharedManager].imageCache queryImageForKey:key options:SDWebImageRetryFailed context:nil completion:^(UIImage * _Nullable image, NSData * _Nullable data, SDImageCacheType cacheType) {
if (image) {
NSData *imgData = UIImageJPEGRepresentation(image, 1);
NSString *mimeType = [self getMIMETypeWithCAPIAtFilePath:fileName] ?: @"image/jpeg";
[self resendRequestWithUrlSchemeTask:urlSchemeTask mimeType:mimeType requestData:imgData];
} else {
[self loadLocalFile:fileName urlSchemeTask:urlSchemeTask];
}
}];
} else {
//return an empty json.
NSData *data = [NSJSONSerialization dataWithJSONObject:@{ } options:NSJSONWritingPrettyPrinted error:nil];
[self resendRequestWithUrlSchemeTask:urlSchemeTask mimeType:@"text/html" requestData:data];
}
}
-(BOOL)isMatchingRegularExpressionPattern:(NSString *)pattern text:(NSString *)text{
NSError *error = NULL;
NSRegularExpression *regex = [NSRegularExpression regularExpressionWithPattern:pattern options:NSRegularExpressionCaseInsensitive error:&error];
NSTextCheckingResult *result = [regex firstMatchInString:text options:0 range:NSMakeRange(0, [text length])];
return MHObjectIsNil(result)?NO:YES;
}
-
上面的代码是拦截资源请求后的处理代码。收到拦截请求后,先获取本地资源包对应的资源,转换成data回传给webView进行渲染处理;若本地没有,则customScheme替换成https的url重发请求通知webview,这就是基本流程。
-
以下就是加载本地资源和重发请求的代码
//Load local resources, eg: html、js、css...
- (void)loadLocalFile:(NSString *)fileName urlSchemeTask:(id <WKURLSchemeTask>)urlSchemeTask API_AVAILABLE(ios(11.0)){
if(![self->_taskVaildDic boolValueForKey:urlSchemeTask.description default:NO] || !urlSchemeTask || fileName.length == 0){
return;
}
NSString * docsdir = [NSSearchPathForDirectoriesInDomains(NSDocumentDirectory, NSUserDomainMask, YES) objectAtIndex:0];
NSString * H5FilePath = [[docsdir stringByAppendingPathComponent:@"H5"] stringByAppendingPathComponent:@"h5"];
//If the resource do not exist, re-send request by replacing to http(s).
NSString *filePath = [H5FilePath stringByAppendingPathComponent:fileName];
if (![[NSFileManager defaultManager] fileExistsAtPath:filePath]) {
NSLog(@"开始重新发送网络请求");
if ([self.replacedStr hasPrefix:kWKWebViewReuseScheme]) {
self.replacedStr =[self.replacedStr stringByReplacingOccurrencesOfString:kWKWebViewReuseScheme withString:@"https"];
NSLog(@"请求地址:%@",self.replacedStr);
}
self.replacedStr = [NSString stringWithFormat:@"%@?%@",self.replacedStr,[SAMKeychain h5Version]?:@""];
start = CACurrentMediaTime();//开始加载时间
NSLog(@"web请求开始地址:%@",self.replacedStr);
@weakify(self)
NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:[NSURL URLWithString:self.replacedStr]];
NSURLSession *session = [NSURLSession sessionWithConfiguration:[NSURLSessionConfiguration defaultSessionConfiguration]];
NSURLSessionDataTask *dataTask = [session dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData * _Nullable data, NSURLResponse * _Nullable response, NSError * _Nullable error) {
@strongify(self)
if([self->_taskVaildDic boolValueForKey:urlSchemeTask.description default:NO] == NO || !urlSchemeTask){
return;
}
[urlSchemeTask didReceiveResponse:response];
[urlSchemeTask didReceiveData:data];
if (error) {
[urlSchemeTask didFailWithError:error];
} else {
NSTimeInterval delta = CACurrentMediaTime() - self->start;
NSLog(@"=======web请求结束地址%@:::%f", self.replacedStr, delta);
[urlSchemeTask didFinish];
}
}];
[dataTask resume];
[session finishTasksAndInvalidate];
} else {
NSLog(@"filePath:%@",filePath);
if(![self->_taskVaildDic boolValueForKey:urlSchemeTask.description default:NO] || !urlSchemeTask || fileName.length == 0){
NSLog(@"return");
return;
}
NSData *data = [NSData dataWithContentsOfFile:filePath options:NSDataReadingMappedIfSafe error:nil];
[self resendRequestWithUrlSchemeTask:urlSchemeTask mimeType:[self getMIMETypeWithCAPIAtFilePath:filePath] requestData:data];
}
}
- (void)resendRequestWithUrlSchemeTask:(id <WKURLSchemeTask>)urlSchemeTask
mimeType:(NSString *)mimeType
requestData:(NSData *)requestData API_AVAILABLE(ios(11.0)) {
if(![self->_taskVaildDic boolValueForKey:urlSchemeTask.description default:NO] || !urlSchemeTask|| !urlSchemeTask.request || !urlSchemeTask.request.URL){
return;
}
NSString *mimeType_local = mimeType ? mimeType : @"text/html";
NSData *data = requestData ? requestData : [NSData data];
NSURLResponse *response = [[NSURLResponse alloc] initWithURL:urlSchemeTask.request.URL
MIMEType:mimeType_local
expectedContentLength:data.length
textEncodingName:nil];
[urlSchemeTask didReceiveResponse:response];
[urlSchemeTask didReceiveData:data];
[urlSchemeTask didFinish];
}
整个过程中遇到的一些踩坑点
1. 'The task has already been stopped'崩溃问题
_taskVaildDic
是一个NSMutableDictionary,它里面存的是以当前的urlSchemeTask做key,拦截开始时设置YES,收到停止通知时设置NO。这是由于在快速切换webview时,之前的urlSchemeTask已经停止但是后面再次调用了它的方法就会产生该崩溃。在实际使用过程中,用bugly监控到还是会有该崩溃发生,只不过次数特别少,一天约四五条左右。还在寻找问题的原因中。
- (void)webView:(WKWebView *)webView startURLSchemeTask:(id <WKURLSchemeTask>)urlSchemeTask
API_AVAILABLE(ios(12.0)){
dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
[_taskVaildDic setValue:@(YES) forKey:urlSchemeTask.description];
});
}
- (void)webView:(nonnull WKWebView *)webView stopURLSchemeTask:(nonnull id<WKURLSchemeTask>)urlSchemeTask API_AVAILABLE(ios(12.0)){
NSError *error = [NSError errorWithDomain:urlSchemeTask.request.URL.absoluteString code:0 userInfo:NULL];
NSLog(@"weberror:%@",error);
dispatch_sync(self.serialQueue, ^{
[self->_taskVaildDic setValue:@(NO) forKey:urlSchemeTask.description];
});
}
2. WKWebview的默认缓存策略问题
之前未考虑到WKWebview的默认缓存策略(WKWebView默认缓存策略完全遵循HTTP缓存协议),关于HTTP缓存协议可看此文了解:WKWebView默认缓存策略与HTTP缓存协议
在h5打包上线并更新离线包后,H5的资源文件修改是变更md5文件名的。由于缓存策略默认时间是一个小时,会导致缓存的url加载不到修改后的js,css等文件(无论是本地离线包和远端服务器都已经没有这个md5文件)。
简单的解决方案是通过资源链接加版本号后缀,每次更新资源的时候变更版本号,在上面的代码中有做这部分处理。既保证了实时的更新,又保证了加载速度。
3. uni-app 图片CDN问题
做完上述的离线包优化后,发现新下载APP的情况,会偶发加载很慢问题。iOS出现,但是android并未出现。
在对 iOS 版本抓包时发现,有一个图片(cdn.dcloud.net.cn/img/shadow-…
H5部分是用uni-app
开发的,所以发现这个问题后由前端同事修复后恢复正常。
4. chunk-vendors.js文件过大
这个问题也是抓包发现的,在未打开离线包缓存开关时,发现h5的加载速度过慢,发现加载的chunk-vendors.js
文件过大约1.7M。 stopURLSchemeTask
方法里会报error错误信息Error Domain=
的错误信息。也由前端同事处理了这个问题。
最终效果
统计了APP在不开离线包方案时,webview平均加载时长在1.5-2秒的范围内(这里是计算的webview开始加载到导航完成的时间),在上述优化完成后,打开的时长在0.25-0.3秒之间。
所以效果还是很显著的,用户的直观感受就是接近于秒开的体验。
总结
上面的优化过程中踩了很多坑,但是也重新梳理了Webview的加载过程,默认缓存策略机制等内容。上面的方案肯定不是最优的,只是一个快速达到WKWebview接近秒开效果的一个方案。
有什么更好的解决方案或者上述文中有不对的地方,希望大家指出,欢迎共同讨论~