FlutterWeb性能优化探索与实践

一、背景

1.1 关于FlutterWeb

1.2 业务现状

二、挑战

1. Framework、Flutter_Web_SDK （Flutter_Web_SDK 基于 HTML、Canvas，承载 HTML Render 模式的具体实现）等底层 SDK 是可被业务代码直接引入的，帮助我们快速开发出跨端应用；
2. flutter_tools 是各平台（Android、iOS、Web）的编译入口，它接收 flutter build web 命令和参数并开始编译流程，同时等待处理结果回调，在回调中我们可对编译产物进行二次加工；
3. frontend_server 负责将 Dart 转换为 AST，生成 kernel 中间产物 app.dill 文件（实际上各平台的编译过程都会生成这样的中间产物），并交由各平台 Compiler 进行转译；
4. Dart2JS Compiler 是 Dart-SDK 中具体负责转译 JS 的模块，它将上述中间产物 app.dill 进行读取和解析，并注入 Math、List、Map 等 JS 工具方法，最终生产出 Web 平台所能执行的 JS 文件。
5. 编译产物主要为 main.dart.js、index.html、images 等静态资源，FlutterWeb 对这些静态资源缺少常规 Web 项目中的优化手段，例如：文件 Hash 化、文件分片、CDN 支持等。

三、整体设计

• SDK 瘦身 ：我们分别对 FlutterWeb 所依赖的 Dart-SDK、Framework、Flutter_Web_SDK 进行了瘦身，并将这些精简版 SDK 集成合入 CI/CD（持续集成与部署）系统，为减小产物包体积奠定了基础；
• 编译优化 ：此外，我们在 flutter_tools 中的编译流程做了干预，分别进行了 JS 文件分片、静态资源 Hash 化、资源文件上传 CDN 等优化，使得这些在常规 Web 应用中基础的性能优化手段得以在 FlutterWeb 中落地。同时加强了 FlutterWeb 特殊场景下的资源优化，如：字体图标精简、Runtime Manifest 隔离、Mobile/PC 分平台打包等；
• 加载优化 ：在编译阶段进行静态资源优化后，我们在前端运行时，支持了资源预加载与按需加载，通过设定合理的加载时机，从而减小初始代码体积，提升页面首屏的渲染速度。

四、设计与实践

4.1 精简 SDK

4.1.1 包体积分析

4.1.2 SDK 裁剪

// FileName: flutter/lib/src/rendering/editable.dart
void _handleKeyEvent(RawKeyEvent keyEvent) {
  if (kIsWeb) {
    // On web platform, we should ignore the key.
    return;
  }
  // Other codes ...
}

4.1.3 SDK 集成 CI/CD

4.2 JS 分片

1. 功能无法及时更新 ：为了实现浏览器的缓存优化，我们的项目开启了对静态资源的强缓存，若 main.dart.js 产物不支持 Hash 命名，可能导致程序代码不能被及时更新；
2. 无法使用 CDN ：FlutterWeb 默认仅支持相对域名的资源加载方式，无法使用当前域名以外的 CDN 域名，导致无法享受 CDN 带来的优势；
3. 首屏渲染性能不佳 ：虽然我们进行了 SDK 瘦身，但 main.dart.js 文件依然维持在 0.7M 以上，单一文件加载、解析时间过长，势必会影响首屏的渲染时间。

4.2.1 Lazy Loading

// 使用方式
import 'pages/index/index.dart' deferred as IndexPageDefer;
{
  '/index': (context) => FutureBuilder(
    future: IndexPageDefer.loadLibrary(),
    builder: (context, snapshot) => IndexPageDefer.Demo(),
  )
  ... ...
}

4.2.2 Runtime Manifest抽离

4.2.3 main.dart.js 切片

4.3 预加载方案

4.3.1 技术方案

1. 编译阶段，在发布流水线上根据前期定制的匹配规则，筛选出符合条件的资源文件路径，生成云端 JSON 并上传；
2. 监听阶段，在 DOMContentLoaded 之后，对网络资源、事件、DOM 变动进行监听，并对监听结果根据特定规则进行分析加权，得到一个首屏加载完成的状态标识；
3. 运行阶段，在首屏加载完成之后对配置平台下发的云端 JSON 文件进行解析，对符合配置规则的资源进行 HTTP XHR 预加载，从而实现文件的预缓存功能。

1. 第一部分：根据不同的发布环境，初始化线上/线下的配置平台，为配置文件的读写做好准备；
2. 第二部分：下载并解析配置平台下发的资源组 JSON，筛选出符合配置规则的资源路径，更新 JSON 文件并发布到配置平台；
3. 第三部分：通过发布流水线提供的 API，把 PROJECT_ID、发布环境注入HTML文件中，为运行阶段提供全局变量以便读取。

1. 第一部分是监听 DOM 的变化。这部分主要是在页面发生 Ajax 请求之后，随着MV模式的变动，DOM 也会随之发生变化。我们使用浏览器提供的 MutationObserver API 对 DOM 变化进行收集，并筛选有效节点进行深度优先遍历，计算每个 DOM 的递归权重值，低于阈值我们就认为首屏已加载完成。
2. 第二部分是监听资源的变化。我们利用浏览提供的 PerformanceObserver API，筛选出 img/script 类型的资源，在 3 秒内收集的资源没有增加时，我们认为首屏已加载完成。
3. 第三部分是监听 Event 事件。当用户发生 click、wheel、touchmove 等交互行为时，我们就认为当前页面处于一个可交互的状态，即首屏加载已完成，这样会在后续进行资源的预缓存。

4.3.2 效果展示与数据对比

4.4 分平台打包

// ResponsiveSystem 使用举例
Container(
  child: ResponsiveSystem(
    app: AppWidget(),
    pc: PCWidget(),
  ),
)

1. 修改 flutter-cli，使其支持 –responsiveSystem 命令行参数；
2. 我们在 flutter_tools 中的 AST 分析阶段增加了额外的处理：ResponsiveSystem 关键字的匹配，同时结合编译平台（PC 或 Mobile）来进行 AST 节点的改写；
3. 去除无用 AST 节点后，生成各个平台的代码快照（每份快照仅包含单独平台代码）；
4. 根据代码快照编译生成 PC 和 App 两套 JS 产物，并进行资源隔离。而对于 images、fonts 等公用资源，我们将其打入 common 目录。

4.5 图标字体精简

1. 扫描全部业务代码以及依赖的 Plugins、Packages、Flutter Framework，分析出所有用到的 Icon；
2. 把扫描到的所有 Icon 与 material/icons.dart（该文件包含 Flutter Icon 的 unicode 编码集合）进行对比，得到精简后的图标编码列表：iconStrList；
3. 使用 FontTools 工具把 iconStrList 生成字体文件 .woff，此时的字体文件仅包含真正使用到的 Icon。

五、总结与展望

1. 降低 Web 端适配成本 ：目前已有 9+ 个业务借助 MTFlutterWeb 实现多端复用，但在 Web 侧（尤其是 PC 侧）的适配效率依然有优化空间，目标是将适配成本降低到 10% 以下（目前大约是 20% ）；
2. 构建 FlutterWeb 容灾体系 ：Flutter 动态化包有一定的加载失败概率，而 FlutterWeb 作为兜底方案，能提升整体业务的加载成功率。此外 FlutterWeb 可以提供“免安装更新”的能力，降低 FlutterNative 老旧历史版本的维护成本；
3. 性能优化的持续推进 ：性能优化的阶段性成果为 MTFlutterWeb 的应用推广巩固了基础，但依然是有进一步优化空间的，例如：目前我们仅将业务代码和 Runtime Manifest 进行了拆离，而 Framework 及 三方包在一定程度上也影响到了浏览器缓存的命中率，将这部分代码进行抽离，可进一步提升页面加载性能。