Web组件开发性能提升指导

简介

开发者实现在应用中跳转显示网页需要分为两个方面：使用@ohos.web.webview提供Web控制能力；使用Web组件提供网页显示的能力。在实际应用中往往由于各种原因导致首次跳转Web网页或Web组件内跳转时出现白屏、卡顿等情况。本文介绍提升Web首页加载与Web网页间跳转速度的几种方法。

优化思路

用户在使用Web组件显示网页时往往会经历四个阶段：无反馈-->白屏-->网页渲染-->完全展示，系统会在各个阶段内分别进行WebView初始化、建立网络连接、接受数据与渲染页面等操作，如图一所示是WebView的启动阶段。

图一 Web组件显示页面的阶段

要优化Web组件的首页加载性能，可以从图例标记的三个阶段来进行优化：

1. 在WebView的初始化阶段：应用打开WebView的第一步是启动浏览器内核，而这段时间由于WebView还不存在，所有后续的步骤是完全阻塞的。因此可以考虑在应用中预先完成初始化WebView，以及在初始化的同时通过预先加载组件内核、完成网络请求等方法，使得WebView初始化不是完全的阻塞后续步骤，从而减小耗时。
2. 在建立连接阶段：当开发者提前知道访问的网页地址，我们可以预先建立连接，进行DNS预解析。
3. 在接收资源数据阶段：当开发者预先知道用户下一页会点击什么页面的时候，可以合理使用缓存和预加载，将该页面的资源提前下载到缓存中。

综上所述，开发者可以通过方法1和2来提升Web首页加载速度，在应用创建Ability的时候，在OnCreate阶段预先初始化内核。随后在onAppear阶段进行预解析DNS、预连接要加载的首页。
在网页跳转的场景，开发者也可以通过方法3，在onPageEnd阶段预加载下一个要访问的页面，提升Web网页间的跳转和显示速度，如图二所示。

图二 Web组件的生命周期回调函数

优化方法

提前初始化内核

当应用首次打开时，默认不会初始化浏览器内核，只有当创建WebView实例的时候，才会开始初始化浏览器内核。
为了能提前初始化WebView实例，@ohos.web.webview提供了initializeWebEngine方法。该方法实现在Web组件初始化之前，通过接口加载Web引擎的动态库文件，从而提前进行Web组件动态库的加载和Web内核主进程的初始化，最终以提高启动性能，减少白屏时间。
使用方法如下：

// ../src/main/ets/pages/WebInitialized.ets

import webview from '@ohos.web.webview';

...
  aboutToAppear() {
    // 通过WebviewController可以控制Web组件各种行为。一个WebviewController对象只能控制一个Web组件，且必须在Web组件和WebviewController绑定后，才能调用WebviewController上的方法（静态方法除外）。
    webview.WebviewController.initializeWebEngine();
}

预解析DNS、预连接

WebView在onAppear阶段进行预连接socket， 当Web内核真正发起请求的时候会直接复用预连接的socket，如果当前预解析还没完成，真正发起网络请求进行DNS解析的时候也会复用当前正在执行的DNS解析任务。同理即使预连接的socket还没有连接成功，Web内核也会复用当前正在连接中的socket，进而优化资源的加载过程。
@ohos.web.webview提供了prepareForPageLoad方法实现预连接url，在加载url之前调用此API，对url只进行DNS解析、socket建链操作，并不获取主资源子资源。
参数：

使用方法如下：

// 开启预连接需要先使用上述方法预加载WebView内核。
webview.WebviewController.initializeWebEngine();
// 启动预连接，连接地址为即将打开的网址。
webview.WebviewController.prepareForPageLoad("https://www.example.com", true, 2);

预加载下一页

开发者可以在onPageEnd阶段进行预加载，当真正去加载下一个页面的时候，如果预加载已经成功，则相当于直接从缓存中加载页面资源，速度更快。一般来说能够准确预测到用户下一步要访问的页面的时候，可以进行预加载将要访问的页面，比如小说下一页， 浏览器在地址栏输入过程中识别到用户将要访问的页面等。
@ohos.web.webview提供prefetchPage方法实现在预测到将要加载的页面之前调用，提前下载页面所需的资源，包括主资源子资源，但不会执行网页JavaScript代码或呈现网页，以加快加载速度。
参数：

使用方法如下：

// ../src/main/ets/pages/WebBrowser.ets

import webview from '@ohos.web.webview';
...

  controller: webview.WebviewController = new webview.WebviewController();
    ...
    Web({ src: 'https://www.example.com', controller: this.controller })
      .onPageEnd((event) => {
         ...
         // 在确定即将跳转的页面时开启预加载
         this.controller.prefetchPage('https://www.example.com/nextpage');
      })
    Button('下一页')
      .onClick(() => {
         ...
         // 跳转下一页
         this.controller.loadUrl('https://www.example.com/nextpage');
      })

预渲染优化

原理介绍

预渲染优化适用于Web页面启动和跳转场景，例如，进入首页后，跳转到其他子页。与预连接、预下载不同的是，预渲染需要开发者额外创建一个新的ArkWeb组件，并在后台对其进行预渲染，此时该组件并不会立刻挂载到组件树上，即不会对用户呈现(组件状态为Hidden和InActive)，开发者可以在后续使用中按需动态挂载。

具体原理如下图所示，首先需要定义一个自定义组件封装ArkWeb组件，该ArkWeb组件被离线创建，被包含在一个无状态的节点NodeContainer中，并与相应的NodeController绑定。该ArkWeb组件在后台完成预渲染后，在需要展示该ArkWeb组件时，再通过NodeController将其挂载到ViewTree的NodeContainer中，即通过NodeController绑定到对应的NodeContainer组件。预渲染通用实现的步骤如下：

创建自定义ArkWeb组件：开发者需要根据实际场景创建封装一个自定义的ArkWeb组件，该ArkWeb组件被离线创建。 创建并绑定NodeController：实现NodeController接口，用于自定义节点的创建、显示、更新等操作的管理。并将对应的NodeController对象放入到容器中，等待调用。 绑定NodeContainer组件：将NodeContainer与NodeController进行绑定，实现动态组件页面显示。

图三 预渲染优化原理图

说明
预渲染相比于预下载、预连接方案，会消耗更多的内存、算力，仅建议针对高频页面使用，单应用后台创建的ArkWeb组件要求小于200个。

实践案例

1. 创建载体，并创建ArkWeb组件

   // 载体Ability
   // EntryAbility.ets
   import {createNWeb} from "../pages/common"
   onWindowStageCreate(windowStage: window.WindowStage): void {
     windowStage.loadContent('pages/Index', (err, data) => {
       // 创建ArkWeb动态组件（需传入UIContext），loadContent之后的任意时机均可创建
       createNWeb("https://www.example.com", windowStage.getMainWindowSync().getUIContext());
       if (err.code) {
         return;
       }
     });
   }

2. 创建NodeContainer和对应的NodeController，渲染后台ArkWeb组件

   // 创建NodeController
   // common.ets
   import { UIContext } from '@kit.ArkUI';
   import { webview } from '@kit.ArkWeb';
   import { NodeController, BuilderNode, Size, FrameNode }  from '@kit.ArkUI';
   // @Builder中为动态组件的具体组件内容
   // Data为入参封装类
   // 调用onActive，开启渲染
   @Builder
   function WebBuilder(data:Data) {
     Column() {
       Web({ src: data.url, controller: data.controller })
         .onPageBegin(() => {
           data.controller.onActive();
         })
         .width("100%")
         .height("100%")
     }
   }
   let wrap = wrapBuilder<Data[]>(WebBuilder);
   // 用于控制和反馈对应的NodeContianer上的节点的行为，需要与NodeContainer一起使用
   export class myNodeController extends NodeController {
     private rootnode: BuilderNode<Data[]> | null = null;
     // 必须要重写的方法，用于构建节点数、返回节点挂载在对应NodeContianer中
     // 在对应NodeContianer创建的时候调用、或者通过rebuild方法调用刷新
     makeNode(uiContext: UIContext): FrameNode | null {
       console.log(" uicontext is undifined : "+ (uiContext === undefined));
       if (this.rootnode != null) {
         // 返回FrameNode节点
         return this.rootnode.getFrameNode();
       }
       // 返回null控制动态组件脱离绑定节点
       return null;
     }
     // 当布局大小发生变化时进行回调
     aboutToResize(size: Size) {
       console.log("aboutToResize width : " + size.width  +  " height : " + size.height )
     }
     // 当controller对应的NodeContainer在Appear的时候进行回调
     aboutToAppear() {
       console.log("aboutToAppear")
     }
     // 当controller对应的NodeContainer在Disappear的时候进行回调
     aboutToDisappear() {
       console.log("aboutToDisappear")
     }
     // 此函数为自定义函数，可作为初始化函数使用
     // 通过UIContext初始化BuilderNode，再通过BuilderNode中的build接口初始化@Builder中的内容
     initWeb(url:string, uiContext:UIContext, control:WebviewController) {
       if(this.rootnode != null)
       {
         return;
       }
       // 创建节点，需要uiContext
       this.rootnode = new BuilderNode(uiContext)
       // 创建动态Web组件
       this.rootnode.build(wrap, { url:url, controller:control })
     }
   }
   // 创建Map保存所需要的NodeController
   let NodeMap:Map<string, myNodeController | undefined> = new Map();
   // 创建Map保存所需要的WebViewController
   let controllerMap:Map<string, WebviewController | undefined> = new Map();
   // 初始化需要UIContext 需在Ability获取
   export const createNWeb = (url: string, uiContext: UIContext) => {
     // 创建NodeController
     let baseNode = new myNodeController();
     let controller = new webview.WebviewController() ;
     // 初始化自定义web组件
     baseNode.initWeb(url, uiContext, controller);
     controllerMap.set(url, controller)
     NodeMap.set(url, baseNode);
   }
   // 自定义获取NodeController接口
   export const getNWeb = (url : string) : myNodeController | undefined => {
     return NodeMap.get(url);
   }

3. 通过NodeContainer使用已经预渲染的页面

   // 使用NodeController的Page页
   // Index.ets
   import {createNWeb, getNWeb} from "./common"
   @Entry
   @Component
   struct Index {
     build() {
       Row() {
         Column() {
           // NodeContainer用于与NodeController节点绑定，rebuild会触发makeNode
           // Page页通过NodeContainer接口绑定NodeController，实现动态组件页面显示
           NodeContainer(getNWeb("https://www.example.com"))
             .height("90%")
             .width("100%")
         }
         .width('100%')
       }
       .height('100%')
     }
   }

性能分析

场景示例

构建通过点击按钮跳转Web网页和在网页内跳转页面的场景，在点击按钮触发跳转事件、Web组件触发OnPageEnd事件处使用Hilog打点记录时间戳。

反例

入口页通过router实现跳转

// ../src/main/ets/pages/WebUninitialized.ets

...
Button('进入网页')
  .onClick(() => {
    hilog.info(0x0001, "WebPerformance", "UnInitializedWeb");
    router.pushUrl({ url: 'pages/WebBrowser' });
  })

Web页使用Web组件加载指定网页

// ../src/main/ets/pages/WebBrowser.ets

...
Web({ src: 'https://www.example.com', controller: this.controller })
  .domStorageAccess(true)
  .onPageEnd((event) => {
     if (event) {
       hilog.info(0x0001, "WebPerformance", "WebPageOpenEnd");
     }
  })

正例

入口页提前进行Web组件的初始化和预连接

// ../src/main/ets/pages/WebInitialized.ets

import webview from '@ohos.web.webview';

...
Button('进入网页')
  .onClick(() => {
     hilog.info(0x0001, "WebPerformance", "InitializedWeb");
     router.pushUrl({ url: 'pages/WebBrowser' });
  })
...
aboutToAppear() {
  webview.WebviewController.initializeWebEngine();
  webview.WebviewController.prepareForPageLoad("https://www.example.com", true, 2);
}

Web页加载的同时使用prefetchPage预加载下一页

// ../src/main/ets/pages/WebBrowser.ets

import webview from '@ohos.web.webview';

...
  controller: webview.WebviewController = new webview.WebviewController();
    ...
    Web({ src: 'https://www.example.com', controller: this.controller })
      .domStorageAccess(true)
      .onPageEnd((event) => {
         if (event) {
           hilog.info(0x0001, "WebPerformance", "WebPageOpenEnd");
           this.controller.prefetchPage('https://www.example.com/nextpage');
         }
      })

数据对比

通过分别抓取正反示例的trace数据后使用SmartPerf Host工具分析可以得出以下结论：

从点击按钮进入Web首页到Web组件触发OnPageEnd事件，表示首页加载完成。对比优化前后时延可以得出，使用提前初始化内核和预解析、预连接可以减少平均100ms左右的加载时间。

从Web首页内点击跳转下一页按钮到Web组件触发OnPageEnd事件，表示页面间跳转完成。对比优化前后时延可以得出，使用预加载下一页方法可以减少平均40~50ms左右的跳转时间。