你好，我是王沛。今天我们来聊聊如何提升 React 应用的打开速度。

随着前端技术的不断演进，以及浏览器性能的不断提高，前端应用的开发也变得越来越复杂，因为更多的功能被放到了前端去实现。

这也让我们面临这样一个挑战：如何控制好整个应用的大小，以及如何提升加载性能，才能确保应用的打开速度够快。

我们来分析一下，看怎么解决这个问题。在应用加载的性能指标中，其中一个很重要的指标就是首屏打开速度。也就是说，当用户打开你的应用之后，他要花多久才能看到首页面。根据统计显示，如果首页打开时间超过3秒，那么就会流失掉40%的用户。所以这项指标的重要性不言而喻，也让我们在完成需求开发的同时，要时刻有意识地去控制包的大小。要知道，包越小，首屏打开速度就越快。

照此来看，为了提高首屏加载速度，我们就需要对应用进行分包。

首先，在打开某个页面时，只加载这个页面相关的内容，也就是按需加载。
同时，为了提升后续应用的打开速度，就需要采用高效的缓存策略，避免前端资源的重复下载。

所以这节课，我们首先来看看在 React 应用中如何实现按需加载。然后呢，我会和你介绍下 Service Worker 技术，看看怎么利用Service Worker 来缓存前端资源。虽然它和 React 没有必然的联系，但是作为目前最为有效的提升加载性能的手段，你也需要进行了解并能正确使用。

如何实现按需加载？

使用 import 语句，定义按需加载的起始模块

所谓按需加载，就是指在某个组件需要被渲染到页面时，才会去实际地下载这个页面，以及这个页面依赖的所有代码。

比如当用户打开 /users/profile 这个页面时，才会真正加载对应组件的代码。如下图所示，就展示了这样一个结构，其中 Profile Page 就是需要动态加载的组件。

这样的话，就不需要在一开始时就载入所有代码，影响首屏打开速度。而是通过按需加载，只下载与页面相关的部分。

要实现这个功能，本质上在于，我们需要有动态加载模块的能力。也就是在运行时去加载模块，而不是静态地去 import 一个模块。

对于这个需求，ECMA Script 标准有一个提案，专门用于动态加载模块，语法是 import(someModule)。

注意，这里的 import 和我们一般用于引入模块的静态声明方式不同，比如 import something from 'somemodule' 。但这里的import是作为一个函数动态运行的，这个 import() 函数会返回一个 Promise。这样，在模块加载成功后，我们就可以在 Promise 的 then 回调函数中去使用这个模块了。

虽然这只是一个提案，并没有成为标准，但是 Webpack 等打包工具利用了这样的语法去定义代码的分包。也就是说，Webpack 实现了这样的语法。

下面的代码演示了如何使用 import 语句来定义一个分包的拆分点：

function ProfilePage() {
  // 定义一个 state 用于存放需要加载的组件
  const [RealPage, setRealPage] = useState(null);
  
  // 根据路径动态加载真正的组件实现
  import('./RealProfilePage').then((comp) => {
    setRealPage(Comp);
  });
  // 如果组件未加载则显示 Loading 状态
  if (!RealPage) return 'Loading....';
  
  // 组件加载成功后则将其渲染到界面
  return <RealPage />
}

在这段代码中，我们定义了 ProfilePage 这样一个实现按需加载功能的组件。这个组件只有被执行时，也就是渲染到界面上时，才会真正加载具体的实现代码。

这里要理解的关键点就在于，import() 这个语句完全是由 Webpack 进行处理的。Webpack 会将以“./RealProfilePage”模块为起点的所有依赖模块，单独打成一个包。并且，Webpack 还会生成代码，用于按需加载这个模块。

理解了这一点，我们也就知道了按需加载的实现原理：Webpack 利用了动态 import 语句，自动实现了整个应用的拆包。而我们在实际开发中，其实并不需要关心 Webpack 是如何做到的，而只需要考虑：该在哪个位置使用 import 语句去定义动态加载的拆分点。

很显然，我们不可能对任何模块都用动态 import 去加载，因为这会损害用户体验，导致每个功能都得等模块加载。总体需要采用的策略是：按业务模块为目标去做隔离，尽量在每个模块的起始页面去定义这个拆分点。

使用 react-lodable，实现组件的异步加载

上面的例子你已经看到了如何去实现一个 React 组件的动态加载，它的总体思路其实主要就是三个部分：

定义一个加载器组件，在使用的地方依赖于这个加载器组件而不是原组件；
在加载器组件的执行过程中，使用 import 去动态加载真实的实现代码；
处理加载过程，和加载出错的场景，确保用户体验。

显然，这样的逻辑是可以提取出来重用的。而react-loadable，正是这样一个开源的 npm 模块，专门用于 React 组件的按需加载。

因此，在实际的项目开发中，我们一般都会直接使用 react-loadable 来完成按需加载，而不用自己去实现。

我们先看一下它的示例用法。

import Loadable from "react-loadable";


// 创建一个显示加载状态的组件
function Loading({ error }) {
  return error ? 'Failed' : 'Loading';
}
// 创建加载器组件
const HelloLazyLoad = Loadable({
  loader: () => import("./RealHelloLazyLoad"),
  loading: Loading,
});

react-lodable 本身是通过高阶组件来实现的，这个高阶组件实现了模块加载、loading 状态以及错误处理的功能。你只要通过它提供的简单 API，就可以很容易实现组件的动态加载。

在代码中，我们可以看到 Loadable 这个高阶组件主要就是两个 API。

loader：用于传入一个加载器回调，在组件渲染到页面时被执行。在这个回调函数中，我们只需要直接使用 import 语句去加载需要的模块就可以了。
loading：表示用于显示加载状态的组件。在模块加载完成之前，加载器就会渲染这个组件。如果模块加载失败，那么 react-loadable 会将 errors 属性传递给 Loading 组件，方便你根据错误状态来显示不同的信息给用户。

可以说，有了 react-loadable，我们就不需要实现完整的模块加载器逻辑了，只需要告诉 Loadable 这个高阶组件应该加载哪个模块，加载过程如何显示，就可以将一个组件封装成能够自动按需加载的组件。

按需加载可以说是减少首屏加载时间最为有效的手段，它可以让用户在打开应用时，无需加载所有代码就能开始使用，从而提升用户体验。

但是对于加载性能的优化，除了按需加载之外，还有一块就是前端资源的缓存。合理的缓存策略，可以保证同样的前端资源永远只下载一次，从而让用户在使用过一次你的应用之后，就永远不用重新下载同样的资源，从而极大提高随后 App 的打开速度。

所以下面就跟大家介绍下如何用 Service Worker 来优化加载性能。

使用 service worker 缓存前端资源

Service Worker 其实是很容易被大家忽视的一种缓存机制，因为它通常是和 PWA （Progressive Web Application）联系在一起的，用于开发离线的 Web 应用。

这个时候，很多人会觉得如果我不开发离线应用，那是不是就不需要Service Worker了？

其实不然。Service Worker 还提供了拦截前端请求的能力，使得它能够结合 Local Storage，成为一个独立的缓存方案。所以它不仅可以用于实现前端静态资源的缓存，还能用来开发离线的Web应用。

这样的话，我们可以把Service Worker 看作一种前端的资源请求代理。每一个前端页面发出的请求都会先由这个代理进行处理，然后你再决定请求是直接发送到服务器端，还是从本地的 Local Storage 读取内容返回。

如下图所示，展示了请求的流程：

可以看到，Service Worker 会拦截所有浏览器发送出来的请求，你可以通过代码去控制 Rest API 这些请求发送到服务器；而 JS、CSS 等静态资源，则通过 Cache Storage 存储在浏览器端。

和浏览器自动的资源缓存机制相比，Service Worker 加上 Cache Storage 这个缓存机制，具有更高的准确性和可靠性。因为它可以确保两点：

缓存永远不过期。你只要下载过一次，就永远不需要再重新下载，除非主动删除。
永远不会访问过期的资源。换句话说，如果发布了一个新版本，那么你可以通过版本化的一些机制，来确保用户访问到的一定是最新的资源。

这样，你的前端应用就像一个只需要安装一次的 App，安装过之后，就不需要再重新下载了，这样使用起来加载速度会更快。

下面就给你介绍下如何使用 Service Worker 以及 Cache Storage。

Service Worker 是一段独立于页面之外的 JavaScript 脚本，它并不在Web页面中运行，但是会在 Web 页面加载时，由一段代码去触发注册、下载和激活。一旦安装完成之后，Service Worker 就会拦截所有当前域名下的所有请求，由代码逻辑决定应该如何处理。

要使用 Service Worker，基本上分为注册、初始化、拦截请求等步骤，下面我们就看一下各个部分应该如何用代码实现。

注册 Service Worker

使用 Service Worker 的第一步，就是告诉浏览器当前域名下我需要使用 Service Worker。

我们可以使用下面的代码来实现：

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker
    .register('/sw.js')
    .then(() => {
      // 注册成功
      console.log('Service worker registered.');
    }, (err) => {
      // 注册失败
      console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
    });
  });
}

从代码中可以看到，首先我们需要判断当前浏览器是否支持 Service Worker。如果支持，那么就用 register 方法注册一个 Service Worker，它的参数是 Service Worker 脚本的代码路径，例子中的代码路径就是根路径下的 sw.js 这个文件。如果浏览器不支持，则什么都不做。

在 Service Worker 安装之后初始化缓存机制

在 Service Worker 的实现代码被下载和执行后，会触发安装完成的事件，这个时候，你就可以在 sw.js 里监听这个事件，从而初始化自己的缓存机制。

比如下面的代码，就演示了如何在安装事件中配置 Cache Storage：

const cacheName = 'my_app_cache';
// 在 sw.js 中监听安装完成事件
self.addEventListener('install', function(e) {
  console.log('Service worker installed.');
  // 初始化 Cache Storage
  const cacheOpenPromise = caches.open(cacheName);
  // 安装过程中，等待 Cache Storage 配置完成
  e.waitUntil(cacheOpenPromise);
});

如果你之前没有了解过 Cache Storage，也不要紧，我简单说明下你就能明白。

Cache Storage 也是浏览器提供的一种缓存机制，专门用于缓存一个请求的 request 和 response 的配对关系。此外，它还提供了 API，用来判断某个 request 是不是有对应的 response 已经缓存。所以 Cache Storage 也可以认为是专门为 Service Worker 提供的缓存机制。

有了这样一段代码，我们就完成了 Service Worker 的安装。需要特别注意的是，每次打开 Web 页面时，页面其实都会调用 Service Worker 的 register 方法去注册。但是浏览器会判断脚本内容是否有变化，只有发生了变化才会重新安装。

拦截请求

当Service Worker 安装完成后，接下来就是处于运行状态，能够拦截前端的请求了。你可以通过监听 fetch 事件来处理所有的请求，然后根据请求内容等条件来决定如何处理请求。

比如使用本地缓存或者发送到服务器端，实现的方式就是在 sw.js 文件中加入下面的代码：

// 监听所有的请求
self.addEventListener('fetch', function(e) {
  // 如果请求的路径不是 js 结尾，就通过 return false 来告诉 
  // service worker 这个请求应该发送到服务器端
  if (!request.url.endsWith('.js')) return false;
  
  // 否则检查 cache 中是否有对应的 response
  const promise = caches.open(cacheName).then(cache => {
    // 使用 cache.match 
    return cache.match(e.request).then(res => {
      if (res) {
        // 如果缓存存在则直接返回结果
        return Promise.resolve(res);
      } else {
        // 否则发出请求，并存到 cache
        const req = new Request(e.request.url);
        return fetch(corsRequest).then(res => {
          // 更新 cache
          cache.put(request, res.clone());
          return res;
        })
      }
    });
  });
  // 使用 e.respondWith 方法给请求返回内容
  e.respondWith(promise);
});

在这段代码中，采用的是一种缓存优先的策略。如果发现缓存存在，就使用缓存。否则发送请求到服务器端，然后把响应存放到缓存，并同时返回给调用者。

这是一种最为高效的静态资源缓存策略，因为只会下载一次，但同时也对静态资源的打包有一定要求，那就是任何一次代码更新，都需要有唯一的路径。在实际的项目中，一般会通过加入时间戳，或者版本化的命名静态资源文件来实现。

当然，在实际的项目中，使用 Service Worker 其实还有更多的考虑因素，比如何时删掉旧版本缓存，如何处理请求失败等等。但是核心机制基本就是示例代码中的内容，相信你在真正使用时，能够完善地加入对应的细节处理。

小结

在这一讲，我们主要学习了如何提升 React 应用的加载性能。主要分为两个部分来讲。

第一部分是资源的分包，用于实现按需加载的功能。在这里，我们主要利用了 import 语句和 Webpack 对分包的支持，这样就能够实现按需加载，从而提高首屏页面的打开速度。

第二个是 Service Worker 的概念和用法。不同于 PWA，这里的 Service Worker 仅仅用作前端静态资源的缓存。这是一个非常高效的缓存机制，可以保证静态资源仅被加载一次，从而极大地提高第二次以及后续打开 App 的速度。

因为 Service Worker 通常和 PWA 联系在一起，所以这也是一个很容易被忽视的技术。但通过今天这一课的学习，你应该能够体会到它作为缓存机制的应用场景，只要用很少的成本就带来很不错的用户体验，所以你一定要在实际项目中加以利用。

思考题

除了按需加载和 Service Worker，你还能想到哪些可以提升应用加载性能的方法？

欢迎把你的思考和想法分享在留言区，我会和你交流讨论。也欢迎把课程分享给你的同事或朋友，共同进步。我们下节课再见！