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App内网页静态资源预加载 提高H5转化率

一直以来, 我们H5活动转化率都很低; APP入口点击 ->到达H5活动页 转化率只有 30% ~ 45%, 有非常大的提升空间;网页应用启动速度慢(尤其是用户首次访问时)、点击转化率低等问题,使其难以进入核心业务技术选型。本文档主要讨论提高转化率的具体落地方案;

先来看一个例子:

这是在中国wifi下打开我们某个页面 的h5的视频,很快(算是吧,用PC打开,手机也一样) 这是在印度办公室打开的

可见。。。。。问题非常严峻。。。

下面我们根据业界的方法,提出一下解决的愚见方法。

最近我们分析了一下整个加载过程的耗时(印度)

WebView initialization Node router html/css/js CPR interface data/img(loading state) loading...whatever
500ms —— 1000ms 2000ms——3000ms 2000ms-3000ms It depends on the biz
无响应白色(低端手机估更长) 白屏(低端手机估更长),app上面一条加载线从webview到此UV流失率20%以上 白屏(低端手机估计更长),app上面一条加线从webview到此UV流失率50%以上 菊花/部分数据展示

问题一直存在。。。

具体方案

1. 隐藏WebView启动模块

此模块由客户端实现,主要功能:

  • 在App启动或进入导航类Native页面时,初始化一个隐藏不可见的WebView组件,打开预加载器模块H5页面
  • 一般仅在网络空闲、使用WIFI情况下执行,以避免占用用户正常访问带宽,节省用户流量成本

2. 预加载器模块

此模块由Web前端实现,类似pwa的service worker.主要功能:

  • 请求服务端接口,获取需要预加载的静态资源URL列表
  • 调用浏览器Fetch方法,下载列表中的静态资源,存储到WebView HTTP缓存区
  • 静态资源下载完毕后,通知Native销毁隐藏WebView
// 预加载器核心代码示例
function prefetch(url) {
 return self.fetch == null
 ? xhrPrefetchStrategy(url)
    : fetch(url, { credentials: `omit` });
}
​
function xhrPrefetchStrategy(url) {
 return new Promise((resolve: () => {}, reject: () => {}) => {
 const req = new XMLHttpRequest();
 req.open(`GET`, url, (req.withCredentials = false));
 req.onload = () => {
 req.status === 200 ? resolve() : reject();
    };
 req.send();
  });
}
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客户端打开APP空闲时下载 白名单列表, 下载成功后缓存, 白名单可在  CMS 配置;前期考虑快速迭代, 白名单可先不配置,直接客户端固定白名单; 白名单列表:

const h5_white_list = [
  "https://a.com", 
  "https://b.mobi",
  "https://c.app"
];
复制代码

3. 静态资源URL列表配置模块

此模块由服务端实现,通常以管理配置平台的形式,开放给所有业务线接入,主要功能:

  • 配置和管理需要被预加载的各网页应用的URL列表
  • 组合所有接入方的URL列表,形成统一列表,提供给预加载器模块调用
// URL列表配置接口示意

// 资源列表接口URL:https://www.company.com/prefetch-platform/config.json
// 资源列表接口响应体示例
// 实际返回给预加载器页面的结果,需要对此配置中的assetsURL进行请求后,返回实际要加载的URL地址
{
 "prefetch": true, // 全局预加载开关
 "end":"appName"    //对应哪个端
 "assets": [       // 资源URL列表
    {
      "name": "projectA", // 接入项目名称
       "assetsURL": "https://www.company.com/projectA/prefetch-assets.json", // 接入项目资源列表接口地址
       "prefetch": true // demo项目预加载开关
    },
    {
      "name": "projectA",
      "assetsURL": "https://www.company.com/projectB/prefetch-assets.json",
      "prefetch": true
    }
  ]
}
复制代码

接入方要接入App预加载功能,需要:

  • 项目上线时,构建生成自己项目的静态资源URL列表
  • 设置静态资源响应头,允许预加载器跨域下载列表中的资源
// 接入方式示例

// 1、构建URL列表
// 资源列表接口URL:https://www.company.com/projectA/prefetch-assets.json
// 资源列表接口响应体:
{
 "prefetch": true, // 是否开启预加载
 "end":"appA"  
 "assets": [    // 资源URL列表
    "https://www.company.com/projectA/js/index.abcd1234.js",
    "https://www.company.com/projectA/css/index.abcd1234.css",
    "https://www.company.com/projectA/img/index.abcd1234.png"
  ]
}
​
// 2、资源跨域头设置
location ~* \.(html|js|css|png)$ {
 add_header Access-Control-Allow-Origin *;            
}
复制代码

4. 针对HTML主文档的预加载

上面我们已经对网页中的JavaScript/CSS等资源进行了预加载,我们还需要对html进行预先加载 入口HTML通常设置为不缓存,每次请求都会从服务端获取最新内容。 这就导致HTML无法进行预加载,进而导致整个网页应用无法实现离线化(断网可用)。 要解决这一问题,我们需要给HTML文档增加版本号,并应用新的缓存策略。主要实现思路如下

a)在项目上线构建时,对 HTML主文档/Node入口链接 增加版本号,并将带版本号的入口地址URL,传给服务端入口配置系统更新

例如: 服务器增加一个额外的接口

{
   currentVersion:1.0,
   project:'projectA',
   link:'https://gamewhateverstuff.app'
}
复制代码

b) 通过服务端接口,下发带版本号的入口URL

c) 客户端对比版本号,确定是否 预加载所有静态资源(包括HTML)项目URL配置列表示例

// 配置URL示例
{
 "prefetch": true,
 "assets": [
   "https://www.company.com/projectA/index.20190501124536.html",
   "https://www.company.com/projectA/index.20190501124536.html?from=test",
   "https://www.company.com/projectA/js/index.abcd1234.js",
   "https://www.company.com/projectA/css/index.abcd1234.css"
  ]
}
复制代码

对这些资源进行预加载后,便可以实现在用户首次访问页面时,所有的静态资源都从本地缓存读取。主要收益:

  • 消除静态资源下载带来的网络连接建立、数据传输等时间消耗,提高网页应用启动速度和点击转化率
  • 实现网站首页完全离线化,很大程度上解除应用对静态资源服务器的核心依赖,提高系统可用性

d) 服务端API接口数据也可以离线.对于页面使用前端渲染的项目,除HTML/JS/CSS等静态数据外,应用首次启动一般还会有服务端API数据请求,此请求的离线化思路是:

  • 先尝试网络请求,失败后走下一步
  • 从本地LocalStorge读取(数据为上一次正常网络请求时存储),如果读取成功,则用上次的API数据渲染,并在页面上展示网络异常通知文案;如果读取失败,则走下一步;
  • 展示JavaScript代码中内置的默认兜底数据,以及网络异常通知文案

5.成本分析

由于用户浏览行为的难以预测性,静态资源预加载会带来一定的流量浪费,需要对这部分成本进行核算。

1)企业下行带宽成本

以预加载一个H5项目(资源大小100KB)1000万次为例,增加流量 = 1000万 * 100KB ≈ 1TB

2)用户手机流量成本

以预加载50个网页项目为例,增加的手机流量 = 50 * 100KB ≈ 5MB,仅在WIFI下载则用户成本更低。 这里需要指出的是,并非每次App启动都会下载5MB。在一个项目上线周期内,缓存资源失效前,仅会下载1次,后续资源预加载请求也会命中缓存。 预加载并非适合所有的项目场景,不同项目的投入产出比是不同的,需要具体项目具体分析,以上给出的是成本分析的计算方法。 下面给出一些适用的项目场景:

  • 高点击率、大流量网页项目。高点击率、大流量意味着高缓存命中、低流量浪费,如:点击App首页banner打开的热点活动网页
  • 对启动速度和转化率有极致要求的网页项目。如:游戏项目、其他一些抽奖项目
  • 不适合的项目。流量小、转化收益低的项目

6. 预加载策略

如果上述成本还无法接受,我们可以通过静态化和动态化策略,进一步降成本。

1)静态化预加载策略

  • 仅下载大流量/重点项目
  • 仅WIFI环境和浏览器网络空闲时下载
  • 在网页启动前,最近的上一步或上两步Native页面预加载,而不是都放到App启动时下载
  • 仅预加载网站首页需要的静态资源,首页之外后续其他页面的静态资源,由网站首页进行预加载
  • 按照项目配置的优先级顺序分批下载,控制每次并发的下载连接数,响应缓慢时及时终止下载

上述部分策略,需通过服务端管理平台落地,实现在合适的时机下载合适的项目。

2)动态化智能预加载策略

  • 基于用户画像(包括基础画像、长期画像、用户行为轨迹、实时数据、历史数据等),预测一个用户未来会点击哪些页面,计算出未来访问概率
  • 基于投放的面向用户只投放给有门槛的用户
  • 仅仅下载访问概率高于特定阈值项目的静态资源

动态策略举例:仅针对未登录用户,预加载登陆网页的静态资源。 这里需要指出的是,部分动态化策略的实现,需要大量研发资源和计算资源的投入,这部分投入可能已经远远超过了流量成本,因此在实施动态化策略时,需要综合评估考虑。

7. 缓存命中率统计/复盘

通过前端的性能监控系统Nemo Metric来得知请求的静态资源是fromLocalCache还是fromRemoteServer。 具体思路:performance.getEntries() ,可以获取每一个静态资源的请求信息,其返回如下图:

  • fetchTime等于0 说明从缓存读取 = fromLocalCache,fetchTime不等于0 说明从网络读取 = fromRemoteServer

缓存命中率 = fromLocalCache/ (fromRemoteServer + fromLocalCache) 这里需要指出的是,缓存命中率只是一个过程指标,在项目初期,建议将更多精力关注到完全加载时间和页面加载成功率率等结果指标上。

8. App启动时WebView内置公共基础库

在组件化、服务化盛行的今天,各个前端项目之间,共用了大量的基础库、组件库、业务框架,对于这些共用的部分,可以独立成一组公共静态资源,在App启动时预加载,直接内置到WebView缓存中。 这些资源我们在每个H5项目都会用到

# 13kb
https://unpkg.com/react@16/umd/react.production.min.js
# 103kb
https://unpkg.com/react-dom@16/umd/react-dom.production.min.js
# 13.4kb
https://unpkg.com/axios/dist/axios.min.js
复制代码

业务项目只需要引用这些地址,便可以直接从WebView缓存中读取公共库。

9. 与离线化/离线包方案的对比

在解决静态资源下载慢这一问题上,业界还有一种广为应用的技术方案,既:离线化/离线包方案。其主要思路是:

  • 将包括HTML/JS/CSS等静态资源打包到一个压缩包内,在用户访问项目前,预先下载该离线包到本地并解压
  • 当用户访问页面发出资源请求时,WebView容器会对请求进行拦截,如果已经在离线包内,会使用离线包中的本地资源响应给用户

如果在App启动时进行预加载且App DAU很高,容易导致静态资源服务器QPS激增,形成流量突刺造成宕机,需要做好流量预估,逐步放量。 针对于我们目前这么大的量,该方案成本高,不合适

10. 总结与期望收益

App应用的功能代码,通常在用户访问之前,就已经以安装包的形式,通过应用市场下载安装好了。而网页应用的功能代码(静态资源),则是在用户实际点击访问时,才实时下载运行。

这一『用时下载』的特点是一把双刃剑,既带来了实时更新的灵活性,也造成了应用启动的延迟,导致网页应用启动速度远远落后于App应用,造成交互体验和用户转化短板。

本文提出的基于静态资源预加载技术,提升App内网页启动速度的新方案。根据目前加载过程的耗时与流失请困高,此方案估计可显著提升网页启动速度(缩短页面加载时间30%-50%以上)、提高网页加载成功率。

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