如何理解 Next.js 中的 SSR、CSR、SSG 、ISR 以及 DPR 技术

2023-07-24
北京
本文字数：5413 字
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最近组内在学习 next.js,里面涉及到客户端渲染和服务端渲染中使用的不同的技术。我把学习过程中了解到的这些技术点逐个进行分析、比较和总结，咱不废话了，开始吧。

CSR（Client Side Rendering）客户端渲染

CSR 就是客户端渲染，如常见的 SPA 所使用的渲染方式，所有的主流框架都支持，或者说：只要是在客户端渲染过程中使用到了 JS，数据是通过客户端发送请求获取并渲染的都可以算作客户端渲染。

CSR 主要流程图：

在 Next.js 中想要使用客户端渲染也很简单，只要上述的这些 API ，例如 getStaticProps 、getServerSideProps ...都没使用，数据都是通过在组件内部使用 axios 或者 fetch 去发送请求获取并渲染的，那么我们使用的就是纯客户端渲染了，与直接使用 Vue 或 React 并无差别。所以其实没必要单独起一个服务来做这些。

以 React 项目打包编译后的 HTML 为例:

<!DOCTYPE html><html lang="en">  <head>    <meta charset="UTF-8" />    <link rel="icon" type="image/svg+xml" href="/vite.svg" />    <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0" />    <title>React App</title>    <script type="module" crossorigin src="/assets/index-c7e05d32.js"></script>    <link rel="stylesheet" href="/assets/index-d526a0c5.css">  </head>  <body>    <div id="root"></div>  </body></html>

复制代码

可以很清楚的看到页面内容中只有 <div id="root"></div> 元素，没有其他的元素，然后通过加载 index-c7e05d32.js、index-d526a0c5.css 来执行渲染。整个渲染过程包括，生成 DOM 节点，注入样式，交互事件绑定，数据获取等等。

优点
服务器压力变轻了，让渲染工作在客户端进行，后端专注于 API 开发真正的前后端分离，服务器直接返回不加工的 html
用户在后续访问操作体验好，（首屏渲染慢）可以将网站做成 SPA，可以增量渲染
缺点
不利于 SEO，因为搜索引擎不执行 JS 相关操作，无法获取渲染后的最终 html。
首屏渲染时间比较长，因为大部分与网页生命周期相关的任务都由 JS 处理，这导致页面的首次内容绘制(FCP)和交互时间(TTI)较差。这取决于应用程序的复杂性和大小，这会增加更多的时间。这意味着用户在首次绘制(FP)和 FCP 之间的时间内几乎看不到任何内容。

SSR（Server Side Rendering）服务端渲染

SSRSSR 也就是服务端渲染，是指在服务器端将页面渲染成 HTML 后再返回给客户端。

SSR 主要流程图：

在 Next.js 中，如果启用了 SSR，那么每次的每次请求都会重新生成页面。想要开启 SSR，我们可以在定义组件的那个文件中暴露一个异步函数 getServerSideProps，这个方法类似于 getStaticProps ，只是执行的时机不同， getServerSideProps 会在每次页面接受请求时都调用。

根据 getServerSideProps 的调用时机，我们可以知道这个方法适用于展示需要经常更新的数据。下面放个官方例子：

export default function Page({ data }) {  // 渲染数据...}
// 这个方法每次请求时都会调用export async function getServerSideProps() {  // 从外部 API 获取数据  const res = await fetch(`https://.../data`)  const data = await res.json()
  // 通过 props 向组件内传入数据  return { props: { data } }}

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除了调用时机外，getServerSideProps 与 getStaticProps 并无二致，因此还是很好理解的。

优点
有利于 SEO，页面内容都在服务器生成，搜索引擎直接抓取到最终页面结果。
有利于首屏渲染，HTML 所需数据都在服务器处理好生成 HTML，首屏渲染时间变短。
缺点
渲染都在服务端，占用服务端资源而导致服务端压力增加。
页面交互/跳转会导致整个页面刷新，体验较差。
应用场景
出于首屏打开速度、用户体验、SEO 等目的需要让用户更快的看到页面首屏内容
想要预先渲染的页面内容中存在动态的内容

SSG（Static Site Generation ）静态站点生成

SSG是静态站点生成。在构建的时候直接把结果页面输出 html 到磁盘，每次访问直接把 html 返回给客户端，相当于一个静态资源。

SSG 主要流程图：

Next's 中静态网站生成一般分为三种情况，分别是:

纯静态页面，不需要依赖外部数据;
页面的内容依赖外部数据;
页面的路径依赖外部数据;

不需要依赖外部数据

function About() { return <div>About</div>}
export default About

复制代码

这种情况最简单，Next.js 会在打包时直接生成一个静态的 HTML。

页面的内容依赖外部数据

export default function Blog({ posts }) {  // 渲染文章...}// 这个函数会在 build 时接收请求export async function getStaticProps() {  // 请求 API 获取文章数据  const res = await fetch('https://.../posts')  const posts = await res.json()
  // 在构建时，Blog 组件可以接收到 posts 这个 props  return {    props: {      posts,    },  }}

复制代码

为了能够在预渲染的时候拿到外部的数据，我们可以在定义组件的那个文件中暴露一个异步函数 getStaticProps ，在打包页面时 Next.js 会先执行 getStaticProps 中的操作，例如发送请求，数据处理之类的。

然后我们可以返回一个对象，其中 props 字段的值会在渲染组件时作为 props 传入，这样就实现了构建时从外部获取数据。

页面的路径依赖外部数据

在 Next.js 中，路由是由文件系统驱动的，每个页面对应一个文件，文件的路径即为页面的路由路径。例如，pages/index.js 对应根路径 /，pages/about.js 对应 /about 路由。

当需要动态生成页面时，可以使用动态路由。动态路由允许在路由路径中使用参数，这些参数可以根据 URL 中的值来动态生成页面。例如，可以创建一个动态路由 /posts/[id] 用于显示不同 id 值的文章详情页面。

但是，当使用动态路由时，Next.js 需要知道有哪些有效的参数值（例如文章的 id）以便进行预渲染呢？

为了解决这个问题，Next.js 提供了一个特殊的方法 getStaticPaths，你可以在页面组件中使用该方法来声明需要预渲染的参数值列表。

在页面组件中，如果你希望使用动态路由，你可以实现 getStaticPaths 方法。该方法返回一个对象，其中包含一个 paths 数组，这个数组包含了所有需要预渲染的参数值。例如，对于 /posts/[id]，可能有多个不同的文章 id 需要预渲染，这些 id 值就会包含在 paths 数组中。

当用户访问一个动态路由页面时，Next.js 会根据 getStaticPaths 方法提供的参数值列表，预先生成静态的 HTML 文件，并将其缓存起来。这样，对同一篇文章的后续请求将会直接返回预渲染好的静态内容，提高了页面的加载速度和性能。

优点
性能出色，把生成好的 html 文件可以放到 CDN 上，还能提高缓存利用率。
有利于 SEO，由于 html 已经提前生成好，不需要服务端和客户端去渲染。
缺点
在构建期间生成大量 HTML 文件可能具有挑战性且耗时。
任何数据更新都需要应用程序完成构建过程，以使用最新数据再次生成页面 - 这体验非常不好！
对于高度动态的内容并不合适，只适用于静态数据
应用场景
对于首屏速度、用户体验、SEO 等考虑需要让用户更快的看到页面首屏内容情况。
静态内容或低度动态内容或比较规定的动态内容比较合适。
所以常用于通过 CMS 生成内容、博客站点等静态内容较多的场景。

ISR（Incremental Static Regeneration）增量式静态再生

ISR是一种用于生成静态网页的技术。它在现代静态网站生成器和框架中得到广泛应用，旨在提高网站生成的效率和性能。

ISR 主要流程图：

ISR解决SSG不适合高度动态内容的这个问题。它工作原理如下：

初始生成：在第一次构建静态网站时，所有的页面都会被生成。
增量式生成：在之后的每次内容更新时，ISR 只会重新生成发生更改的那部分页面，而不是整个网站。这意味着只有受影响的页面会重新生成，其他页面保持不变。
缓存：生成的页面会被缓存起来，当用户请求该页面时，直接从缓存中获取，从而避免了重复的生成过程，提高了网站的响应速度。

从ISR流程图上看，对比SSG只是增加了Server端的逻辑，分别做了以下处理：

在服务端收到对应页面请求时，服务端会先返回当前内容然后对页面做失效验证。
如果页面实现，服务端会对失效的页面进行后台增量构建。
当下次请求到达时，如果新的页面已经生成成功，则会返回新页面的内容，但在此之前还会继续使用旧页面的内容。当然这样不是绝对的，

要在 Next.js 中开启 ISR ，只需要在前面介绍的 getStaticProps 函数中返回一个 revalidate 属性，下面放一个官方的示例：

function Blog({ posts }) {  return (    <ul>      {posts.map((post) => (        <li key={post.id}>{post.title}</li>      ))}    </ul>  )}
// 这个方法会在服务端渲染或者 build 时被调用// 当使用了 serverless 函数、开启 revalidate 并且接受到新的请求时也会被重新调用export async function getStaticProps() {  const res = await fetch('https://.../posts')  const posts = await res.json()
  return {    props: {      posts,    },        // Next 将会尝试重新生成页面:    // - 接受到新的请求    // - 每隔最多十秒钟    revalidate: 10, // 单位为秒  }}
// 这个方法会在服务端渲染或者 build 时被调用// 当使用了 serverless 函数该路径还没有被生成过就会被重新调用export async function getStaticPaths() {  const res = await fetch('https://.../posts')  const posts = await res.json()
  // 基于 posts 获取我们想要预渲染的路径  const paths = posts.map((post) => ({    params: { id: post.id },  }))
  // 在 build 时，我们将只预渲染 paths 中的路径  // { fallback: 'blocking' } 在页面不存在时按需进行服务端渲染。  return { paths, fallback: 'blocking' }}
export default Blog

复制代码

ISR 的实现方式是将某些页面标记为可 ISR 页面。这些页面在生成时与 SSG 页面相同，但它们还有一个“revalidate”（再生成时间）。这个时间告诉 Next.js 何时需要重新生成页面。

所以关于增量生成我们也可以简单的总结为：“传统的预渲染如果需要更新内容就得将全部页面重新生成 HTML，而 增量生成 允许我们单独设置某一些页面重新生成“，这样就能节省很多不必要的性能开支了。

优点
具有 SSG 的所有优点，并且它减少了应用程序的构建时间，因为它避免了在构建期间预渲染所有页面。
如果数据有任何更新，则重新生成页面，而无需重建整个应用程序。
缺点
对于没有预渲染的页面，用户首次访问将会看到一个 fallback 页面，此时服务端才开始渲染页面，直到渲染完毕。这就导致用户体验上的不一致。
对于已经被预渲染的页面，用户直接从 CDN 加载，但这些页面可能是已经过期的，甚至过期很久的，只有在用户刷新一次，第二次访问之后，才能看到新的数据。对于电商这样的场景而言，是不可接受的（比如商品已经卖完了，但用户看到的过期数据上显示还有）。
关于ISR的利弊可以参考 Netlify 的这篇文章：Incremental Static Regeneration: Its Benefits and Its Flaws
应用场景
使用非交易类的商品类平台、对实时性要求不是很高的都可以用吧，比如：新闻/资讯、博客、社交媒体等。

DPR（Distributed Persistent Rendering）分布式持续渲染

DPR是一种分布式持久渲染技术，用于在多台计算机上渲染图像或动画。该技术利用多台计算机的处理能力和存储容量，将渲染任务分配给不同的计算机节点。这些节点之间通过网络进行通信，协同完成渲染任务。由于渲染任务通常需要大量的计算和存储资源，DPR 技术可以显著提高渲染效率和速度。

为了解决 ISR 的一系列问题，Netlify 在前段时间发起了一个新的提案： Distributed Persistent Rendering (DPR)

DPR 本质上讲，是对 ISR 的模型做了几点改动，并且搭配上 CDN 的能力：

去除了fallback 行为，而是直接用On-demand Builder（按需构建器）来响应未经过预渲染的页面，然后将结果缓存至 CDN；
数据页面过期时，不再响应过期的缓存页面，而是CDN回源到 Builder 上，渲染出最新的数据；
每次发布新版本时，自动清除 CDN 的缓存数据。

在 Netlify 平台上，你可以像这样定义一个 Builder，用于预渲染或者实时渲染。这个 Builder 将会以 Serverless 云函数的方式在平台上运行：

const { builder } = require("@netlify/functions")
async function handler(event, context) {
  return {    statusCode: 200,    headers: {      "Content-Type": "text/html",    },    body: `    <!DOCTYPE html>      <html>        <body>          Hello World        </body>    </html>    `,  };}
exports.handler = builder(handler);

复制代码

更多详细信息可以参考文档：on-demand-builders

缺点
新页面访问可能会触发 On-demand Builder 同步渲染，导致当次请求响应时间比较长；
DoS 攻击比较难防御，因为攻击者可能会大量访问新页面，导致 Builder 被大量并行运行，这里需要平台方实现 Builder 的归一化和串行运行。

总结

技术本身并不是完美的，CSR、SSR、SSG、ISR、DPR 这些解决方案，多多少少都有一些自身无法解决的问题，它们本质上就是在平衡动态性、渲染性能、缓存性能这三个矛盾点，依然需要继续探索和演进下去。随着技术在持续发展，或许后续会有更好的解决方案。

好了，以上就是这篇文章的全部内容，感谢各位能读到这里，若对你有帮助，记得帮我点赞哟~~~ ，如有疑问，欢迎评论区留言。

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