盘点这些年搭建器在用户体验优化的实践｜得物技术
一、背景
得物 App 中嵌入了大量的前端 Web 页面用以承接各种灵活多变的业务场景和玩法，但因为众所周知的原因，Web 应用的用户体验是很难与原生应用相比的。然而，随着搭建器功能的不断完善，支持的业务场景和组件也越来越多，越来越多的团队和部门优选使用搭建器搭建会场页面投放于得物 App 当中，这对搭建器的整体用户体验提出了更高的要求。
从我开始接触搭建器后，看到了很多搭建器项目为了用户体验优化所做的一些努力与优秀的解决方案，这些方案在各自的应用场景当中发挥了极其重要的作用。因此，抽时间以前端开发人员的视角梳理了现有的一些优秀方案，一则作为知识沉淀留档，方便之后查阅，二则也可以给后来者一些参考与借鉴。
二、用户体验指标
谈到用户体验，肯定首先要做的就是梳理衡量/验收指标以及当前瓶颈，这样才能做到有的放矢，针对高优的体验瓶颈进行针对性的优化，以最小的成本换取最大的收获。
体验指标统计
说到体验指标，或许每个公司都有不同的定义与口径，但无论如何变化，始终离不开以下几点核心要素：
用户可以看见有意义内容的时间（FMP）
核心信息展示时间（LCP）
页面的抖动频率与幅度（CLS）
用户交互流畅度（TTI）
结合上述核心要素，在得物中落地时被转化为以下指标：
秒开率
秒开率是衡量 H5 打开速度的重要指标。在业界，普遍会使用 FMP（全称 “First Meaningful Paint”，翻译为“首次有效绘制”）表示页面的“主要内容”开始出现在屏幕上的时间点, 秒开率基本等同于 FMP。得物的秒开率计算方式为：count_if( webview 启动时间 + FMP 时间 < 1000) / count(*)
业界方案
秒开率的统计与上报，绕不开 FMP 指标的计算与统计，我们参考了业界的一些现有方案，并结合业务特点设计更贴合我们业务的 FMP 计算公式。
第一篇《前端监控实践——FMP 的智能获取算法》
第二篇《定位性能指标 FMP》
两个方案大致相同都是基于权重计算出关键 dom。通过 mutationobserver 来监听变化，记录对应时间；然后在渲染结束后筛选出比较重要的 dom， 再用这些 dom 拿到对应的耗时。
他们区别如下：
第一篇筛选出一批 dom 算平均值，第二篇筛选出权重最大的值。
dom 类型的权重也有细微区别
具体类型资源的计算方式有细微区别
dom 类型：svg、canvas、img、video、object、embed
我们的方案
我们的方案大致和上文中提到的一致，部分细节做了一些适配和优化。
文章中提到的计算资源的的方法有两种:资源的计算方式：performance timing apidom 变动的计算方式：diff + responseEnd
文章中提到的 dom 变动的计算方式有些问题，两个相加的方式会造成误差比较大。因此我们选择使用 performance.mark 来计算，不过隐藏的问题是这个只是资源加载的时间，没有包含渲染的时间，数值会偏小。
由于 cat-design（内部组件 UI 库）对图片有 CDN 裁剪优化，我们需要把图片处理成去掉这些参数后的形式，以免资源名称不一致。
监听 dom 的停止条件过期时间：超过 10sdom 变化的时间间隔：超过 1s
选取权重排名前三的元素，计算其中 fmp 的最大值，如果出现异常，使用 fcp 兜底。
抖动率
抖动率是衡量一个页面是否稳定的核心指标，如果打开页面后，页面上的模块一直频繁变换，用户体验无疑极差的。因此，我们也得关注页面的 CLS 指标，防止大范围频繁抖动。后续也会对项目中针对页面抖动的优化做详细的介绍。
用户满意度调查
由于用户设备所处的环境千奇百怪，可能是设备兼容性问题，也可能是网络问题，纯粹通过数据的统计，总是可能出现一些疏漏，并且缺乏对用户实际体验的真实反馈。为了补足这一部分可能缺失的数据，我们在一些用户访问频繁的核心频道页面，如：天天领券、疯狂周末、随心省 等页面设置了用户体验调查问卷，让有反馈需求的用户可以在这边反馈他们所遇到的体验问题：
通过用户反馈的一些高频体验问题，我们会针对性地进行排查可能导致问题的原因。
例如：
卡顿：可能因为页面 js 主线程存在耗时长任务导致页面操作卡顿。
闪退：可能因为页面逻辑出现死循环或未正常退出的递归，导致系统爆栈，内存占满，部分设备在这种情况下会直接杀死有问题的进程（webview 实例）以确保其他程序的正常运行。
白屏：可能因为网络链路不通或延迟导致无法正常下载 html 文档，又或者是核心渲染逻辑因为一些前置 js 的逻辑报错或资源获取失败而没有正常执行。当然，我们发现，很多时候，用户反馈的白屏，其实并不是真正的白屏，而是展示了页面骨架，此时有可能是进行 CSR（客户端渲染）时数据接口请求异常或逻辑处理异常。
抖动：可能因为 AB 实验、风控拦截、逻辑隐藏/展示、人群定投常见下出现人群跃迁等原因，导致页面骨架跟实际用户展示的不一致，骨架缺少某些组件，但用户展示的时候需要展示，反之亦然。这样就会导致页面因组件数量的变化而发生剧烈的抖动，影响用户的体验。
手机发热：可能因为死循环、密集计算等占用 CPU 资源过高，导致 CPU 发热严重
图片出不来：可能因为访问图片资源的目标 CDN 节点故障，导致访问异常，也可能因为用户网络环境不佳，图片加载过慢，也可能是因为页面资源并行下载量过高，导致图片资源加载延迟等等。
当然，很多时候，出现这些问题，不一定是代码实现有问题，有可能确实是用户的设备老旧，渲染性能和运行内存较低或者是用户所处的网络环境不佳（如在电梯中）导致的一些体验问题。因此用户的这些体验调查，仅作为体验指标统计的补充，我们的优化依然还是主要围绕着体验指标数据进行，再辅以用户反馈高频问题的排查以达到最真实的用户体验优化效果。
三、体验优化
确定了体验指标和优化的方向之后，我们再来具体的看一下应该如何针对这些指标进行针对性的优化。
静态资源优化
在绝大部分性能体验优化中，静态资源的优化都是首当其冲的，因为这个优化的效果往往是最为直接的，并且优化起来也是比较容易的，没有太多的弯弯绕绕，只需要想办法「降体增速」即可。
文档类资源
文档类资源指的是 html、js、css 等文件，这类的文件通常生成之后都是固定的，我们通常可以利用以下方式进行优化：
【降体】文件体积压缩
【降体|增速】资源公私分离 （通常公共的文件因业务需求变化的概率较小，没变化时可以直接访问浏览器缓存中的资源，而私有业务资源则因业务需求变化改变的概率较大，因此将文件进行公私分离有利于更细粒度的利用浏览器缓存）
【降体】gzip 压缩
【增速】浏览器的缓存策略
【增速】CDN 加速
【增速】离线访问（App Cache、PWA 等）
除了上述通用优化策略外，我们通常还需要对 html 文件进行进一步的优化，原因主要是：
Html 文件是应用的入口，html 中有足够多的有效信息能够降低用户访问白屏的时间，优化用户体验
现代前端应用大多是 SPA（单页应用），html 中的有效信息极少
很多页面的数据需要服务端接口返回数据后才能确定如何展示
有些页面的数据针对不同人群展示不同
因此，如果我们想要最大限度的利用上 html 文件，那么就需要解决以下两个问题：
提升 html 当中有效信息的占比
提升 html 访问返回速度
我们针对上述两个问题逐个分析，逐个解决
提升有效信息占比我们想要提升页面中有效信息的占比，可以利用上 SSR（服务端渲染）技术，在返回 html 信息前，现在 node.js 服务端访问接口，把首屏需要展示的信息获取回来进行首次预渲染，并获取首屏展示所需要的 html 文本并塞会返回的 html 文档当中，使用这种方式，就可以解决 SPA（单页应用）html 内容有效信息过少的问题。
当然，我们需要注意，尽可能只是获取与首屏展示相关的信息，非首屏展示相关的不要再服务端渲染，不然会导致 html 体积增大从而影响资源响应速度。
提升返回速度
使用 SSR 之后，html 的有效信息确实是得到提升了，但 CDN 加速对 SSR 并不友好，CDN 更适合用于缓存加速一些静态资源，而针对 SSR 这种动态资源有点力不从心。但如果我们想要资源响应速度得到进一步的提升，CDN 又是不可或缺的一环。
因此，我们需要更近一步，从 SSR 变为 SSG，从服务端渲染到服务端生成，也就是说，我们在使用 SSR 拿到了首屏渲染的 html 字符串后，不再是直接返回给浏览器，而是将其导出成 html 文件，并上传至 CDN，这样就能够充分利用 CDN 的加速能力加速首屏 html 的获取了。
不过我们使用 SSG+CDN 虽然达到了提速的目的，但是有个场景的问题不容忽视：针对不同用户、人群有不同展示的个性化组件。由于 CDN 缓存是没有状态和身份的，因此，所有用户访问的内容都是一样的，此时我们就没办法针对不同的用户在首屏渲染时展示特异性的数据。
基于上述原因，我们决定对组件进行分类：
通用骨架屏：针对有实验、目标人群、逻辑动态显示/隐藏的组件，在 SSG 阶段时不再直接按照接口返回数据展示，而是展示一个通用的骨架屏，当到了用户设备浏览器中进行客户端渲染时（此时可以拿到用户身份），再对骨架进行数据填充完成渲染。
SSR 首屏渲染：针对所有用户全量展示的组件，我们直接在 SSG 阶段就直接用服务端返回的数据渲染首屏页面结构，由于该组件跟用户身份无关，因此到了浏览器进行客户端渲染时，服务端返回的数据只会有极其细微的数据差异，只需将部分数据替换即可完成展示。
图片类资源
我们上面的用户满意度调查当中，有一项是“图片不出来”，而从收集上来的用户反馈来说，图片加载问题其实反馈还是挺频繁的。再加上我们大部分的组件都需要通过图片的方式为用户提供更加丰富的表达，因此，对于图片类资源的优化也是很有必要的。
图片类资源也属于静态资源，因此同样可以使用上面文档类资源使用的一些优化方案，如：CDN 加速、缓存策略、图片压缩等。除此之外，我们还需要针对图片资源进行更细粒度的优化。
通常我们在开发时，为了确保图片在高清屏不会模糊，我们下载下来的图片一般都是多倍图（搭建器这边通常用的是 3 倍），但如果在一些非高清屏护着是屏幕分辨率较低的设备上，下载多倍图无疑是画蛇添足的，不仅没能达到更好的展示效果，还可能出现锯齿，同时使得资源下载时间变得更长，推迟了用户看到图片的时间。
我们期望的效果是：在浏览器请求图片资源时，需要根据当前设备的分辨率、DPI 等屏幕信息，选择最优的图片尺寸和清晰度，从而减少在低端设备图片下载的体积，提升下载速度，又能确保在高清设备当中能够展示高清图。
因此，在搭建器当中，我们封装了一个自定义的 Image 组件，当传入的图片是符合预设域名要求时，我们将会给图片链接上加上如下请求参数：
这个参数是 CDN 服务器为我们提供的将图片转换为 webp 格式的参数，当带有这个参数的图片请求到服务器后，服务器给我们返回的格式便是 webp。
或许有同学会说，webp 好像并不是所有设备都支持吧，那如果在不支持 webp 的设备，图片不是就展示不了了？
确实，因此我们的 Image 组件经过多轮改造以确保图片在不同设备中均能正常展示：
版本 1：
我们使用 picture 去加载图片，如果支持 webp 的设备，就使用 webp，不支持的话，就还是用兜底的原图。但这个方案在 IOS 设备上会同时加载 webp 和原图，造成不必要的流量损耗和占用浏览器并行下载数，后来被废弃。
版本 2：
在这个版本中，我们尝试在浏览器中加载一个很小的 webp 图片，如果加载失败，就说明当前设备不支持 webp 图片，我们就会使用兜底的原始图片。这种方式的检测，就不会出现在 IOS 设备同时加载两种格式图片的情况，又可以确保在支持 webp 的设备展示 webp ，不支持的设备展示兜底图。
接口请求效率优化
静态资源优化后，会场页面的整体体验已经得到了极大的提升了，绝大部分情况下用户访问页面时，能够以最快的速度获取到 html 文档和图片资源。
但是，还是有一些情况会导致首屏页面加载体验下滑，经过分析，这些体验下滑的会场有以下特点：
抖动频繁：页面存在众多组件交付接口的请求，这些请求响应的时间不一，在接口尚未返回时，有些组件处于骨架状态，返回后又隐藏了，如果多个组件都存在这种情况，就会导致页面频繁抖动
接口请求滞后：由于我们访问一个会场时需要等待文档下载、html 解析、main.js 执行、组件交付接口等流程，等待组件交付接口返回后，才能真正展示核心信息，这个延迟将近 2s 左右。
上述两个问题都出现在「组件交付接口」上：
组件交付接口请求次数过多（通常与组件的数量是正相关的）
组件交付接口请求时间滞后
因此，要解决这两个问题，搭建器这边提出了：「接口聚合」、「接口前置」的概念。
接口聚合
接口聚合主要是为了解决一个页面中存在多个依赖组件交付接口的组件时，需要发起多次组件交付接口造成的抖动以及网络资源的浪费问题。核心的实现思路就是：
接口前置
就如上文所说，浏览器请求组件交付接口需要等待：文档下载、html 解析、main.js 执行、组件交付接口等流程，出现了较长时间的滞后，如果我们可以把这个请求交付接口的阶段提前，放到文档下载之后，无疑是可以让用户能够更快的看到核心内容的。
接口预请求
上面两个接口优化，都是在 h5 层面上的优化，始终还是得经历「webview 启动 -> 下载 html」这样的一个过程，如果 html 体积偏大，那么这期间也是会产生一定的耗时的。为了在一些特定场景能够跨越这一个看似无法逾越的天堑。h5 团队联合 native 团队一起，设计了一套 「接口预请求」机制，期望将首屏数据请求进一步的提前，在 native 打开 webview 的同时就并行地发起请求。
有了这样的预请求机制，我们首屏页面所依赖的接口数据返回的时间又可以缩短很多，让我们这些页面的首屏渲染体验达到最佳。
上图中提到了一个“竞速”机制，即哪个返回比较快就用哪个，但后续数据验证客户端请求在 99%的情况下是快于 h5 的请求的，并且接口竞速在会场会有去重问题，因此目前最新的方案是使用的是等待超时走 h5 请求的兜底逻辑。
页面体验优化
上面我们分别从资源和接口层面尝试优化了从用户请求到实际展示内容的链路，让用户能够尽早的看到核心内容。接下来我们再来看一下当页面到达了浏览器进行 CSR（客户端渲染）后的用户体验优化。
SSR 占位
对于一些跟用户无关，所有用户都展示一样的组件，我们在进行 SSG 生成 html 文件时，实际已经获得了这些组件的核心数据了，那么此时用户一打开网页，看到的实际上就是我们之前已经获取好的这些数据展现的组件样式。这样一来，用户一进入页面，白屏的时间几乎可以忽略，差不多一进来就可以看到一些内容。只需要等 CSR 的时候接口返回的数据去更新一下一些差异即可，对用户来说前后的变化比较小，从感官上就像是一打开就看到了实际内容一样。
骨架屏填充
如果某些组件的展示严重依赖于用户身份的，像上面所说的， CDN 中无法识别用户身份，此时我们只能展示一个通用的骨架，至少让用户知道有这么一个模块，并且防止 CSR 后展示了这个模块后出现较严重的页面抖动。等待 CSR 接口返回之后，我们再去替换这个骨架完成渲染。
组件展示动画
上面说的 SSR 占位和骨架屏填充还有一个比较严重的体验问题需要解决：
由于在得物 App 中，很多组件都会设置 AB 实验或者是某些组件只是针对特定人群展示，如：新客。而在 CDN 中拿到的缓存页面，实际上是区分不了人群和用户身份的，就会导致在 CDN 缓存中的页面，不知道究竟是否应该展示这个组件，如果展示了，到了客户端发现当前用户不应该展示，就会像上述视频一样出现刚开始有个模块，CSR 之后消失的情况。如果不展示，到了客户端返现当前用户应该展示时，又会导致凭空多出一个组件把下面的组件直接往下挤的抖动情况。
针对这种情况，我们针对这种根据用户信息判断是否要展示的组件，在服务端渲染时，都将组件的高度默认设置为 0，等到了客户端渲染时，如果发现当前组件需要展示，那么再将这个组件的高度设置为 auto ，而为了让高度变化时不会突然变化，让用户看起来特别奇怪，我们为这个组件的高度变化设置了渐变过渡，让其逐步展开。就这样，一个原本看起来是极为生硬，体验拉胯的页面，经过改造之后，就变成了好像是精心设计好的动画一样，毫无违和感。
流式渲染
经过上面几轮的优化之后，我们会场页面的用户体验可以说又上了一个台阶。当然，我们进行上述优化的过程中，也产生了一些副作用。我们先来看几张图：
CSR 渲染流程
SSR 渲染流程
我们可以看到，从我们将 CSR 渲染首屏换成 SSR 渲染首屏后，TTFB 变得比以前更长了，即在用户访问页面到页面文档返回的时间变长了。
TTFBTTFB 测量的是从用户或客户端发出 HTTP 请求到客户端的浏览器接收到页面的第一个字节的持续时间，由发送 HTTP 请求所花费的时间以及获取页面的第一个字节所花费的时间组成。TTFB 用于衡量 Web 服务器或其他网络资源的响应能力。
原因是因为我们在 SSR 渲染阶段，需要获取页面全量组件的数据并将其渲染成 HTML，而每个组件的数据获取都需要一定的耗时，从而导致我们最终获取到 HTML 的时间拉长。当然，我们上面说的 SSG + CDN 的方案可以很大程度上缓解用户可感知的等待时间，但每次 CDN 回源时依然还是需要走 SSR 的流程，TTFB 的变长终归对用户体验有一些影响。
恰巧最近比较火的「流式渲染」就能够解决上述痛点，因此，团队也尝试在流式渲染的方向上摸索前进，预计达到的效果：
接入流式渲染的页面，TTFB 将会得到很大的降低，用户能够感知的白屏时间也被最大限度的缩短，并且可以利用浏览器空闲时间，高效且并行的进行多组件异步加载，哪个组件先加载好久展示哪个，没有加载好之前，依然可以展示骨架屏兜底展示，防止页面抖动。
组件异常处理
目前搭建器组件有 100 多个，涉及到的业务领域包括但不限于营销、交易、增长等多个业务域的 20 余组件开发者，每个双周迭代都会有大量的组件业务迭代需求。面对这如此密集的业务迭代以及涉及众多业务域的影响范围，倘若组件没有进行较为完善的容错机制，其中的某一个组件因为某个版本的改动而出现异常，就极有可能导致该页面的其他组件也受到影响，最严重的可能导致整个页面白屏。
本着「敬畏线上，谨慎编码」的原则，需要一个比较完善的组件容错机制和告警机制，一来确保即使某个组件出现严重 Bug 时不影响页面其他组件的正常工作，二来我们可以第一时间感知组件出现的异常，及时排查，修复止损。
组件异常隐藏机制
在搭建器的组件渲染时，为每一个组件的渲染单独包裹了一个错误边界组件，这个组件将会捕获当前组件的异常和错误，防止该错误继续往上冒泡影响到页面其他组件。这样就可以将当前组件的错误影响范围始终都限制在组件范围内，而不会扩大影响其他组件。
而当我们捕获到异常时，我们会直接隐藏这个组件，这样就可以避免因出现异常而导致组件渲染混乱而影响用户的使用。
组件异常上报机制
在上面捕获到异常之后，我们会将捕获到的组件异常上报到监控平台并告警，这样，一旦正式环境有某些组件因业务迭代改动导致异常时我们可以第一时间感知，并及时处理。
四、体验劣化管控
至此对于搭建器的用户体验优化已经告一段落了。但我们还需要想办法对后续的业务迭代的体验劣化进行管控。就算你这一次体验做得再好，经过几轮业务迭代之后，可能体验又大幅下滑了。
因此，我们期待通过一些手段来防止前端页面的体验劣化。
得益于现成的体验卡口平台：体验卡口平台
我们只需要基于这个平台进行一定的改造和功能新增，就可以对我们关注的体验指标进行细粒度检测，如：接口前置、图片转 webp、接口响应时间等等。后续我们还会不断的丰富检测能力，支持流式检测、ssr 检测等等，尽可能通过这个平台的检测与管控，防止前端页面体验下滑。后续也可能做成强卡形式，如果高优体验问题不解决，禁止上线，以此保障前端页面的交付质量。
五、优化成果验收
经历了上面这些体验后，是否真的达到了我们的预期呢？我们是不是身处于自身描绘的理想环境当中，而真正的用户体验不增反降呢？这一切的一切，都需要用实际的数据说话。
秒开率
首先，从我们的核心体验指标“秒开率”看一下：
从对秒开数据的统计来看，虽然每次版本迭代都有不同程度的上下波动，但整体趋势上还是稳步提升的，由此也可以看出，我们在用户体验上的优化，至少在秒开率上是得到了正向的反馈。
抖动率
从抖动率的指标来看，进行优化后项目的稳定率整体长期保持在 99.5%左右，由此可看出对于页面抖动相关的优化以及在开发时有意识地避免一些可能出现抖动的技术方案还是颇有成效的。
用户反馈
而收集上来的用户体验报告来说，正向反馈还是占了绝大多数的。由此可见，我们的优化成果，不仅仅是我们单方面的臆想，而是实实在在能让用户感受出来的体验提升。当然，其中仍有一小部分问题反馈，我们也会持续跟进，在业务迭代之余，逐步优化体验，力求为用户提供最佳的使用体验。
六、结语
至此就算梳理完了当前搭建器及其关联项目在用户体验优化上的一些实践了。这些实践大部分都是我加入团队之前，团队的其他同学就已经完成的。当然，我也参与了其中一部分功能的开发与优化。
总的来说，团队对于用户体验的优化是孜孜不倦的，力求给用户最好的体验，促使用户能够顺利在平台上“得到好物”。
文 / 星河
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得物APP技术部 2019-11-13 加入
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