新版卖家中心 Bigpipe 实践（二）_html/css_WEB-ITnose
- WBOY原创
- 2016-06-24 11:22:481372浏览
自从上次通过 新版卖家中心 Bigpipe 实践（一） 阐述了 Bigpipe 实现思路和原理之后，一转眼春天就来了。而整个实践过程，从开始冬天迎着冷风前行，到现在逐渐回暖。其中感受和收获良多，和大家分享下。代码偏多，请自带编译器。
核心问题
一切技术的产生或者使用都是为了解决问题，所以开始前，看下要解决的问题：
- 同步加载首屏模块，服务端各个模块并行生成内容，客户端渲染内容依赖于最后一个内容的生成时间。这里的痛点是 同步 。因为要多模块同步，所以难免浏览器要等待，浏览器等待也就是用户等待。
- 于是我们采用了滚动异步加载模块，页面框架优先直出，几朵菊花旋转点缀，然后首屏模块通过异步请求逐个展现出来。虽然拿到什么就能在客户端渲染显示，但还是有延迟感。这里的痛点是 请求 ，每个模块都需要多一个请求，也需要时间。
- Facebook 的工程师们会不会是这样想的：一次请求，各个首屏模块服务端并行处理生成内容，生成的内容能直接传输给客户端渲染，用户能马上看到内容，这样好猴赛雷~
- 其实 Bigpipe 的思路是从 微处理器的流水线 中受到启发
技术突破口
卖家中心主体也是功能模块化，和 Facebook 遇到的问题是一致的。核心的问题换个说法： 通过一个请求链接，服务端能否将动态内容分块传输到客户端实时渲染展示，直到内容传输结束，请求结束。
概念
- 技术点：HTTP 协议的分块传输（在 HTTP 1.1 提供） 概念入口
- 如果一个 HTTP 消息（请求消息或应答消息）的 Transfer-Encoding 消息头的值为 chunked ，那么，消息体由数量未定的块组成，并以最后一个大小为 0 的块为结束。
- 这种机制使得网页内容分成多个内容块，服务器和浏览器建立管道并管理他们在不同阶段的运行。
实现
如何实现数据分块传输，各个语言的方式并不一样。
PHP 的方式
<html><head> <title>php chunked</title></head><body> <?php sleep(1); ?> <div id="moduleA"><?php echo 'moduleA' ?></div> <?php ob_flush(); flush(); ?> <?php sleep(3); ?> <div id="moduleB"><?php echo 'moduleB' ?></div> <?php ob_flush(); flush(); ?> <?php sleep(2); ?> <div id="moduleC"><?php echo 'moduleC' ?></div> <?php ob_flush(); flush(); ?></body></html>
- PHP 利用 ob_flush 和 flush 把页面分块刷新缓存到浏览器，查看 network ，页面的 Transfer-Encoding=chunked ，实现内容的分块渲染。
- PHP 不支持线程，所以服务器无法利用多线程去并行处理多个模块的内容。
- PHP 也有并发执行的方案，这里不做扩展，有兴趣地可以去深入研究下。
Java 的方式
- Java 也有类似于 flush 的函数 实现简单页面的分块传输。
- Java 是多线程的，方便并行地处理各个模块的内容。
flush 的思考
- Yahoo 34 条性能优化 Rules 里面提到 flush 时机是 head 之后，可以让浏览器先行下载 head 中引入的 CSS/js。
- 我们会把内容分成一块一块 flush 到浏览器端，flush 的内容优先级应该是用户关心的。比如 Yahoo 之前优先 flush 的就是搜索框，因为这个是核心功能。
- flush 的内容大小需要进行有效地拆分，大内容可以拆成小内容。
Node.js 实现
通过对比 PHP 和 Java 在实现 Bigpipe 上的优势和劣势，很容易在 Node.js 上找到幸福感。
- Node.js 的异步特性可以很容易地处理并行的问题。
- View 层全面控制，对于需要服务端处理数据和客户端渲染有天然的优势。
- Node.js 中的 HTTP 接口的设计支持许多 HTTP 协议中原本用起来很困难的特性。
回到 HelloWorld
var http = require('http');http.createServer(function (request, response){ response.writeHead(200, {'Content-Type': 'text/html'}); response.write('hello'); response.write(' world '); response.write('~ '); response.end();}).listen(8080, "127.0.0.1"); - HTTP 头 Transfer-Encoding=chunked ，我的天啊，太神奇了！
- 如果只是 response.write 数据，没有指示 response.end ，那么这个响应就没有结束，浏览器会保持这个请求。在没有调用 response.end 之前，我们完全可以通过 response.write 来 flush 内容。
- 把 Bigpipe Node.js 实现是从 HelloWorld 开始，心情有点小激动。
完整点
layout.html
<!DOCTYPE html><html><head> <!-- css and js tags --> <link rel="stylesheet" href="index.css" /> <script> function renderFlushCon(selector, html) { document.querySelector(selector).innerHTML = html; } </script></head><body> <div id="A"></div> <div id="B"></div> <div id="C"></div> - head 里面放我们要加载的 assets
- 输出页面框架，A/B/C 模块的占位
var http = require('http');var fs = require('fs');http.createServer(function(request, response) { response.writeHead(200, { 'Content-Type': 'text/html' }); // flush layout and assets var layoutHtml = fs.readFileSync(__dirname + "/layout.html").toString(); response.write(layoutHtml); // fetch data and render response.write('<script>renderFlushCon("#A","moduleA");</script>'); response.write('<script>renderFlushCon("#C","moduleC");</script>'); response.write('<script>renderFlushCon("#B","moduleB");</script>'); // close body and html tags response.write('</body></html>'); // finish the response response.end();}).listen(8080, "127.0.0.1"); 页面输出：
moduleAmoduleBmoduleC
- flush layout 的内容 包含浏览器渲染的函数
- 然后进入核心的取数据、模板拼装，将可执行的内容 flush 到浏览器
- 浏览器进行渲染（此处还未引入并行处理）
- 关闭 body 和 HTML 标签
- 结束响应 完成一个请求
express 实现
var express = require('express');var app = express();var fs = require('fs');app.get('/', function (req, res) { // flush layout and assets var layoutHtml = fs.readFileSync(__dirname + "/layout.html").toString(); res.write(layoutHtml); // fetch data and render res.write('<script>renderFlushCon("#A","moduleA");</script>'); res.write('<script>renderFlushCon("#C","moduleC");</script>'); res.write('<script>renderFlushCon("#B","moduleB");</script>'); // close body and html tags res.write('</body></html>'); // finish the response res.end();});app.listen(3000); 页面输出：
moduleAmoduleBmoduleC
- express 建立在 Node.js 内置的 HTTP 模块上，实现的方式差不多
koa 实现
var koa = require('koa');var app = koa();app.use(function *() { this.body = 'Hello world';});app.listen(3000); - Koa 不支持 直接调用底层 res 进行响应处理。 res.write()/res.end() 就是个雷区，有幸踩过。
- koa 中，this 这个上下文对 Node.js 的 request 和 response 对象的封装。this.body 是 response 对象的一个属性。
- 感觉 koa 的世界就剩下了 generator 和 this.body ，怎么办？继续看文档~
- this.body 可以设置为字符串， buffer 、stream 、 对象 、 或者 null 也行。
- stream stream stream 说三遍可以变得很重要。
流的意义
关于流，推荐看 @愈之的 通通连起来 – 无处不在的流 ，感触良多，对流有了新的认识，于是接下来连连看。
var koa = require('koa');var View = require('./view');var app = module.exports = koa();app.use(function* () { this.type = 'html'; this.body = new View(this);});app.listen(3000); view.js
var Readable = require('stream').Readable;var util = require('util');var co = require('co');var fs = require('fs');module.exports = Viewutil.inherits(View, Readable);function View(context) { Readable.call(this, {}); // render the view on a different loop co.call(this, this.render).catch(context.onerror);}View.prototype._read = function () {};View.prototype.render = function* () { // flush layout and assets var layoutHtml = fs.readFileSync(__dirname + "/layout.html").toString(); this.push(layoutHtml); // fetch data and render this.push('<script>renderFlushCon("#A","moduleA");</script>'); this.push('<script>renderFlushCon("#C","moduleC");</script>'); this.push('<script>renderFlushCon("#B","moduleB");</script>'); // close body and html tags this.push('</body></html>'); // end the stream this.push(null);}; 页面输出：
moduleAmoduleBmoduleC
- Transfer-Encoding:chunked
- 服务端和浏览器端建立管道，通过 this.push 将内容从服务端传输到浏览器端
并行的实现
目前我们已经完成了 koa 和 express 分块传输的实现，我们知道要输出的模块 A 、模块 B 、模块 C 需要并行在服务端生成内容。在这个时候来回顾下传统的网页渲染方式，A / B / C 模块同步渲染：
采用分块传输的模式，A / B / C 服务端顺序执行，A / B / C 分块传输到浏览器渲染：
时间明显少了，然后把服务端的顺序执行换成并行执行的话：
通过此图，并行的意义是显而易见的。为了寻找并行执行的方案，就不得不 追溯异步编程 的历史。（读史可以明智，可以知道当下有多不容易）
callback 的方式
- 首先 过多 callback 嵌套 实现异步编程是地狱
- 第二 选择绕过地狱，选择成熟的模块来取代
async 的方式
- async 算是异步编码流程控制中的元老。
- parallel(tasks, [callback]) 并行执行多个函数，每个函数都是立即执行，不需要等待其它函数先执行。传给最终 callback 的数组中的数据按照 tasks 中声明的顺序，而不是执行完成的顺序。
var Readable = require('stream').Readable;var inherits = require('util').inherits;var co = require('co');var fs = require('fs');var async = require('async');inherits(View, Readable);function View(context) { Readable.call(this, {}); // render the view on a different loop co.call(this, this.render).catch(context.onerror);}View.prototype._read = function () {};View.prototype.render = function* () { // flush layout and assets var layoutHtml = fs.readFileSync(__dirname + "/layout.html").toString(); this.push(layoutHtml); var context = this; async.parallel([ function(cb) { setTimeout(function(){ context.push('<script>renderFlushCon("#A","moduleA");</script>'); cb(); }, 1000); }, function(cb) { context.push('<script>renderFlushCon("#C","moduleC");</script>'); cb(); }, function(cb) { setTimeout(function(){ context.push('<script>renderFlushCon("#B","moduleB");</script>'); cb(); }, 2000); } ], function (err, results) { // close body and html tags context.push('</body></html>'); // end the stream context.push(null); }); };module.exports = View; 页面输出：
moduleCmoduleAmoduleB
- 模块显示的顺序是 C>A>B ，这个结果也说明了 Node.js IO 不阻塞
- 优先 flush layout 的内容
- 利用 async.parallel 并行处理 A 、B 、C ，通过 cb() 回调来表示该任务执行完成
- 任务执行完成后 执行结束回调，此时关闭 body/html 标签 并结束 stream
每个 task 函数执行中，如果有出错，会直接最后的 callback。此时会中断，其他未执行完的任务也会停止，所以这个并行执行的方法处理异常的情况需要比较谨慎。
另外 async 里面有个 each 的方法也可以实现异步编程的并行执行：
each(arr, iterator(item, callback), callback(err))
稍微改造下：
var options = [ {id:"A",html:"moduleA",delay:1000}, {id:"B",html:"moduleB",delay:0}, {id:"C",html:"moduleC",delay:2000}];async.forEach(options, function(item, callback) { setTimeout(function(){ context.push('<script>renderFlushCon("#'+item.id+'","'+item.html+'");</script>'); callback(); }, item.delay); }, function(err) { // close body and html tags context.push('</body></html>'); // end the stream context.push(null);}); - 结果和 parallel 的方式是一致的，不同的是这种方式关注执行过程，而 parallel 更多的时候关注任务数据
我们会发现在使用 async 的时候，已经引入了 co ，co 也是异步编程的利器，看能否找到更简便的方法。
co
co 作为一个异步流程简化工具，能否利用强大的生成器特性实现我们的并行执行的目标。其实我们要的场景很简单：
多个任务函数并行执行，完成最后一个任务的时候可以进行通知执行后面的任务。
var Readable = require('stream').Readable;var inherits = require('util').inherits;var co = require('co');var fs = require('fs');// var async = require('async');inherits(View, Readable);function View(context) { Readable.call(this, {}); // render the view on a different loop co.call(this, this.render).catch(context.onerror);}View.prototype._read = function () {};View.prototype.render = function* () { // flush layout and assets var layoutHtml = fs.readFileSync(__dirname + "/layout.html").toString(); this.push(layoutHtml); var context = this; var options = [ {id:"A",html:"moduleA",delay:100}, {id:"B",html:"moduleB",delay:0}, {id:"C",html:"moduleC",delay:2000} ]; var taskNum = options.length; var exec = options.map(function(item){opt(item,function(){ taskNum --; if(taskNum === 0) { done(); } })}); function opt(item,callback) { setTimeout(function(){ context.push('<script>renderFlushCon("#'+item.id+'","'+item.html+'");</script>'); callback(); }, item.delay); } function done() { context.push('</body></html>'); // end the stream context.push(null); } co(function* () { yield exec; }); };module.exports = View; - yield array 并行执行数组内的任务。
- 为了不使用 promise 在数量可预知的情况 ，加了个计数器来判断是否已经结束，纯 co 实现还有更好的方式？
- 到这个时候，才发现生成器的特性并不能应运自如，需要补一补。
co 结合 promise
这个方法由@大果同学赞助提供，写起来优雅很多。
var options = [ {id:"A",html:"moduleAA",delay:100}, {id:"B",html:"moduleBB",delay:0}, {id:"C",html:"moduleCC",delay:2000}];var exec = options.map(function(item){ return opt(item); });function opt(item) { return new Promise(function (resolve, reject) { setTimeout(function(){ context.push('<script>renderFlushCon("#'+item.id+'","'+item.html+'");</script>'); resolve(item); }, item.delay); });}function done() { context.push('</body></html>'); // end the stream context.push(null);}co(function* () { yield exec;}).then(function(){ done();}); ES 7 async/wait
如果成为标准并开始引入，相信代码会更精简、可读性会更高，而且实现的思路会更清晰。
async function flush(Something) { await Promise.all[moduleA.flush(), moduleB.flush(),moduleC.flush()] context.push('</body></html>'); // end the stream context.push(null);} - 此段代码未曾跑过验证，思路和代码摆在这里，ES 7 跑起来 ^_^。
Midway
写到这里太阳已经下山了，如果在这里来个“预知后事如何，请听下回分解”，那么前面的内容就变成一本没有主角的小说。
Midway 是好东西，是前后端分离的产物。分离不代表不往来，而是更紧密和流畅。因为职责清晰，前后端有时候可以达到“你懂的，懂！”，然后一个需求就可以明确了。用 Node.js 代替 Webx MVC 中的 View 层，给前端实施 Bigpipe 带来无限的方便。
>Midway 封装了 koa 的功能，屏蔽了一些复杂的元素，只暴露出最简单的 MVC 部分给前端使用，降低了很大一部分配置的成本。
一些信息
- Midway 其实支持 express 框架和 koa 框架，目前主流应该都是 koa，Midway 5.1 之后应该不会兼容双框架。
- Midway 可以更好地支持 generators 特性
- midway-render this.render（xtpl,data） 内容直接通过 this.body 输出到页面。
function renderView(basePath, viewName, data) { var me = this; var filepath = path.join(basePath, viewName); data = utils.assign({}, me.state, data); return new Promise(function(resolve, reject) { function callback(err, ret) { if (err) { return reject(err); } // 拼装后直接赋值this.body me.body = ret; resolve(ret); } render(filepath, data, callback); });} MVC
- Midway 的专注点是做前后端分离，Model 层其实是对后端的 Model 做一层代理，数据依赖后端提供。
- View 层 模板使用 xtpl 模板，前后端的模板统一。
- Controller 把路由和视图完整的结合在了一起，通常在 Controller 中实现 this.render。
Bigpipe 的位置
了解 Midway 这些信息，其实是为了弄清楚 Bigpipe 在 Midway 里面应该在哪里接入会比较合适：
- Bigpipe 方案需要实现对内容的分块传输，所以也是在 Controller 中使用。
- 拼装模板需要 midway-xtpl 实现拼装好字符串，然后通过 Bigpipe 分块输出。
- Bigpipe 可以实现对各个模块进行取数据和拼装模块内容的功能。
建议在 Controller 中作为 Bigpipe 模块引入使用，取代原有 this.render 的方式进行内容分块输出
场景
什么样的场景比较适合 Bigpipe，结合我们现有的东西和开发模式。
- 类似于卖家中心，模块多，页面长，首屏又是用户核心内容。
- 每个模块的功能相对独立，模板和数据都相对独立。
- 非首屏模块还是建议用滚动加载，减少首屏传输量。
- 主框架输出 assets 和 bigpipe 需要的脚本，主要的是需要为模块预先占位。
- 首屏模块是可以固定或者通过计算确认。
- 模块除了分块输出，最好也支持异步加载渲染的方式。
封装
最后卖家中心的使用和 Bigpipe 的封装，我们围绕着前面核心实现的分块传输和并行执行，目前的封装是这样的：
由于 Midway this.render 除了拼装模板会直接 将内容赋值到 this.body，这种时候回直接中断请求，无法实现我们分块传输的目标。所以做了一个小扩展：
midway-render 引擎里面 添加只拼装模板不输出的方法 this.Html
// just output html no render; app.context.Html = utils.partial(engine.renderViewText, config.path);
renderViewText
function renderViewText(basePath, viewName, data) { var me = this; var filepath = path.join(basePath, viewName); data = utils.assign({}, me.state, data); return new Promise(function(resolve, reject) { render(filepath, data, function(err, ret){ if (err) { return reject(err); } //此次 去掉了 me.body=ret resolve(ret); }); });} - midway-render/midway-xtpl 应该有扩展，但是没找到怎么使用，所以选择这样的方式。
View.js 模块
'use strict';var util = require('util');var async = require('async');var Readable = require('stream').Readable;var midway = require('midway');var DataProxy = midway.getPlugin('dataproxy');// 默认主体框架var defaultLayout = '<!DOCTYPE html><html><head></head><body></body>';exports.createView = function() { function noop() {}; util.inherits(View, Readable); function View(ctx, options) { Readable.call(this); ctx.type = 'text/html; charset=utf-8'; ctx.body = this; ctx.options = options; this.context = ctx; this.layout = options.layout || defaultLayout; this.pagelets = options.pagelets || []; this.mod = options.mod || 'bigpipe'; this.endCB = options.endCB || noop; } /** * * @type {noop} * @private */ View.prototype._read = noop; /** * flush 内容 */ View.prototype.flush = function* () { // flush layout yield this.flushLayout(); // flush pagelets yield this.flushPagelets(); }; /** * flush主框架内容 */ View.prototype.flushLayout = function* () { this.push(this.layout); } /** * flushpagelets的内容 */ View.prototype.flushPagelets = function* () { var self = this; var pagelets = this.pagelets; // 并行执行 async.each(pagelets, function(pagelet, callback) { self.flushSinglePagelet(pagelet, callback); }, function(err) { self.flushEnd(); }); } /** * flush 单个pagelet * @param pagelet * @param callback */ View.prototype.flushSinglePagelet = function(pagelet, callback) { var self = this, context = this.context; this.getDataByDataProxy(pagelet,function(data){ var data = pagelet.formateData(data, pagelet) || data; context.Html(pagelet.tpl, data).then(function(html) { var selector = '#' + pagelet.id; var js = pagelet.js; self.arrive(selector,html,js); callback(); }); }); } /** * 获取后端数据 * @param pagelet * @param callback */ View.prototype.getDataByDataProxy = function(pagelet, callback) { var context = this.context; if (pagelet.proxy) { var proxy = DataProxy.create({ getData: pagelet.proxy }); proxy.getData() .withHeaders(context.request.headers) .done(function(data) { callback && callback(data); }) .fail(function(err) { console.error(err); }); }else { callback&&callback({}); } } /** * 关闭html结束stream */ View.prototype.flushEnd = function() { this.push('</html>'); this.push(null); } // Replace the contents of `selector` with `html`. // Optionally execute the `js`. View.prototype.arrive = function (selector, html, js) { this.push(wrapScript( 'BigPipe(' + JSON.stringify(selector) + ', ' + JSON.stringify(html) + (js ? ', ' + JSON.stringify(js) : '') + ')' )) } function wrapScript(js) { var id = 'id_' + Math.random().toString(36).slice(2) return '<script id="' + id + '">' + js + ';remove(\'#' + id + '\');</script>' } return View;} - context.html 拼装各个 pagelet 的内容
Controller 调用
var me = this;var layoutHtml = yield this.Html('p/seller_admin_b/index', data);yield new View(me, { layout: layoutHtml, // 拼装好layout模板 pagelets: pageletsConfig, mod: 'bigpie' // 预留模式选择}).flush(); - layoutHtml 拼装好主框架模板
- 每个 pagelets 的配置
{ id: 'seller_info',//该pagelet的唯一id proxy: 'Seller.Module.Data.seller_info', // 接口配置 tpl: 'sellerInfo.xtpl', //需要的模板 js: '' //需要执行的js} - proxy 和 tpl 获取数据和拼装模板需要并行执行
- js 通常进行模块的初始化
改进
思路和代码实现都基于现有的场景和技术背景，目前只有实现的思路和方案尝试，还没形成统一的解决方案，需要更多的场景来支持。目前有些点还可以改进的：
- 代码可以采用 ES6/ES7 新特性进行改造会更优雅，时刻结合 Midway 的升级进行改进。
- 分块传输机制存在一些低版本浏览器不兼容的情况，最好实现异步加载模块的方案，分双路由，根据用户设备切换路由。
- 对于每个模块和内容进行异常处理，设置一个请求的时间限制，达到限制时间，关闭链接，不要让页面挂起。此时把本来需要进行分块传输的模块通过异步的方式引入。
- 并行的实现方案目前采用 async.each，需要从性能上进行各方案的对比
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