Android:手把手教你构建 WebView 的缓存机制 & 资源预加载方案

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前言

  • 由于H5具备 开发周期短、灵活性好 的特点,所以现在 Android App大多嵌入了 Android Webview 组件进行 Hybrid 开发
  • 但我知道你一定在烦恼 Android Webview 的性能问题,特别突出的是:加载速度慢 & 消耗流量
  • 今天,我将针对 Android Webview 的性能问题,提出一些有效解决方案。

目录

目录


1. Android WebView 存在什么性能问题?

  • Android WebViewH5 页面加载速度慢
  • 耗费流量

下面会详细介绍。

1.1 H5 页面加载速度慢

H5 页面加载速度慢的原因

下面会详细介绍:

1.1.1 渲染速度慢

前端H5页面渲染的速度取决于 两个方面:

  • Js 解析效率 Js 本身的解析过程复杂、解析速度不快 & 前端页面涉及较多 JS 代码文件,所以叠加起来会导致 Js 解析效率非常低
  • 手机硬件设备的性能 由于Android机型碎片化,这导致手机硬件设备的性能不可控,而大多数的Android手机硬件设备无法达到很好很好的硬件性能

总结:上述两个原因 导致 H5页面的渲染速度慢

1.1.2 页面资源加载缓慢

H5 页面从服务器获得,并存储在 Android手机内存里:

  • H5页面一般会比较多
  • 每加载一个 H5页面,都会产生较多网络请求:
    1. HTMLURL 自身的请求;
    2. HTML外部引用的JS、CSS、字体文件,图片也是一个独立的 HTTP 请求

每一个请求都串行的,这么多请求串起来,这导致 H5页面资源加载缓慢

**总结:H5页面加载速度慢的原因:渲染速度慢 & 页面资源加载缓慢 导致 **。

1.2 耗费流量

  • 每次使用 H5页面时,用户都需要重新加载 Android WebViewH5 页面
  • 每加载一个 H5页面,都会产生较多网络请求(上面提到)
  • 每一个请求都串行的,这么多请求串起来,这导致消耗的流量也会越多

总结

  • 综上所述,产生Android WebView性能问题主要原因是:

原因

  • 上述问题导致了Android WebViewH5 页面体验 与 原生Native 存在较大差距。

2. 解决方案

针对上述Android WebView的性能问题,我提出了两种解决方案:

  • 使用Android WebView 自身的缓存机制
  • 自身构建缓存机制(主要是H5页面资源的预加载)

下面我将详细介绍。

2.1 Android WebView 自身的缓存机制

  • 定义 缓存,即离线存储

这意味着 H5网页 加载过之后会存储在缓存区域,在没有网络连接时也可以进行访问

  • 作用

    1. 离线浏览:用户可在没有网络连接时进行H5页面访问
    2. 提高页面加载速度 & 减少流量消耗:直接使用已缓存的资源,不需要重新加载
  • 具体应用 此处讲解主要讲解 Android WebView 的缓存机制 & 缓存模式 : a. 缓存机制:如何将加载过的网页数据保存到本地 b. 缓存模式:加载网页时如何读取之前保存到本地的网页缓存

前者是保存,后者是读取,请注意区别

2.1.1 缓存机制

  • Android WebView的本质:在Android 中嵌入 H5页面
  • 所以,Android WebView自带的缓存机制其实就是 H5页面的缓存机制

Android WebView除了新的File System缓存机制还不支持,其他都支持。

  • Android WebView自带的缓存机制有5种:
    1. 浏览器 缓存机制
    2. Application Cache 缓存机制
    3. Dom Storage 缓存机制
    4. Web SQL Database 缓存机制
    5. Indexed Database 缓存机制
    6. File System 缓存机制(H5页面新加入的缓存机制,虽然Android WebView暂时不支持,但会进行简单介绍)

下面将详细介绍每种缓存机制。

1. 浏览器缓存机制

a. 原理
  • 根据 HTTP 协议头里的 Cache-Control(或 Expires)和 Last-Modified(或 Etag)等字段来控制文件缓存的机制
  • 下面详细介绍Cache-ControlExpiresLast-Modified & Etag四个字段
  1. Cache-Control:用于控制文件在本地缓存有效时长

如服务器回包:Cache-Control:max-age=600,则表示文件在本地应该缓存,且有效时长是600秒(从发出请求算起)。在接下来600秒内,如果有请求这个资源,浏览器不会发出 HTTP 请求,而是直接使用本地缓存的文件。

  1. Expires:与Cache-Control功能相同,即控制缓存的有效时间
  1. ExpiresHTTP1.0 标准中的字段,Cache-Control 是 HTTP1.1 标准中新加的字段
  2. 当这两个字段同时出现时,Cache-Control 优先级较高
  1. Last-Modified:标识文件在服务器上的最新更新时间

下次请求时,如果文件缓存过期,浏览器通过 If-Modified-Since 字段带上这个时间,发送给服务器,由服务器比较时间戳来判断文件是否有修改。如果没有修改,服务器返回304告诉浏览器继续使用缓存;如果有修改,则返回200,同时返回最新的文件。

  1. Etag:功能同Last-Modified ,即标识文件在服务器上的最新更新时间。
  1. 不同的是,Etag 的取值是一个对文件进行标识的特征字串。
  2. 在向服务器查询文件是否有更新时,浏览器通过If-None-Match 字段把特征字串发送给服务器,由服务器和文件最新特征字串进行匹配,来判断文件是否有更新:没有更新回包304,有更新回包200
  3. EtagLast-Modified 可根据需求使用一个或两个同时使用。两个同时使用时,只要满足基中一个条件,就认为文件没有更新。

常见用法是:

  • Cache-ControlLast-Modified 一起使用;
  • ExpiresEtag一起使用;

即一个用于控制缓存有效时间,一个用于在缓存失效后,向服务查询是否有更新

特别注意:浏览器缓存机制 是 浏览器内核的机制,一般都是标准的实现

Cache-ControlLast-ModifiedExpiresEtag都是标准实现,你不需要操心

b. 特点
  • 优点:支持 Http协议层
  • 不足:缓存文件需要首次加载后才会产生;浏览器缓存的存储空间有限,缓存有被清除的可能;缓存的文件没有校验。

对于解决以上问题,可以参考手 Q 的离线包

c. 应用场景

静态资源文件的存储,如JS、CSS、字体、图片等。

  1. Android Webview会将缓存的文件记录及文件内容会存在当前 app 的 data 目录中。
d. 具体实现

Android WebView内置自动实现,即不需要设置即实现

  1. Android 4.4后的 WebView 浏览器版本内核:Chrome
  2. 浏览器缓存机制 是 浏览器内核的机制,一般都是标准的实现

2. Application Cache 缓存机制

a. 原理
  • 以文件为单位进行缓存,且文件有一定更新机制(类似于浏览器缓存机制)
  • AppCache 原理有两个关键点:manifest 属性和 manifest 文件。
<!DOCTYPE html>
<html manifest="demo_html.appcache">
// HTML 在头中通过 manifest 属性引用 manifest 文件
// manifest 文件:就是上面以 appcache 结尾的文件,是一个普通文件文件,列出了需要缓存的文件
// 浏览器在首次加载 HTML 文件时,会解析 manifest 属性,并读取 manifest 文件,获取 Section:CACHE MANIFEST 下要缓存的文件列表,再对文件缓存
<body>
...
</body>
</html>

// 原理说明如下:
// AppCache 在首次加载生成后,也有更新机制。被缓存的文件如果要更新,需要更新 manifest 文件
// 因为浏览器在下次加载时,除了会默认使用缓存外,还会在后台检查 manifest 文件有没有修改(byte by byte)
发现有修改,就会重新获取 manifest 文件,对 Section:CACHE MANIFEST 下文件列表检查更新
// manifest 文件与缓存文件的检查更新也遵守浏览器缓存机制
// 如用户手动清了 AppCache 缓存,下次加载时,浏览器会重新生成缓存,也可算是一种缓存的更新
// AppCache 的缓存文件,与浏览器的缓存文件分开存储的,因为 AppCache 在本地有 5MB(分 HOST)的空间限制
b. 特点

方便构建Web App的缓存

专门为 Web App离线使用而开发的缓存机制

c. 应用场景

存储静态文件(如JSCSS、字体文件)

  1. 应用场景 同 浏览器缓存机制
  2. 但AppCache 是对 浏览器缓存机制 的补充,不是替代。
d. 具体实现
        // 通过设置WebView的settings来实现
        WebSettings settings = getSettings();

        String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/";
        settings.setAppCachePath(cacheDirPath);
        // 1. 设置缓存路径

         settings.setAppCacheMaxSize(20*1024*1024);
        // 2. 设置缓存大小

        settings.setAppCacheEnabled(true);
        // 3. 开启Application Cache存储机制
    
// 特别注意
// 每个 Application 只调用一次 WebSettings.setAppCachePath() 和
 WebSettings.setAppCacheMaxSize()

3. Dom Storage 缓存机制

a. 原理
  • 通过存储字符串的 Key - Value 对来提供

DOM Storage 分为 sessionStorage & localStorage; 二者使用方法基本相同,区别在于作用范围不同: a. sessionStorage:具备临时性,即存储与页面相关的数据,它在页面关闭后无法使用 b. localStorage:具备持久性,即保存的数据在页面关闭后也可以使用。

b. 特点
  • 存储空间大( 5MB):存储空间对于不同浏览器不同,如Cookies 才 4KB
  • 存储安全、便捷: Dom Storage 存储的数据在本地,不需要经常和服务器进行交互

不像 Cookies每次请求一次页面,都会向服务器发送网络请求

c. 应用场景

存储临时、简单的数据

  1. 代替 **将 不需要让服务器知道的信息 存储到 cookies **的这种传统方法
  2. Dom Storage 机制类似于 AndroidSharedPreference机制
d. 具体实现
        // 通过设置 `WebView`的`Settings`类实现
        WebSettings settings = getSettings();

        settings.setDomStorageEnabled(true);
        // 开启DOM storage

4. Web SQL Database 缓存机制

a. 原理

基于 SQL 的数据库存储机制

b. 特点

充分利用数据库的优势,可方便对数据进行增加、删除、修改、查询

c. 应用场景

存储适合数据库的结构化数据

d. 具体实现
        // 通过设置WebView的settings实现
        WebSettings settings = getSettings();

        String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/";
        settings.setDatabasePath(cacheDirPath);
        // 设置缓存路径

        settings.setDatabaseEnabled(true);
        // 开启 数据库存储机制

特别说明

  • 根据官方说明,Web SQL Database存储机制不再推荐使用(不再维护)
  • 取而代之的是 IndexedDB缓存机制,下面会详细介绍

5. IndexedDB 缓存机制

a. 原理

属于 NoSQL 数据库,通过存储字符串的 Key - Value 对来提供

类似于 Dom Storage 存储机制key-value存储方式

b. 特点

优点

c. 应用场景

存储 复杂、数据量大的结构化数据

d. 具体实现:
// 通过设置WebView的settings实现
        WebSettings settings = getSettings();

        settings.setJavaScriptEnabled(true);
        // 只需设置支持JS就自动打开IndexedDB存储机制
        // Android 在4.4开始加入对 IndexedDB 的支持,只需打开允许 JS 执行的开关就好了。

6 . File System

a. 原理
  • H5页面的数据 提供一个虚拟的文件系统
  1. 可进行文件(夹)的创建、读、写、删除、遍历等操作,就像 Native App 访问本地文件系统一样
  2. 虚拟的文件系统是运行在沙盒中
  3. 不同 WebApp 的虚拟文件系统是互相隔离的,虚拟文件系统与本地文件系统也是互相隔离的。
  • 虚拟文件系统提供了两种类型的存储空间:临时 & 持久性:
    1. 临时的存储空间:由浏览器自动分配,但可能被浏览器回收
    2. 持久性的存储空间:需要显式申请;自己管理(浏览器不会回收,也不会清除内容);存储空间大小通过配额管理,首次申请时会一个初始的配额,配额用完需要再次申请。
b. 特点
  • 可存储数据体积较大的二进制数据
  • 可预加载资源文件
  • 可直接编辑文件
c. 应用场景

通过文件系统 管理数据

d. 具体使用

由于 File SystemH5 新加入的缓存机制,所以Android WebView暂时不支持

缓存机制汇总

缓存机制汇总

使用建议

  • 综合上述缓存机制的分析,我们可以根据 需求场景的不同(缓存不同类型的数据场景) 从而选择不同的缓存机制(组合使用)
  • 以下是缓存机制的使用建议:

使用建议

小技巧

  • 在使用了上述说的Android WebView的缓存机制后,短时间内再次访问同一个H5页面时,加载速度会比第一次的时间短、更加流畅
  • 基于 Android WebView自身的这些缓存机制,有一种小技巧能更好地去减少H5页面的加载速度 & 提高性能:在应用启动时就初始化一个 WebView ,事先加载常用H5页面资源(加载后就有缓存了),后续需要打开这些H5页面时就直接从本地获取。

这种技巧其实是采用了 资源预加载 的思想:提早加载将来需要使用的H5页面(有缓存了),使用时直接取过来用,而不用在需要时才去加载

  • 具体实现:在AndroidBaseApplication就初始化一个WebView对象用于加载常用的H5页面资源;当需要使用这些页面时再从BaseApplication里取过来直接使用
  1. 对于Android WebView的首页建议使用这种方案,能有效提高首页加载的效率
  2. 当然这里的BaseApplication只是举个例子,你也可以选择在其他地方提前加载。

2.1.2 缓存模式

  • 定义 缓存模式是一种 当加载 H5网页时 该如何读取之前保存到本地缓存 从而进行使用 的方式

即告诉Android WebView 什么时候去读缓存,以哪种方式去读缓存

  • Android WebView 自带的缓存模式有4种:
// 缓存模式说明: 
      // LOAD_CACHE_ONLY: 不使用网络,只读取本地缓存数据
      // LOAD_NO_CACHE: 不使用缓存,只从网络获取数据.
      // LOAD_DEFAULT: (默认)根据cache-control决定是否从网络上取数据。
      // LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK,只要本地有,无论是否过期,或者no-cache,都使用缓存中的数据。
  • 具体使用
WebView.getSettings().setCacheMode(WebSettings.LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK);
// 设置参数即可
     

2.2. 自身构建缓存

为了有效解决 Android WebView 的性能问题,除了使用 Android WebView 自身的缓存机制,还可以自己针对某一需求场景构建缓存机制。

2.2.1 需求场景

  • 背景:H5页面有一些更新频率低、常用 & 固定的静态资源文件(如JSCSS文件、图片等)

如一些图片,JS、CSS文件等

  • 需求场景:每次重新加载会浪费很多资源(时间 & 流量)

2.2.2 解决方案(原理)

通过拦截H5页面的资源网络请求 从而 直接从本地读取资源 而不需要发送网络请求到服务器读取。

2.2.3 具体步骤

  1. 事先将更新频率较低、常用 & 固定的H5静态资源 文件(如JSCSS文件、图片等) 放到本地
  2. 拦截H5页面的资源网络请求 并进行检测
  3. 如果检测到本地具有相同的静态资源 就 直接从本地读取进行替换 而 不发送该资源的网络请求 到 服务器获取

原理

2.2.4 具体实现

重写WebViewClientshouldInterceptRequest 方法,当向服务器访问这些静态资源时进行拦截,检测到是相同的资源则用本地资源代替

// 假设现在需要拦截一个图片的资源并用本地资源进行替代

        mWebview.setWebViewClient(new WebViewClient() {
            // 重写 WebViewClient  的  shouldInterceptRequest ()
            // API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url)
            // API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request)
            // 下面会详细说明

             // API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url)
            @Override
            public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, String url) {

                // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名
                if (url.contains("logo.gif")) {
                // 假设网页里该图片资源的地址为:http://abc.com/imgage/logo.gif
                // 图片的资源文件名为:logo.gif

                    InputStream is = null;
                    // 步骤2:创建一个输入流

                    try {
                        is =getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png");
                        // 步骤3:获得需要替换的资源(存放在assets文件夹里)
                        // a. 先在app/src/main下创建一个assets文件夹
                        // b. 在assets文件夹里再创建一个images文件夹
                        // c. 在images文件夹放上需要替换的资源(此处替换的是abc.png图片)

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    // 步骤4:替换资源
                    WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png",
                            "utf-8", is);
                    // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png
                    // 参数2:编码类型
                    // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个)
                    return response;
                }

                return super.shouldInterceptRequest(view, url);
            }

            
           // API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request)
            @TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
            @Override
            public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) {

               // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名
                if (request.getUrl().toString().contains("logo.gif")) {
                // 假设网页里该图片资源的地址为:http://abc.com/imgage/logo.gif
                // 图片的资源文件名为:logo.gif

                    InputStream is = null;
                    // 步骤2:创建一个输入流

                    try {
                        is = getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png");
                         // 步骤3:获得需要替换的资源(存放在assets文件夹里)
                        // a. 先在app/src/main下创建一个assets文件夹
                        // b. 在assets文件夹里再创建一个images文件夹
                        // c. 在images文件夹放上需要替换的资源(此处替换的是abc.png图片

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }

                    // 步骤4:替换资源
                    WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png",
                            "utf-8", is);
                    // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png
                    // 参数2:编码类型
                    // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个)
                    return response;
                }
                return super.shouldInterceptRequest(view, request);
            }

    });

}

2.2.5 具体实例

下面我将通过 替换主页面(http:// ip.cn/)中的一个图片(http:// s.ip-cdn.com/img/logo.gif) 来对静态资源拦截 进行说明。

为了更好的表现效果,我将替换的图片换成别的图片

实例说明1

实例说明2

具体步骤 & 代码如下

**步骤1:**定义WebView布局 activity_main.xml

<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?>
<RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android"
    xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools"
    android:layout_width="match_parent"
    android:layout_height="match_parent"
    android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin"
    android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin"
    android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin"
    tools:context="scut.carson_ho.webview_interceptrequest.MainActivity">

    <WebView
        android:id="@+id/webview"
        android:layout_width="match_parent"
        android:layout_height="match_parent" />
</RelativeLayout>

**步骤2:**进行资源的拦截、检测 & 替换(详细请看注释) MainActivity.java

public class MainActivity extends AppCompatActivity {
    
    WebView mWebview;
    
    @Override
    protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) {
        super.onCreate(savedInstanceState);
        setContentView(R.layout.activity_main);
        
        mWebview = (WebView) findViewById(R.id.webview);
        // 创建WebView对象

        mWebview.getSettings().setJavaScriptEnabled(true);
        // 支持与JS交互

        mWebview.loadUrl("http://ip.cn/");
        // 加载需要显示的网页

        mWebview.setWebViewClient(new WebViewClient() {

             // 复写shouldInterceptRequest
             //API21以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url)
            @Override
            public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, String url) {

                // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名
                // 此处网页里图片的url为:http://s.ip-cdn.com/img/logo.gif
                // 图片的资源文件名为:logo.gif

                if (url.contains("logo.gif")) {

                    InputStream is = null;
                    // 步骤2:创建一个输入流


                    try {
                        is =getApplicationContext().getAssets().open("images/error.png");
                        // 步骤3:打开需要替换的资源(存放在assets文件夹里)
                        // 在app/src/main下创建一个assets文件夹
                        // assets文件夹里再创建一个images文件夹,放一个error.png的图片

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    // 步骤4:替换资源

                    WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png",
                            "utf-8", is);
                    // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png
                    // 参数2:编码类型
                    // 参数3:替换资源的输入流

                    System.out.println("旧API");
                    return response;
                }

                return super.shouldInterceptRequest(view, url);
            }


            // API21以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request)
            @TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
            @Override
            public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) {

                // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名
                // 此处图片的url为:http://s.ip-cdn.com/img/logo.gif
                // 图片的资源文件名为:logo.gif
                if (request.getUrl().toString().contains("logo.gif")) {

                    InputStream is = null;
                    // 步骤2:创建一个输入流

                    try {
                        is = getApplicationContext().getAssets().open("images/error.png");
                        // 步骤3:打开需要替换的资源(存放在assets文件夹里)
                        // 在app/src/main下创建一个assets文件夹
                        // assets文件夹里再创建一个images文件夹,放一个error.png的图片

                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    //步骤4:替换资源
                   
                    WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png",
                            "utf-8", is);
                    // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png
                    // 参数2:编码类型
                    // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个)
                    
                    return response;
                }
                return super.shouldInterceptRequest(view, request);
            }

    });

}
}

**步骤3:**加入网络权限 Manifest.xml

 <uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>

Demo地址

Carson_Ho的Github地址:github.com/Carson-Ho/W…

特别注意

关于上述放到本地的静态资源也是可以更新的:

  1. 发布新版本安装更新
  2. 增量更新:在用户处于WIFI环境时让服务器推送到本地

很多著名的App(如微信)就是采用小范围更新本地资源的

这种缓存机制的好处

  • 有效解决 H5页面静态资源 加载速度慢 & 流量消耗多的问题

  • 开发成本低

    1. 没有改变前端H5的任何代码,不需要为 APP 做定制化的东西
    2. 该方法只是更好地加快H5加载速度,哪怕失效,也不会对H5页面产生其他负面影响
  • 同样能获得相应的cookie 发送的网络请求会直接带上先前用户操作所留下的 cookie 而都能够留下来,因为我们没有更改资源的 URL 地址


3. 总结


请点“喜欢”!因为你们的赞同/鼓励是我写作的最大动力!


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示意图

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