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title: 05-页面渲染性能优化
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<ArticleTopAd></ArticleTopAd>
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## 浏览器渲染过程
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1. 浏览器解析 HTML，生成 DOM Tree（Parse HTML）。
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2. 浏览器解析 CSS，生成 CSSOM（CSS Object Model）Tree。
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3. JavaScript 会通过 DOM API 和 CSSOM API 来操作 DOM Tree 和 CSS Rule Tree，浏览器将 DOM Tree 和 CSSOM Tree 合成渲染树（Render Tree）。
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4. 布局（Layout）：根据生成的 Render Tree，进行回流，以计算每个节点的几何信息（位置、大小、字体样式等等）。
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5. 绘制（Painting）：根据渲染树和回流得到的几何信息，得到每个节点的绝对像素。
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6. 展示（Display）：将像素发送给图形处理器（GPU），展示在页面上。
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## 页面渲染技术方案总览
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**服务端渲染**：
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- 后端同步渲染、同构直出、BigPipe。
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**客户端渲染**：
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- JavaScript 渲染：静态化、前后端分离、单页面应用
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- Web App：React、Vue、PWA
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- Hybrid App：PhoneGap 、AppCan 等
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- 跨平台开发：RN 、Flutter 、小程序等。
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- 原生 App：iOS 、Android
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建议：
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- 依赖业务形式、依赖团队规模、依赖技术水平。
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## 静态化技术方案
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静态化是使动态化的网站生成静态 HTML 页面以供用户更好访问的技术，一般分为纯动态化和伪动态化。
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技术优势：
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- 提高了页面访问速度，降低了服务器的负担，因为访问页面时不需要每次去访问数据库。
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- 提高网站内容被搜索引擎搜索到的几率，因为搜索引擎更喜欢静态页面。
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- 网站更稳定，如果后端程序、数据库出现问题，会直接影响网站的正常访问，而静态化页面有缓存，更不容易出现问题。
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技术不足：
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- 服务器存储占用问题，因为页面量级在增加，要占用大量硬盘空间。
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- 静态页面中的链接更新问题会有死链或者错误链接问题。
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技术实现：
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- 跑定时任务，将已有的动态内容进行重定，生成静态的 HTML 页面。
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- 利用模板技术，将模板引擎中模板字符替换为从数据库字段中取出来的值， 同时生成 HTML 文件。
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协作方式：
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- 前端统一写好带有交互的完整静态页面。
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- 后端拆分出静态页面文件，并嵌套在后端模板文件中。
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选型建议：后端研发人员充分，又需要考虑用户体验、服务器负载的业务。
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## 前后端分离技术与实现
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前后端分离是指研发人员分离、业务代码分离、后端实现业务接口，前端渲染页面。
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技术实现：
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- 后端只负责功能接口实现，提供按照约定的数据格式并封装好的 API 接口。
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- 前端负责业务具体实现，获取到 API 接口数据后，进行页面模板拼接和渲染，独立上线。
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协作方式：
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- 前端负责实现页面前端交互，根据后端 API 接口拼装前端模板。
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- 后端专注于业务功能实现和 API 接口封装。
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技术优势：
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- 团队更加专注
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- 提升了开发效率
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- 增加代码可维护性
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技术架构：
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- 后端架构：Java、C++、PHP、 + Nginx，使用微服务（比如 Dubbo 等）等实现业务的解耦，所有的服务使用某种协议提供不同的服务（比如 JSF 等） 。
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- 前端架构：使用 Angular、React、Vue 前端框架并部署页面至 CDN。
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- 前端架构 2：使用 Angular、React、Vue 前端框架并部署在 Node Server。
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技术不足：
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- 因为前端需要负责一大部分业务逻辑实现，和服务端同步、静态化，需要前端人力非常多。
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- 页面数据异步渲染，不利于 SEO，搜索引擎更喜欢纯静态页面。
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选型建议：
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- 这是大型互联网公司正在采用的开发模式，一句话，如果考虑用户体验，以及前端人力够用，就可以积极采用。
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## 单页面应用技术方案
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单页应用（single-page application，缩写 SPA），通过动态重写当前页面，来与用户交互，而非传统的从服务器重新加载整个新页面。这种方法在使用过程中不需要重新加载页面，避免了页面之间切换打断用户体验，使应用程序更像一个桌面应用程序。
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技术优点：
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- 不错的加载速度：用户往往感觉页面加载非常快，因为一进入页面就能看到页面元素；
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- 良好的交互体验：进行局部渲染，避免不必要的页面间跳转和重复渲染；
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- 前后端职责分离：前端进行页面交互逻辑，后端负责业务逻辑；
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- 减轻服务器负载：服务器只处理数据接口输出，不用考虑页面模板渲染和 HTML 展示。
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技术缺点：
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- 开发成本相对较高
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- 首次页面加载时间过多
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- SEO 难度比较大
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技术实现：
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- 使用 React、Vue 框架可以很好的。
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## BigPipe 简介和工作模式
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BigPipe 通过将页面加载到称为 Pagelet 的小部件中，来加快页面渲染速度，并允许浏览器在 PHB 服务器呈现页面的同时，一直请求页面不同区块的结构，类似一个“流”传输管道。
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**技术实现**：
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1. 浏览器从服务器请求页面。
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2. Server 迅速呈现一个包含 <head> 标记的页面框架，以及一个包含空 div 元素的主体，这些元素充当 Pagelet 的容器。由于该页面尚未完成，因此与浏览器的 HTTP 连接保持打开状态。
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3. 浏览器将开始下载 bigpipe.js 文件，然后它将开始呈现页面。
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4. PHP 服务器进程仍在执行，并且一次构建每个 Pagelet 。Pagelet 完成后，其结果将在`<script> BigPipe.onArrive（…）</ script>` 标记内发送到浏览器。
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5. 浏览器将收到的 html 代码注入正确的位置。如果小页面需要任何 CSS 资源，则也将下载这些 CSS 资源。
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6. 接收完所有的页面集之后，浏览器将开始加载那些页面集所需的所有外部 JavaScript 文件。
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7. 下载 JavaScript 后，浏览器将执行所有内联 JavaScript。
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## 同构直出技术方案
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一套代码既可以在服务端运行又可以在客户端运行，这就是同构（Universal）。
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技术优势：
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- 性能: 降低首屏渲染时间
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- SEO: 服务端渲染对搜索引擎的爬取有着天然的优势
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- 兼容性: 有效规避客户端兼容性问题，比如白屏
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- 代码同构：直接上线两个版本，利于灾备。
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技术实现：
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- next.js：服务器端渲染 React 组件框架（参考查看：https://nextjs.org/）, React 采用 ReactDOMServer 调用 renderToString() 方法。
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- gatsbyjs：服务端 React 渲染框架（参考查看： https://www.gatsbyjs.org/）。
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- nuxt.js：服务器端渲染 Vue 组件框架（参考查看：https://nuxtjs.org/）, Vue 采用 vue-server-renderer 调用 renderToString() 方法。
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协作方式：
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- 后端专注于业务功能实现和 API 接口封装。
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- 前端负责实现页面前端交互，根据后端 API 接口拼装前端模板，页面渲染，以及服务器维护。
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选型建议：
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- 前端要处理 Node server 的机器环境、代码部署、日志、容灾、监控等以往后端人员需要具备运维知识，前端人员的综合能力要求会比以往要高。
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- 前端项目开发周期变长了，需要事先和产品、运营沟通排期问题。
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## PWA 技术方案和实现思路
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Progressive Web App，简称 PWA，PWA 应用是使用特定技术和标准模式来开发的 Web 应用，这将同时赋予它们 Web 应用和原生应用的特性。
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技术优势：
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- 用户可以用手机屏幕启动应用，即使在离线状态或者弱网下，通过事先缓存的资源，也可正常加载运行当前应用，可以完全消除对网络的依赖，从而给用户非常可靠的体验。
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- 因为预先缓存了资源，部分资源无须经过网络，即秒开页面。
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- 和移动设备上的原生应用一样，具有沉浸式的用户体验。
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- 可以给用户发送离线推送消息。
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技术实现：
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- 全站改造成 HTTPS，没有 HTTPS 就没有 Service Worker。
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- 应用 Service Worker 技术提升性能，离线提供静态资源文件，提升首屏用户体验。
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- 使用 App Manifest。
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- 最后可以考虑离线消息推送等功能。
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浏览器兼容性：
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- ServiceWorkerGlobalScope API：88%
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- Web App Manifest 83%
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## 页面加载策略优化
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- 懒加载
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- 预加载
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- 预渲染
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- 按需加载
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下面具体展开讲讲。
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### 懒加载
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懒加载也叫延迟加载，指的是长网页中延迟加载特定元素（可以是图片，也可以是 JS/CSS 文件，当然也可以是 JavaScript 的特定函数和方法，以下简称“懒加载元素”）。
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好处：可以减少当前屏无效资源的加载。
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技术实现举例：把页面上“懒加载元素”src 属性设置为空字符，把真实的 src 属性写在 data-lazy 属性中，当页面滚动的时候监听 scroll 事件，如果“懒加载元素”在可视区域内，就把图片的 src 属性或者文件 URL 路径设置成 data-lazy 属性值。
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### 预加载
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可以使用预加载让浏览器来预先加载某些资源（比如图片、JS/CSS/模板），而这些资源是在将来才会被使用到的。简单来说，就是将所需资源提前加载到浏览器本地，这样后面在需要使用的时候就可以直接从浏览器缓存中取了，而不用再重新开始加载。
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使用场景：如果你希望这个资源能尽快显示给用户，就可以使用预加载。
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好处：减少用户后续加载资源等待的时间。
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**技术实现举例**：
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1. HTML 标签：
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```html
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<img src="https://xxx.jpg" style="display: none" />
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```
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2、使用 Image 对象：
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```js
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const image = new Image();
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image.src = 'https://xxx.jpg';
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```
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3、使用 preload、prefetch 和 preconnect：
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```html
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<link rel=“preload” href=“src/style.css” as=“style”>
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<link rel="prefetch" href="scr/image.png" />
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<link rel="dns-prefetch" href="https://my.com" />
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<link rel="preconnect" href="https://my.com" crossorigin />
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```
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### 预渲染
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有一种预加载组件的方式就是提前渲染它。在页面中渲染组件，但是并不在页面中展示。也就是渲染完成后，先隐藏起来，用的时候再展示。
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实现举例：
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```html
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<link rel="prerender" href="https://my.com" />
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```
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### 按需加载
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- 常规按需加载（如 JS 原生、jQuery）
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- 不同 App 按需加载（如 JS-SDK 脚本文件）
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- 不同设备按需加载（如 PC 端和 HTML5 端样式文件）
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- 不同分辨率按需加载（CSS Media Query）
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React 异步加载举例：
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```javascript
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const componentA = (location, callback) => {
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require.ensure(
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[],
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(require) => {
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callback(null, require('modules/componentA'));
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},
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'componentA'
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);
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};
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const componentB = (location, callback) => {
|
||
require.ensure(
|
||
[],
|
||
(require) => {
|
||
callback(null, require('modules/componentB'));
|
||
},
|
||
'componentB'
|
||
);
|
||
};
|
||
<Router history={history}>
|
||
<Route path="/" component={App}>
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<Route path="componentA" getComponent={componentA}></Route>
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<Route path="componentB" getComponent={componentB}></Route>
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</Route>
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</Router>;
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```
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Vue 异步加载举例：
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```javascript
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import Vue from 'vue';
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import App from './App.vue';
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import VueRouter from 'vue-router';
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Vue.use(VueRouter);
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const componentA = resolve => require(['src/a.vue' ], resolve);
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const componentB = resolve => require(['src/b.vue' ], resolve);
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const router = new VueRouter({
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routes: [{path:"a”,name:"/a”,component:componentA},
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||
{path:"b”,name:"/b”,component:componentB}]
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})
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new Vue({
|
||
el: '#app',
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router: router,
|
||
render: h => h(App)
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})
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```
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## 接口服务调用优化
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1、接口合并：一个页面的众多业务接口和依赖的第三方接口，合并为一个部署在集群的接口统一调用，以减少页面接口请求数。
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2、接口上 CDN：主要基于接口性能考虑，我们可以把**不需要实时更新的接口同步至 CDN**，等此接口内容变更之后自动同步至 CDN 集群上。如果一定时间内未请求到数据，会用源站接口再次请求。
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3、接口域名上 CDN：增强可用性、稳定性。
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4、接口降级：核心接口进行降级用基础接口进行业务实现，比如千人千面的推荐接口，在大促时间点可以直接运营编辑的数据。另外如果接口无访问，建议使用兜底数据。
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5、接口监控：监控接口成功率，不只是常说的 TP99，也包括弱网、超时、网络异常、网络切换等一段情况的监控情况。排查出来问题后，需要联合后端、运维、网络岗位人员一并解决。
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## 接口缓存策略优化
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1、Ajax/fetch 缓存：前端请求时候带上 cache，依赖浏览器本身缓存机制。
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2、本地缓存：异步接口数据优先使用本地 localStorage 中的缓存数据。
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3、多次请求：接口数据本地无 localStorage 缓存数据，重新再次发出 ajax 请求。
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