8.4 Weex 双11会场大规模应用的秒开实战和稳定性保障
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：WIFI | 4G | 3G | 2G | 无网络 。录屏时主会场已经是预加载版本，其中 WIFI 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。
1. 目标
展开 Weex 双11细分目标：
图 - Weex 双11细分目标
2. 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）。
2.1 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：
1. 非 push 方式（框架Tab 切换）：主会场 - 全部会场 - 必抢 - 清单 - 我的双11
2. 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
图 - 会场框架交互
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
2.2 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：
图 - Weex 双11中组织结构
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
1. DevTools，界面和交互复用了 Webkit Devtools，支持 elements、network、断点、console 等
2. Playground，方便开发者调试 Weex 页面，同时也是 Weex example 的聚集地
3. Cli，Weex 命令行工具集
4. 目前仍在建设更多的工具，如 weex-pack 支持一键打包成 App
4. DSL
1. 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
2. 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。
图 - Weex 架构
以上就是 Weex 在双11中的架构和业务支撑的范围了。
3. 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。
3.1 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。
3.2 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”。
3.3 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
3.4 会场压测
* 压测场景
1. 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
2. 页面中提供链接，能够按顺序进行 push 跳转
* 压测方案
1. 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
2. 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
3. 重复步骤 2，让所有的页面进行压栈；全景图->p1p2p3p4->直播->p1p2p3p4->UT
* 压测结果：iOS 通过，Android 通过
1. 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；
2. 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。
3.5 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。
4. 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。
4.1 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）。
4.2 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。
4.2.1 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。直观的对比：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。
4.2 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*，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。
4.2.3 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 *。
4.3 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）
5. 新的起点
Weex 技术委员会在十月中成立了，核心解决 Weex 开发过程中的标准化和协同问题。并于10.26 进行了第一次会议，审议的 4 个话题（Input focus/blur、750px实现方案、weex analyze后续发展、标准化流程草案）经过充分讨论，均获得全员投票通过。
鬼道作为第一任组长，接下来半年带领各方推进 Weex 在集团和社区的深度建设，欢迎大家参与 Weex 的共建之中。对于参与 Weex 的各方而言，最直接的影响就是：需要作为 Weex 官方推荐，向集团或（和）外部社区贡献的 Module、Component、工具、平台 等成果 需要通过 Weex 技术委员会检视标准性。要求在 方案设计出来后实现之前 和（或） 实现出来后 这 2 个时间点向 Weex 技术委员会汇报标准性相关细节；这个要求是强制的，目的是保持 Weex 社区的标准化推进。如果你只是为局部业务开发定制化的 Weex 扩展，不涉及标准性，并不会被要求到 Weex 技术委员会汇报。
Weex 任重道远：
1. Weex 不只是 Weex 容器，Weex 业务背后是发布、预加载、AB、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。
从“Native 和 Web 融合”开始，先后经历的 Hybrid、React Native、WVC 再到 Weex，这段经历也算挺戏剧性的；未来会是 Weex 吗？答案并不重要，唯有沉醉其中。