优化无止境，爱奇艺中后台 Web 应用性能优化实践

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发布于: 2021 年 01 月 09 日

爱奇艺视频生产智能云平台系统在今年进行了一次重大升级，前端团队也趁此机会将底层技术架构从三年前的 Arm.js（内部 MVC 框架）+ Java BFF + Velocity 模板完全切换到了 Vue.js + Node.js BFF 的技术栈。

新的前端应是一个拥有超过十个业务模块的单页面应用，每个模块已经通过路由懒加载进行了拆分，同时公共的第三方依赖也拆分到了单独的 Vendor 文件。不过在上线试用初期，用户还是普遍反馈页面打开速度较老版本有比较明显的下降，存在几秒钟不等的白屏等待时间。

为了提升用户体验和使用效率，团队内部对新版前端应用进行了多次优化，最终效果提升非常显著。本文的主要内容就是针对中后台 Web 应用性能的分析思路及解决方案的总结分享。

问题梳理

我们先通过提问题的方式，从资源文件加载、页面渲染性能、接口响应速度等三个方面分别列出了一些可能存在性能瓶颈的环节。

在一个复杂的 Web 应用中，通常会依赖很多 JS/CSS/Images 等资源文件。如何在最短时间内获取页面所需的最小资源，我们需要考虑以下几个问题：

源码中有无冗余的模块？是否进行了压缩、合并等操作？

服务器响应及网络传输速度是否正常？有没有最大化利用浏览器的并发请求？

资源文件的缓存策略是否合理？是否每次发布上线都需要重新请求所有文件？

首次页面渲染是否下载了不必要的资源文件？每次渲染所需的资源文件能不能提前加载？

页面渲染问题

由于 JS 是在单线程中执行，而 Vue.js 框架的大部分渲染任务都在浏览器端完成。为了解决白屏、卡顿等问题，我们需要考虑以下几个问题：

是否可以通过骨架屏等方式提前渲染核心布局？

主线程是否存在非常耗时的长任务？是否可以进行任务分片、延迟渲染？

是否存在时间复杂度过高的算法？是否存在大量重复计算？

是否重复初始化相同的对象？是否存在内存泄露？

接口速度问题

在列表查询等依赖后台数据展示的页面，接口的响应速度也至关重要。由于我们通过 Node.js 搭建的 BFF 来整合多个服务提供方的接口，因此可能存在以下几个问题：

后端服务提供的接口速度是否响应慢？网关、数据库、索引等服务是否正常？

针对实时性要求较低的数据，是否可以利用缓存服务？

同时调用多方接口时，是否最大化进行并发请求？非必要接口是否可以单独发起请求？

与浏览器脚本一样，是否存在复杂算法、内存泄露等问题代码？

解决方案

带着以上的这些问题，我们开始着手对现有的应用进行一次详细的检查，逐步定位影响性能的关键问题并一一进行解决。

资源加载优化

Webpack 构建问题分析

由于我们的项目通过 Webpack 4.x 构建，因此为了分析资源文件的个数及大小，采用了 Webpack 插件 webpack-bundle-analyzer 对产出的静态资源文件进行了统计，如下图所示（截取了几个体积较大的文件）。

根据统计我们发现了以下几个主要问题：

缓存问题。每次改动任意代码，所有生成的 JS/CSS 等文件的 Hash 值都发生了变化，这意味着每次发布上线，浏览器都需要重新请求全部资源。

文件大小。通过 node_modules 生成的 chunk-vendor 原始大小超过 1.5 M。其中，体积最大的是 ElementUI，超过 650K，其次是 moment.js，体积超过 250K。剩余部分则由 Vue.js、Lodash 等基础类库组成。

重复打包。部分业务模块对应的 chunk 文件原始大小在 500K 左右。其原因是使用到了 d3，echarts 等依赖的模块，直接将它们打包到了对应模块中。而这些第三方库，占整个文件大小的 70% 左右。

资源个数。由 Webpack 自动生成了多个模块间的公共 chunk，大小在几 K 到一百多 K 不等。例如有三个模块 a，b，c，则自动生成的 chunk 包含多种不同的组合 a~b.js，a~c.js，a~b~c.js，请求 a 模块的时候也会同步加载这几个文件。随着模块数量增加，组合也更复杂，无形中也增加了请求的数量。

浏览器加载速度分析

通过浏览器 Network 工具，我们发现服务器缓存、网络传输等对加载速度影响很小，导致慢的几个主要问题如下：

并发数量。通过构建得到的静态资源文件都部署到一个静态域名下面，导致需要排队下载文件。
顺序问题。一些非首次渲染所需要的 JS 文件（如播放器 SDK 、流程图 SDK 等）在页面打开的时候就进行了阻塞加载。

资源构建及部署优化方案

针对以上问题，我们对 Webpack 配置方式做了以下几点改进。

单独部署基础库至 CDN。生产环境将 Vue.js + VueRouter + Vuex + VueCompositionAPI + ElementUI + Lodash 等基础类库通过 webpack.DllPlugin 提前构建为 library.dll.js 并单独部署，同时整个站点中通过 prefetch 提前加载。

单独部署样式主题至 CDN。项目中用到的 ElementUI 组件样式及团队内部开发的 MaterialTheme 主题样式放弃从 NPM 引入 Sass 源码。而是提前构建好 9 种不同颜色的主题，提前部署至 CDN，并通过 prefetch 提前加载。项目中的自定义样式则通过 Sass Mixin 生成不同主题的规则。

<link  href="//static.iqiyi.com/lego/theme/element-ui/1.0.0/css/cyan.css"  rel="prefetch"/><link  href="//static.iqiyi.com/lego/theme/element-material/2.0.0/css/cyan.css"  rel="prefetch"/>

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将业务代码部署至与基础库不同的域名。提升浏览器并发请求的数量。

将播放器 SDK、流程图 SDK 等非首次渲染必须的 JS 文件通过 defer 等方式进行异步加载，或改为组件初始化时动态请求。

删除 moment.js 等非必须的第三方类库。通过查看项目源码，发现仅几个地方用到了 moment.js 的格式化功能，因此我们选择通过自己实现一个仅几十行的工具函数来替换。此外根据项目实际情况，也可以考虑在项目中引入体积更小的类库，例如 Day.js 等。

优化 Webpack 的 splitChunks 策略。将 d3，echarts 等依赖抽取为单独的 chunk。此外，考虑到不同模块之间自动生成的公共 chunk（类似 a~b~c.js）文件不大，反而增加了请求数量，因此禁用了该项配置。同时，显示地将各模块间公共的部分（项目中统一放在 src/common 目录下）打包至 chunk-common 文件中。

// webpack config{  optimization: {    splitChunks: {      cacheGroups: {        // 禁用默认拆分的 chunk        default: false,        // 显示抽取项目公共 chunk        common: {          name: 'chunk-common',          test: /src[\\/]common/,          chunks: 'all'        },        // 抽取 d3/echarts 等第三方类库        d3: {          name: 'chunk-d3',          test: /[\\/]node_modules[\\/](d3|dagre|graphlib)/,          priority: 100,          chunks: 'all'        },        echarts: {          name: 'chunk-echarts',          test: /[\\/]node_modules[\\/](echarts|zrender)/,          priority: 110,          chunks: 'all'        }      }    }  },}

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优化构建后文件名中的 Hash。在生产环境改用 contenthash 来命名文件，仅当包含的文件内容发生改变时才会重新生成新的文件名，最大化利用缓存。

// webpack config{  output: {    filename: 'js/[name].[contenthash].js',    chunkFilename: 'js/[name].[contenthash].js'  }}

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经过以上优化，最终构建的 chunk-vendor 大小在 500K 左右，体积大约减小 2/3；新抽取的项目公共文件 chunk-common 大小 300K 左右；各个模块打包的文件大小则在 200K 左右，体积大约减小 3/5。同时，结合 CDN 部署基础类库，prefetch 预加载及 contenthash 缓存控制等，资源加载的速度大幅度提升。

页面渲染优化

考虑到业务场景及开发成本，新版本的前端应用并没有实现服务器端渲染，存在着较长的白屏时间。而老版本则通过 Java + Velocity 在服务器端完成渲染，两相对比，用户体验相差甚多。

浏览器渲染性能分析

为了解决这个问题，我们通过 Chrome Performance 对页面的渲染性能进行了完整的分析。

由于生产环境代码已经压缩，这里建议在开发环境录制 Profile，可以直接定位到相关源码。录制后的时间线展示参见下面截图。

其中我们需要重点关注的几个维度如下：

Frames：渲染的 FPS 以及不同时间点的渲染结果。

Main：渲染主线程，包括 HTML 解析，JavaScript 执行等任务。

Timings：包括 FP、DCL、FCP、LCP 等指标，以及通过 Performance API 记录的运行时间。Vue.js 2.x 中可以通过 Vue.config.performance = true; 开启组件性能记录。下图的截图展示了 Vue.js 组件的渲染耗时情况。

经过分析，我们发现以下几个主要问题：

路由激活后的首次渲染任务耗时特别长，已经超过了 2 秒。其中，站点导航、侧边栏等就占用了一半以上的时间。

导航组件中，用于判断链接权限的 AuthService.hasURIAuth 方法占用了 80% 的时间。

在通过配置渲染的动态表单页中，核心组件 FormBuilder 渲染时间也在 2 秒左右。

页面渲染整体优化方案

针对以上问题，我们进行了以下几点改进：

通过服务器端渲染骨架屏，包括导航等页面基础布局。从视觉效果上减少用户的心理等待。

减少首屏渲染的组件数量。将初始为隐藏状态的导航二级菜单、站点侧边栏、列表高级搜索弹窗等组件通过 webpack 提取至异步 chunk 中，在用户交互时再异步渲染。

// AppLayout.vue{  components: {    AppDrawer: () =>      import(        /* webpackChunkName: 'chunk-async-common' */        './AppDrawer'      ),    AppHeader  },}

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将根据配置进行渲染的动态表单 FormBuilder 手动拆分为多个渲染任务。由于业务场景的复杂性，通常一个表单拥有 80 余个字段。而在 Vue.js 里面，一次数据变化触发的渲染任务是无法直接拆分的。这里我们采取了另一种方式，将表单配置拆分为多段，首次渲染时仅传递第一段配置，然后在后续的渲染周期依次将配置拼接上去。

<template>    <form-builder :config="formConfig"></form-builder></template>

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{  created() {    this.getFormConfig().then(() => {      this.startWork();    });  },  methods: {    startWork() {      const work = () => {        // 任务调度器        return scheduler.next(() => {          // 逐步拼接表单配置          this.formConfig = this.concatNextFormConfig();
          if (!scheduler.done()) {            // 循环执行任务            work();          }        });      };            // 启动首次任务      work();    }  }}

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接口速度优化

BFF 性能分析

由于业务流程复杂，前端会调用多个服务接口，并对数据进行二次处理，因此一直由前端来负责 Java Web 层(BFF)的开发。本次升级为了开发更简便，引入了基于 TypeScript 的 NestJS 框架替换原来 Spring MVC，由 NestJS 封装面向前端的接口给 VueJS 应用。为了定位其中潜在的性能问题，我们做了一些通用的扩展：