Weex 在双11会场的大规模应用

作者：徐凯（鬼道），阿里高级前端开发专家。

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一、前言

Native 开发的诸多亮点中，流畅体验和系统调用是最多被提及的。流畅体验体现在页面滚动/动画的流畅性，背后是更好的内存管理和更接近原生的性能；同时又是 Web 的痛点：资源首次下载、长页面内存溢出和滚动性能、动画性能、传统 Web 性能（如 JS 执行效率）。Native 有丰富的系统调用能力，而 Web 痛点在于：W3C 标准太慢，有限的设备访问能力，API 兼容性问题较严重，如 Geolocation 在 Android WebView 中可用性很差。

Web 开发同样有诸多亮点，其中最耀眼的当属发布能力和规模协作。Native App 商店审核周期长（尤指 iOS）；应用更新周期长，iOS 稍快大概能达到一周更新率 60%-80%，Android 同样的更新率要 2 周甚至更长。而 Web 在合适的缓存机制下一分钟可达到 99%+。浏览器内核 WebKit 提供了相对一致的底层运行环境，HTML/JS/CSS 控制页面的结构/行为/样式，URI 连接不同的页面，有了这些基础设施，大规模的业务复用和人与人的分工协作变得相对轻松。

同时今天阿里诸多客户端已经面临包大小接近临界值，大促活动页面（H5）体验较差等一系列问题。结合 Native 和 Web 技术亮点，同时又能解决阿里遇到的业务问题，这就是 Weex 诞生的客观环境。

2016.11.11，在 1754 张双 11 会场页面中（统计了天猫和淘宝），Weex 页面数为 1747 占比 99.6%。手淘 iOS/Android 分别有 83.5%/78.3% 版本（UV）启用了 Weex 会场，手猫 iOS/Android 分别为 91.7%/87.9% 版本（UV）。Weex 覆盖了包括主会场、分会场、分分会场、人群会场 等在内几乎所有的双 11 会场业务。

在这样的应用规模下，工作和目标是：

1. 业务支撑，支撑住双 11 需求，这是最基本的要求，详见下文“业务支撑”一节；
2. 稳定性保障，Weex 引发的问题第一时间响应并处理，不留到双 11 当天，详见下文“稳定性数据”一节；
3. 秒开实战，稳定当先力争高性能，双 11 正式主会场秒开率冲到 97%，所有会场秒开率冲到 93%，详见下文“秒开数据”。

2016 双 11 会场的感受可查看原始录屏文件： Wi-Fi | 4G | 3G | 2G | 无网络 。录屏时主会场已经是预加载版本，其中 Wi-Fi 和 4G 效果接近，2G 效果取决于数据的网络请求速度（录屏时数据请求约 3.9s），无网络情况下打底数据来自前一次成功请求。流畅性可查看 该视频 ，左起为 H5、iOS Weex、Android Weex。

二、目标

展开 Weex 双 11 细分目标：

三、业务支撑

支撑住双 11 的业务需求，是 Weex 必须要迈过的坎。双 11 的会场结构大致为：会场框架（框架 + 主会场、全部会场、必抢、清单、我的双 11）、分会场、其他会场（分分会场、人群会场等）。

会场框架

Weex 支撑双 11 业务首要解决的是会场框架及其交互形式：

1. 交互主流程：
   
   • 非 Push 方式（框架 Tab 切换）：主会场 - 全部会场 - 必抢 - 清单 - 我的双 11；
   • Push 方式：主会场 - 分会场 - 主会场。
2. iOS 考虑到内存开销，需严控打开的主分会场 Weex 页面，定为 N 级可配，默认为 5；同时 iOS 会场框架为单实例，也是出于内存的考虑；Android 连续打开 30 级以上 Weex 页面，未见内存异常增长，无需特殊方案。

Weex 会场框架很好支撑住了双 11 的复杂交互需求并提供了更好的内存管理。除了会场框架，更多的 Component 和 Module 支撑住了各色各样的双 11 需求，这里仅列出几个代表：

1. List 组件是几乎所有会场页面的标配，流畅的滚动帧率、高性能的内存复用机制和渲染机制是页面流畅体验的重要基础；
2. Animation 尽管是实验版需求，却支撑住了会场的垂直弹幕、坑位显隐等动画效果，动画效果细腻；
3. Weex 点播/直播组件 和 全景图组件支撑住了更为垂直个性化的业务需求。

组织结构

上节内容也可以看出，参与 Weex 双 11 会场涉及多个团队和平台系统：

1. 天猫业务：通过斑马（活动页面搭建和发布平台）发布会场页面；
2. 淘宝业务：通过斑马和 AWP （产品页面发布平台）发布会场页面，上层 DSL 使用 Rx（即将开源）；
3. 预加载：提前将会场 js-bundle 下载到客户端，客户端访问 Weex 会场时网络 IO 被拦截到本地文件 IO，从而极大加快了网络加载速度，预加载是这次秒开实战的抓手（注：最核心的工作）；
4. 手淘、手猫客户端，Weex 是客户端的一部分，客户端中其实是 Weex、Native、H5 并存的；
5. Weex SDK、业务模块：Weex 容器和基础的 Components、Modules，业务模块包括直播/点播组件、全景图组件。

以上也仅涉及到客户端和发布端，背后还有无数的业务后台系统，就不一一列出了。

将 Weex 架构自上而下地展开：

1. Business，Weex 业务层，Weex 双 11 主战场是手淘和手猫，此外还有大量客户端已经启用或接入了 Weex；
2. Middleware，Weex 中间件层，包括为 Weex 页面提供发布（斑马、AWP）、预加载（AWP）、客户端接入支持（AliWeex）、组件库（SUI）、游戏引擎、图表库等模块；其中斑马、AWP、预加载都直接参与了双 11；

3. Tool，工具层：

   • DevTools，界面和交互复用了 WebKit Devtools，支持 elements 、 network 、断点、 console 等
   • Playground ，方便开发者调试 Weex 页面，同时也是 Weex example 的聚集地；
   • Cli ，Weex 命令行工具集；
   • 目前仍在建设更多的工具，如 [weex-pack](https://www.npmjs.com/package/weex-pack) 支持一键打包成 App。

4. DSL

   • JS Framework，Weex 最初的 DSL 是基于 Vuejs 1.0 语法子集；目前在社区中在推进基于 Vuejs 2.0 的版本
   • Rx，基于 reactjs 语法的 Weex DSL（将于 12 月正式开源）
5. Engine，渲染引擎，从架构设计上，Android/iOS/H5 RenderEngine 是相互独立和平等地位的渲染端，这是保持三端一致的基础，当然在协议实现层面需要更多的设计、质量保证。

以上就是 Weex 在双 11 中的架构和业务支撑的范围了。

四、稳定性保障

Weex 的首要挑战就是稳定性，或者说保障 Weex 会场最大限度不降级。

iOS JSCore 内存治理

8 月初（同期双 11 启动）奥运大促时，手淘 iPhone 中反复进出会场 20+（手猫 15+），会出现 Crash。奥运大促当天，手淘 iOS 1.59% Crash 次数来自该问题（top 6），手猫 1.94%（top 8）。发现问题的当天成立了攻坚小组，从 JS 业务代码、JSFM（框架）、iOS 渲染、iOS JSCore 几个方向同时排查，一周内各方向排查到逐步收敛到：根本原因是 Weex 页面实例被全局持有（Weex Runtime 只有一份），进而导致页面退出时内存不被释放，反复进出直至内存爆掉。因而任何可能导致页面实例被全局持有的因素都会触发这个问题：

1. 业务代码中的问题，意外导致的，给出 Lint 工具扫描业务代码，引入了“全局污染治理”（见下一节）；
2. JSFM 框架中的问题，如在 destroyInstance 时清理 commonModules 和所有 dependency target ；iOS7 下的 Set Polyfill 内存飙升问题；
3. iOS 中的问题，通过下发配置控制 VC Push 层级控制；内存警告时的非当前实例销毁策略，加入开关控制；iOS 9.x JSCore 原生 Promise 和 Polyfill 并存时的内存问题。

除了建立攻坚团队推进解决该问题，也在造势期前就展开双 11 会场压测，反复验证该问题，自双 11 造势期会场开测之后，该问题未再出现。

全局污染治理

在治理 JSCore 内存的过程中，逐步意识到对全局变量管控的必要性。Weex 中多个页面共用 1 个 Runtime，单个页面如果写法不规范不仅可能导致内存泄露，更有可能污染全局环境，进而导致所有 Weex 页面无法正常工作。全局污染治理的核心抓手：

1. 严格模式，即 use strict ，使用严格模式可以将较多常见的 JS 陷阱转化为错误，如：无法再意外创建全局变量、将拼写错转成异常、限制了 eval 的能力等；
2. 冰冻对象，利用 ES5 的 Object.freeze() ，将 Weex 核心对象和 JS 原生对象“冰冻”住。尝试修改被“冰冻”的对象会抛出错误，一旦“冰冻”无法“解冻”。

跨端依赖梳理

Weex 通过 Adapter 来适配不同客户端的具体实现，诸多通用库，如：网络库、图片库、API 库、 H5 容器（Web 组件）、埋点库、配置库 等在不同客户端上版本不一致，因此导致的线上问题将会成为双 11 会场的隐患。为此展开的依赖梳理和同步机制是双 11 稳定性的保障之一。这件事情可能将会长期出现在 Weex 问题清单之中，如何做到上层 Weex SDK。

会场压测

1. 压测场景

   • 5 个 200 坑位的普通会场页面，1 全景图会场页面，1 UT Expose 压测页面，1 直播会场页面；
   • 页面中提供链接，能够按顺序进行 Push 跳转。
2. 压测方案
   • 主链路（首页->店铺->详情->购物车）做一遍操作，让内存缓存占满，记下内存值 M0；
   • 进入 Weex 页面，滑动到底部，滑动到顶部，记下 M1；点击跳转按钮，跳转到下一个页面；
   • 重复步骤 2，让所有的页面进行压栈；全景图->p1p2p3p4->直播->p1p2p3p4->UT。
3. 压测结果：iOS 通过，Android 通过
   • 测试过程手淘手猫均未出现因为压栈导致的 Crash，稳定性可以保证；
   • Android 低端机压栈过多会导致体验较差，之后也会引入类似 iOS VC 层级控制。

压测在造势期会场测试阶段展开，在超出真实会场压力的情况下（真实会场 150 坑位上限），尽可能提前嗅探出潜在的 iOS JSCore 内存问题、iOS/Android 异常闪退等细节问题。

稳定性数据

2016.11.11，Weex 在手淘中的 Crash 占比情况：

• iOS 1.46%（TOP7）
• Android Java Crash 0.85%（TOP13）、Native Crash 1.72%（TOP8）

考虑到会场的业务量级，Weex 的稳定性仍然是不错的。

注：单独计算的 Weex Crash 率太小，参考价值不大。

五、秒开实战

Weex 秒开率 = （加载时间 + 首屏渲染时间）< 1s 的比率

其中：加载时间指 Weex js-bundle 的加载时间（从网络下载或本地加载）；首屏渲染时间指 Weex 页面开始渲染到第 1 个元素 bottom 超出首屏范围的时间。下文提到的“首屏网络时间”为加载时间与首屏渲染时间的和。

从双 11 结果看预加载大幅度提升加载时间，对秒开率的贡献尤其突出；但性能优化是个长期迭代的过程，回头来看优化的抓手是：预加载和首屏渲染优化。

预加载

预加载解决了 1 个问题：

用户访问页面（H5/Weex）之前，将页面静态资源（HTML/JS/CSS/IMG…）打包提前下载到客户端；用户访问页面时，将网络 IO 拦截并替换为本地文件 IO；从而实现加载性能的大幅度提升。

启用预加载后加载时间的变化，粗算一下：手淘 iOS，走网络平均 296ms，走预加载 18ms，网络性能提升约 15 倍；手淘 Android，走网络平均是 696ms，走预加载是 54ms，网络性能提升约 12 倍，但绝对值更大，对 Android 会场秒开贡献更为突出。

2015 年预加载已经在双 11 H5 会场中有较多应用，2016 年预加载升级为一项基础服务，不仅为 WindVane 提供预加载能力，也成为 Weex 秒开的最强外援。

此次双 11 会场共启用 30 个预加载包，总容量超过 20MB，业务需求相对稳定且流量较大的几个页面（会场框架+主会场 等）是独立的包，保证了对整体秒开的贡献，其他分会场均分在剩余的包中。同时主要采用强制更新的策略，即新的资源包（服务端有新发布）未下载到本地就直接读取线上，可以保证业务的实时性。2016.11.11，双 11 会场中 Android 走预加载占比为 59.4%，iOS 为 62.5%，高于平均水平（但还可以更高）。

首屏渲染优化

首屏渲染优化的目标就是尽力缩短首屏的渲染时间，为此在一系列的优化过程中，可以粗分为：DOM 解析优化、UI 渲染优化、分段懒加载。

1. DOM 解析优化

   • Component append 属性定义了 node 和 tree 2 种渲染模式， node 就是逐个节点渲染， tree 就是整棵树一起渲染。直观地对比： node | tree 。

     • node 模式，节点逐个从 js 提交到 native 的， native 侧有个 16ms 间隔的 layout 保证渲染的正确性，这是更接近于 WebKit 的一种解析渲染模式。优势是每一个被解析完的节点都可以立刻显示，同时保证不会长时间阻塞主线程，劣势是可能会造成多次冗余 layout，拉低流畅性。
     • tree 模式，整棵树（以当前节点为 root 的整棵树）从 js 提交到 native。优势是只需布局一次，渲染更高效；劣势是如果 tree 过大，就可能会阻塞主线程甚至阻塞渲染。
     • node 和 tree 可以精细化地控制页面展示的逻辑和颗粒度，典型的实践为首屏以内按 tree 解析，首屏以外按 node 解析。

2. UI 渲染优化

   • List 组件在 Native 分别对应 iOS UITableView 和 Android RecyclerView ，这两种 View 构建了 App 的半壁江山，使用它们来封装 list 的好处：
     
     • 只会渲染可见区域，减少首屏的渲染消耗；
     • 内存复用，所有滑动到不可见区域的 cell 都会被系统回收，用于渲染下一个 cell；
     • cell 之间天然互相隔离， 可以默认以 cell 维度划分并用 tree 的模式解析，提高渲染效率；
     • 拥有原生的交互体验，在 cell 上点击、左滑、右滑、移动排序等交互方式后续可以更方便地支持。
   • 想要达到 60FPS 的体验，一次主线程渲染必须少于 16ms。Weex 中一次渲染需要经过 6 个主要步骤（ Build Tree 、 Compute Style 、 CSS Layout 、 Create View 、 Update Frame 、 Set View Props ），所以必须在 16ms 内完成这 6 个步骤，现实是任何一步在主线程中都可能超过 16ms，这块。

3. 分段懒加载

   • 除了底层的优化，业务上也通过分段懒加载进一步降低整体渲染时间，对首屏渲染有间接帮助（减少调度）。
   • 方案为：会场页面使用 List 进行布局，一个 cell 对应一个模块；页面启动默认加载 6 个模块（少数页面因为首屏模块过多因此特殊处理）；默认往下滑到底触发 loadmore 后再加载 5 个模块；若加载过程中遇到电梯则电梯以下模块全部加载。

除了底层的保障，我们也坚持每天产出“性能优化建议”，推进业务性能优化，接下来会有更加方便的工具提供给业务方直接性能调优；如双 11 期间 devtool 中增加了层级检测和告警，可以帮助排查深层级导致的 Android 低端机 Stackoverflow。

秒开数据

由于主会场流量占据了总流量的大部分，对其秒开率单列统计。2016.11.11 数据为：

• 主会场

  • 秒开率峰值（00:00）：整体 96.9%（278.8ms） ios 99.4%（146.4ms） Android 93.4%（411.1ms）；
  • 秒开率均值：整体 94.4%（367.6ms） ios 99.0%（177.0ms） Android 91.8%（473.3ms）；
  • 帧率（FPS）：红米 Note1s 53、小米 5s 58.5；iPhone5c 53.1、iPhone6p 56.9、iPhone7 58，帧率数据来自线下采集，见 视频 （左起为 H5、iOS Weex、Android Weex）。

• 所有会场

  • 秒开率峰值（00:49）：整体 92.4%（490.7ms） iOS 97.4%（291.6ms） Android 87.5%（689.8ms）；
  • 秒开率均值：整体 83.9%（651.9ms） iOS 94.5%（368.0ms） Android 78.6%（797.4ms）。

六、新的起点

1. Weex 不只是 Weex 容器，Weex 业务背后是发布、预加载、A/B、线上监控、质量效能度量、数据埋点、业务开发技能转变/升级 等一系列行为的交织，如何减少业务从 H5/Native 转向 Weex 时的“阵痛”，是接下来的攻坚重点；
2. 双 11 中遇到的典型案例或问题，会成为下一阶段的工作重点之一；
3. 仍有大量业务需求需要开发，为此我们已经启动了 Weex BigBang 项目，按照 WindVane API 的调用频度和业务反馈情况，分批实现 30+ Weex Module/Component，包括常用的 schema 唤起支持、网络类型判断、 geolocation 、 audio 、 cookie 、大图预览、通讯录等；
4. 减少新客户端接入 Weex 的成本，目前在尝试的 AliWeex 项目会扩大应用范围并成为客户端接入的标配；
5. 跨客户端的底层依赖不同步问题会一直存在下去，需要更好的解法。

不一一列举了，之后会有 Weex Roadmap 的讨论并且会及时公布出来，欢迎关注。

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