前端工程化

《高性能网站建设指南》
《高性能网站建设进阶指南》

前端工程化

web 应用复杂度的增加，特别是单页面应用的风靡。组件化，工程化，自动化成了前端发展的趋势。或者说一线的互联网公司就是这么做的。

每个前端团队都在打造自己的前端开发体系，这通常是一个东拼西凑，逐渐磨合的过程，在技术发展日新月异的今天，这样的过程真的是不可抽象和复制的么？通过拆解前端开发体系,对前端工程化有所理解。

前端是一种技术问题较少、工程问题较多的软件开发领域。

I. 前端工程化

前端工程本质上是软件工程的一种。软件工程化关注的是性能、稳定性、可用性、可维护性等方面，注重基本的开发效率、运行效率的同时，思考维护效率。一切以这些为目标的工作都是"前端工程化"。

前端工程化面临的问题：

（一）开发

大体量：多功能、多页面、多状态、多系统；
大规模：多人甚至多团队合作开发；

提高开发生产效率
降低维护难度

这两个问题的解决方案有两点：

制定开发规范，提高团队协作能力；
分治。软件工程中有个很重要的概念叫做模块化开发其中心思想就是分治。

（二）部署

从部署角度，要解决的问题主要是资源管理，包括：

代码审查
压缩打包
增量更新
单元测试

（三）高性能

CDN 部署、缓存控制、文件指纹、缓存复用、请求合并、按需加载、同步/异步加载、移动端首屏 CSS 内嵌、HTTP 2.0 服务端资源推送。

前端工程化

1.规范化

规范化其实是工程化中很重要的一个部分，项目初期规范制定的好坏会直接影响到后期的开发质量。

目录结构的指定
开发规范的目的是统一团队成员的编码规范，便于团队协作和代码维护。开发规范没有统一的标准，每个团队可以建立自己的一套规范体系。
Javascript Airbnb 开发规范 https://github.com/airbnb/jav...
前后端接口规范
文档规范 readme changelog
Git 分支管理
Commit 描述规范
定期 CodeReview

2.模块化&组件化

组件（component）和模块（module）应该是两个不同的概念。两者的区别主要在颗粒度方面

用通俗的话讲，模块可以理解为零件，比如轮胎上的螺丝钉；而组件则是轮胎，是具备某项完整功能的一个整体。具体到前端领域，一个 button 是一个模块，一个包括多个 button 的 nav 是一个组件。

模块/组件化开发的必要性

随着 web 应用规模越来越大，模块/组件化开发的需求就显得越来越迫切。模块/组件化开发的核心思想是分治，主要针对的是开发和维护阶段。

Web 应用的组件化开发。http://blog.jobbole.com/56161/
前端组件化开发实践。http://web.jobbole.com/82689/
大规模的前端组件化与模块化。http://www.infoq.com/cn/news/...

3.组件仓库

云物理机部门前端组件工具库：@jd/cloudid_frontend

http://npm.m.jd.com/package/@...

为什么搭建私有组件库

可复用跨项目可以使用同一套私有组件库
方便维护如需组件调整只需要修改组件库不需要跨项目重复修改

添加新组件原则

件应先存在于具体项目中，经过重复验证后再抽象、沉淀到本组件库中
Vue component 只应负责渲染数据和内部逻辑，尽可能不包含 &dollar;t 国际化、ajax 请求等业务数据和逻辑
组件和其他模块应尽可能的搭配单元测试、可运行的 storybook 例子
应该在 CHANGELOG 中记录每次增删改的组件信息等

4.性能优化

由“增量”原则引申出的前端优化技巧几乎成为了性能优化的核心。

有加载相关的按需加载、延迟加载、预加载、请求合并等策略；
有缓存相关的浏览器缓存利用，缓存更新、缓存共享、非覆盖式发布等方案

优化方向	优化手段
请求数量	合并脚本和样式表，CSS Sprites，拆分初始化负载，划分主域
请求带宽	开启 GZip，精简 JavaScript，移除重复脚本，图像优化
缓存利用	使用 CDN，使用外部 JavaScript 和 CSS，添加 Expires 头，减少 DNS 查找，配置 ETag，使 AjaX 可缓存
页面结构	将样式表放在顶部，将脚本放在底部，尽早刷新文档的输出

5.自动化

自动化构建
自动化部署
自动化测试
自动化生成文档

II. 工程化具体方法

4.性能优化

浏览器缓存是 Web 性能优化的重要方式。那么浏览器缓存的过程究竟是怎么样的呢？

浏览器缓存主要分为强强缓存（也称本地缓存）和协商缓存（也称弱缓存）。

强缓存

Expires 是 http1.0 的规范，它的值是一个绝对时间的 GMT 格式的时间字符串。如我现在这个网页的 Expires 值是：expires:Fri, 14 Apr 2017 10:47:02 GMT。这个时间代表这这个资源的失效时间，只要发送请求时间是在 Expires 之前，那么本地缓存始终有效，则在缓存中读取数据。所以这种方式有一个明显的缺点，由于失效的时间是一个绝对时间，所以当服务器与客户端时间偏差较大时，就会导致缓存混乱。如果同时出现 Cache-Control:max-age 和 Expires，那么 max-age 优先级更高。

Cache-Control 是在 http1.1 中出现的，主要是利用该字段的 max-age 值来进行判断，它是一个相对时间，例如 Cache-Control:max-age=3600，代表着资源的有效期是 3600 秒。cache-control 除了该字段外，还有下面几个比较常用的设置值：
no-cache：不使用本地缓存。需要使用缓存协商，先与服务器确认返回的响应是否被更改，如果之前的响应中存在 ETag，那么请求的时候会与服务端验证，如果资源未被更改，则可以避免重新下载。
no-store：直接禁止游览器缓存数据，每次用户请求该资源，都会向服务器发送一个请求，每次都会下载完整的资源。
public：可以被所有的用户缓存，包括终端用户和 CDN 等中间代理服务器。
private：只能被终端用户的浏览器缓存，不允许 CDN 等中继缓存服务器对其缓存。
Cache-Control 与 Expires 可以在服务端配置同时启用，同时启用的时候 Cache-Control 优先级高。

弱缓存/协商缓存

Etag 和 If-None-Match

Etag/If-None-Match 返回的是一个校验码。ETag 可以保证每一个资源是唯一的，资源变化都会导致 ETag 变化。服务器根据浏览器上送的 If-None-Match 值来判断是否命中缓存

与 Last-Modified 不一样的是，当服务器返回 304 Not Modified 的响应时，由于 ETag 重新生成过，response header 中还会把这个 ETag 返回，即使这个 ETag 跟之前的没有变化。

Last-Modify/If-Modify-Since

浏览器第一次请求一个资源的时候，服务器返回的 header 中会加上 Last-Modify，Last-modify 是一个时间标识该资源的最后修改时间，例如 Last-Modify: Thu,31 Dec 2037 23:59:59 GMT。

当浏览器再次请求该资源时，request 的请求头中会包含 If-Modify-Since，该值为缓存之前返回的 Last-Modify。服务器收到 If-Modify-Since 后，根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存。

如果命中缓存，则返回 304，并且不会返回资源内容，并且不会返回 Last-Modify。

Last-Modified 与 ETag 是可以一起使用的，服务器会优先验证 ETag

访问量和性能指标

a.css 的请求，如果每次用户访问页面都要加载，很影响性能，很浪费带宽

利用 304，让浏览器使用本地缓存。304 叫协商缓存，这玩意还是要和服务器通信一次，我们的优化级别是变态级，所以必须彻底灭掉这个请求，变成这样：

强制浏览器使用本地缓存（cache-control/expires），不要和服务器通信。好了，请求方面的优化已经达到变态级别，那问题来了：你都不让浏览器发资源请求了，这缓存咋更新？

很好，相信有人想到了办法：通过更新页面中引用的资源路径，让浏览器主动放弃缓存，加载新资源。好像这样：

页面引用了 3 个 css，而某次上线只改了其中的 a.css，如果所有链接都更新版本，就会导致 b.css，c.css 的缓存也失效，那岂不是又有浪费了？！

重新开启变态模式，我们不难发现，要解决这种问题，必须让 url 的修改与文件内容关联，也就是说，只有文件内容变化，才会导致相应 url 的变更，从而实现文件级别的精确缓存控制。

什么东西与文件内容相关呢？我们会很自然的联想到利用数据摘要算法对文件求摘要信息，摘要信息与文件内容一一对应，就有了一种可以精确到单个文件粒度的缓存控制依据了。好了，我们把 url 改成带摘要信息的：

现代互联网企业，为了进一步提升网站性能，会把静态资源和动态网页分集群部署，静态资源会被部署到 CDN 节点上，网页中引用的资源也会变成对应的部署路径：

这次发布，同时改了页面结构和样式，也更新了静态资源对应的 url 地址，现在要发布代码上线，亲爱的前端研发同学，你来告诉我，咱们是先上线页面，还是先上线静态资源？

先部署页面，再部署资源：在二者部署的时间间隔内，如果有用户访问页面，就会在新的页面结构中加载旧的资源，并且把这个旧版本的资源当做新版本缓存起来，其结果就是：用户访问到了一个样式错乱的页面，除非手动刷新，否则在资源缓存过期之前，页面会一直执行错误。
先部署资源，再部署页面：在部署时间间隔之内，有旧版本资源本地缓存的用户访问网站，由于请求的页面是旧版本的，资源引用没有改变，浏览器将直接使用本地缓存，这种情况下页面展现正常；但没有本地缓存或者缓存过期的用户访问网站，就会出现旧版本页面加载新版本资源的情况，导致页面执行错误，但当页面完成部署，这部分用户再次访问页面又会恢复正常了。

好的，上面一坨分析想说的就是：先部署谁都不成！都会导致部署过程中发生页面错乱的问题。所以，访问量不大的项目，可以让研发同学苦逼一把，等到半夜偷偷上线，先上静态资源，再部署页面，看起来问题少一些。
有些公司超变态，没有这样的“绝对低峰期”，只有“相对低峰期”。So，为了稳定的服务，还得继续追求极致啊！

这个奇葩问题，起源于资源的 覆盖式发布，用待发布资源覆盖已发布资源，就有这种问题。解决它也好办，就是实现 非覆盖式发布。

看上图，用文件的摘要信息来对资源文件进行重命名，把摘要信息放到资源文件发布路径中，这样，内容有修改的资源就变成了一个新的文件发布到线上，不会覆盖已有的资源文件。上线过程中，先全量部署静态资源，再灰度部署页面，整个问题就比较完美的解决了。

所以，静态资源优化方案，基本上要实现这么几个东西：

配置超长时间的本地缓存 —— 节省带宽，提高性能
采用内容摘要作为缓存更新依据 —— 精确的缓存控制
静态资源 CDN 部署 —— 优化网络请求
更资源发布路径实现非覆盖式发布 —— 平滑升级

总之，前端性能优化绝逼是一个工程问题！

5.自动化

webpack 打包

webpack 是一个现代 JavaScript 应用程序的静态模块打包器(module bundler)。当 webpack 处理应用程序时，它会递归地构建一个依赖关系图(dependency graph)，其中包含应用程序需要的每个模块，然后将所有这些模块打包成一个或多个 bundle。

css 指纹

const ExtractTextPlugin = require('extract-text-webpack-plugin')
// extract css into its own file
new ExtractTextPlugin({
  filename: utils.assetsPath('css/[name].[contenthash].css'),
  allChunks: true
})

webpack-dev-server

webpack-dev-server 是一个小型的 Node.js Express 服务器,它使用 webpack-dev-middleware 来服务于 webpack 的包,除此自外，它还有一个通过 Sock.js 来连接到服务器的微型运行时.

配置服务器的 host 端口号 proxy 代理等

静态资源部署 CDN

CDN[Content Delivery Network] 内容分发网络主要功能是在不同的地点缓存内容，通过负载均衡技术，将用户的请求定向到最合适的缓存服务器上去获取内容

总结一下 CDN 的工作原理：通过权威 DNS 服务器来实现最优节点的选择，通过缓存来减少源站的压力。

CDN 应用场景：

静态网页
图片小文件、博客
大文件下载
软件下载、视频点播或图片存储网站
动态加速
直播网站
应用加速
手机 APP

除却 CDN 自身的优势，在前端工程中，将静态文件放到 CDN 上，可以直观地减小资源包大小，同时加快首屏加载。

若不使用 CDN，则所有的资源都会被打包到 app.js 和 vendor.js 中，页面需要等到这两个包下载完成才可以显示。
若使用 CDN，则可以利用浏览器多线程的优势，同时下载若干静态文件以及剩下的 app.js 和 vendor.js，以此达到加快加载的目的。

externals

防止将某些 import 的包(package)打包到 bundle 中，而是在运行时(runtime)再去从外部获取这些扩展依赖(external dependencies)。

externals: {
  "jquery": 'jQuery',
  "vue-router":'VueRouter',
  "vue":'Vue'
}

样就剥离了那些不需要改动的依赖模块

BootCDN稳定、快速、免费的前端开源项目 CDN 加速服务

html-webpack-plugin

html-webpack-plugin 是 webpack 的一个插件，可以动态的创建和编辑 html 内容，在 html 中使用 EJS 语法可以读取到配置中的参数，简化了 html 文件的构建。

EJS 高效的 JavaScript 模板引擎。
https://ejs.bootcss.com/

<% if (user) { %>
<h2><%= user.name %></h2>
<% } %>

plugins: [
  // html模板、以及相关配置
  new HtmlWebpackPlugin({
    title: 'Lesson-06',
    template: resolve('../public/index.html'),
    // cdn（自定义属性）加载的资源，不需要手动添加至index.html中,
    // 顺序按数组索引加载
    cdn: {
      css: ['https://cdn.bootcss.com/element-ui/2.8.2/theme-chalk/index.css'],
      js: [
        'https://cdn.bootcss.com/vue/2.6.10/vue.min.js',
        'https://cdn.bootcss.com/element-ui/2.8.2/index.js'
      ]
    }
  })
]

index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
  <head>
    <meta charset="UTF-8" />
    <title><%= htmlWebpackPlugin.options.title %></title>
    <!-- import cdn css -->
    <% if(htmlWebpackPlugin.options.cdn) {%> <% for(var css of
    htmlWebpackPlugin.options.cdn.css) { %>
    <link rel="stylesheet" href="<%=css%>" />
    <% } %> <% } %>
  </head>
  <body>
    <div id="box"></div>
    <!-- import cdn js -->
    <% if(htmlWebpackPlugin.options.cdn) {%> <% for(var js of
    htmlWebpackPlugin.options.cdn.js) { %>
    <script src="<%=js%>"></script>
    <% } %> <% } %>
  </body>
</html>

自动化文档生成

commit message 作用

提供更多的历史信息，方便快速浏览
过滤某些 commit（比如文档改动），便于快速查找信息
直接从 commit 生成 Change log
可读性好，清晰，不必深入看代码即可了解当前 commit 的作用。
为 Code Reviewing（代码审查）做准备
方便跟踪工程历史
提高项目的整体质量，提高个人工程素质

目前，社区有多种 Commit message 的写法规范，我们介绍的工具是 commitizen，它使用的是 Angular 规范AngularJS Git Commit Message Conventions，这是目前使用最广的写法，并且有对应的工具去生成 change log。

标准说明

每次提交， Commit message 都包括 Header, Body 和 Footer 三个部分。

<type>(<scope>): <subject>
// 空行
<body>
// 空行
<footer>

Header 部分只有一行，包括三个字段：type, scope 和 subject 。
type 用于说明提交的类别，只运行使用下面几种，

feat: 新功能
fix: 修复 bug
docs: 仅仅修改了文档，比如 README, CHANGELOG, CONTRIBUTE 等等
style: 格式更新（不影响代码运行的变动）
refactor: 重构（既不是新增功能，又不是 bug 修复）
test: 添加测试
chore: 构建过程或辅助工具的变动
perf: 优化相关，比如提升性能、体验
revert: 回滚到上一个版本
ci：自动化流程配置修改

如果是 feat 和 fix ，则这个 commit 将肯定出现在 change log 中，其它情况可自行决定是否放入。

scope 用于说明 commit 影响的范围比如数据层、控制层、视图层等等，视项目不同而不同。

subject 是 commit 目的的简短描述，不超过 50 个字符。

以动词开头，使用第一人称现在时，比如 change，而不是 changed 或 changes
第一个字母小写
结尾不要加句号

Body 部分是对本次 commit 的详细描述，可分成多行。但是一般我都不写。

Footer 部分只用于两种情况。

不兼容变动

如果当前代码与上一个版本不兼容，则 Footer 部分以 BREAKING CHANGE 开头，后面是对变动的描述、以及变动理由和迁移方法。

BREAKING CHANGE: isolate scope bindings definition has changed.

    To migrate the code follow the example below:

    Before:

    scope: {
      myAttr: 'attribute',
    }

    After:

    scope: {
      myAttr: '@',
    }

    The removed `inject` wasn't generaly useful for directives so there should be no code using it.

关闭 Issue
如果当前 commit 针对某个 issue ，那么可以在 Footer 部分关闭这个 issue 。

Closes #1234

Closes #1234, $1235, #1236

Revert

如果当前 commit 用于撤销以前的 commit，则必须以 revert:开头，后面跟着被撤销 Commit 的 Header

revert: feat(pencil): add 'graphiteWidth' option
<br />
This reverts commit 667ecc1654a317a13331b17617d973392f415f02.

Body 部分的格式是固定的，必须写成 This reverts commit .，其中的 hash 是被撤销 commit 的 SHA 标识符。
如果当前 commit 与被撤销的 commit，在同一个发布（release）里面，那么它们都不会出现在 Change log 里面。如果两者在不同的发布，那么当前 commit，会出现在 Change log 的 Reverts 小标题下面。

自动生成 changelog 文档

commitizen

Commitizen 是一个撰写合格 Commit message 的工具。。

npm install -g commitizen
# 在项目目录里，运行下面的命令，使其支持 Angular 的 Commit message 格式。
commitizen init cz-conventional-changelog --save --save-exact

用 git cz -m 代替 git commit -m 就可以轻松的写出 Angular 规范的 commit message 了。

validate-commit-msg

用于检查 Node 项目的 Commit message 是否符合格式。

conventional-changelog

生成 Change log 的工具，运行下面的命令即可。

npm install -g conventional-changelog-cli
cd my-project
conventional-changelog -p angular -i CHANGELOG.md -s

如果你的所有 Commit 都符合 Angular 格式，那么发布新版本时， Change log 就可以用脚本自动生成

生成的文档包括以下三个部分。

New features
Bug fixes
Breaking changes.

每个部分都会罗列相关的 commit ，并且有指向这些 commit 的链接。当然，生成的文档允许手动修改，所以发布前，你还可以添加其他内容。

为了方便使用，可以将其写入 package.json 的 scripts 字段。

{
  "scripts": {
    "changelog": "conventional-changelog -p angular -i CHANGELOG.md -w -r 0"
  }
}

npm run changelog

附：前端埋点

目的

获取用户基本信息、行为以及跟踪产品在用户端的使用情况，并以监控数据为基础，指明产品优化的方向。

前端监控类别

前端监控可以分为三类：数据监控、性能监控和异常监控。

数据监控就是监听用户信息和行为，常见的监控项有：

PV(page view 页面访问量)：即页面浏览量或点击量
UV(unique visitor 独立访客)：指访问某个站点或点击某条新闻的不同 IP 地址的人数
用户在每一个页面的停留时间
用户通过什么入口来访问该网页
用户在相应的页面中触发的行为

统计这些数据是有意义的，比如我们知道了用户来源的渠道，可以促进产品的推广，知道用户在每一个页面停留的时间，可以针对停留较长的页面，增加广告推送等等。

性能监控指的是监听前端的性能，主要包括监听网页或者说产品在用户端的体验。常见的性能监控项包括：

不同用户，不同机型和不同系统下的首屏加载时间
http 等请求的响应时间
静态资源整体下载时间
页面渲染时间
页面交互动画完成时间

这些性能监控的结果，可以展示前端性能的好坏，根据性能监测的结果可以进一步的去优化前端性能，比如兼容低版本浏览器的动画效果，加快首屏加载等等。

异常监控由于产品的前端代码在执行过程中也会发生异常，因此需要引入异常监控。及时的上报异常情况，可以避免线上故障的发上。虽然大部分异常可以通过 try catch 的方式捕获，但是比如内存泄漏以及其他偶现的异常难以捕获。常见的需要监控的异常包括：

Javascript 的异常监控
样式丢失的异常监控
服务器请求的异常监控

我们说完了前端监控的三个分类，现在就来聊聊怎么实现前端监控。实现前端监控，第一步肯定是将我们要监控的事项（数据）给收集起来，再提交给后台，最后进行数据分析。数据收集的丰富性和准确性会直接影响到我们做前端监控的质量，因为我们会以此为基础，为产品的未来发展指引方向。

收集监控数据我们是通过前端埋点来实现的，目前常见的前端埋点方法有三种：手动埋点、可视化埋点和无埋点。

前端埋点分类

收集监控数据我们是通过前端埋点来实现的，目前常见的前端埋点方法有三种：手动埋点、可视化埋点和无埋点。

手动埋点，也叫代码埋点，即纯手动写代码，调用埋点 SDK 的函数，在需要埋点的业务逻辑功能位置调用接口，上报埋点数据，像友盟、百度统计等第三方数据统计服务商大都采用这种方案。

优势:

可自定义属性，自定义事件
可以细化需求
相比其他埋点方式减少服务器压力

缺陷:

工程量大的话，手动埋点会出现疏漏，不方便审查。
需求变更要重新埋点，成本高。
每次需求变更都要重新发布版本，对线上系统稳定性有一定危害

$(document).ready(() => {
  // ... 这里是你的业务逻辑代码
  sendData(params) //这里是发送你的埋点数据，params是你封装的埋点数据
})

前端框架式手动埋点

如果使用 Vue 或者 React 等前端框架，这些框架都有自己的各种生命周期，为了减少重复性的手动埋点次数，可以在各个生命周期位置，根据你的需求封装你所需的埋点。比如你是 SPA 单页应用，你希望在每一个页面的 componentDidMount 埋点，并由此确定用户已经打开了页面。

css 埋点：

.link:active::after {
  content: url('http://www.example.com?action=yourdata');
}

<a class="link">点击我，会发埋点数据</a>

可视化埋点解决了纯手动埋点的开发成本和更新成本，通过可视化工具快速配置采集节点（圈点），在前端自动解析配置，并根据配置上传埋点数据，比起手动埋点看起来更无痕，

比如国外比较早做可视化的是 Mixpanel，国内较早支持可视化埋点的有 TalkingData、诸葛 IO，2017 年腾讯的 MTA 也宣布支持可视化埋点；

无埋点则是前端自动采集全部事件，上报埋点数据，由后端来过滤和计算出有用的数据。

优点:
前端只要一次加载埋点脚本

缺点:
服务器性能压力山大

采用无埋点技术的有主流的 GrowingIO、神策。

III. 项目优化

规范项目中 Commit message
项目中 CHANGRLOG.md 自动生成

VI. 总结

在业界内有这么一句话：任何简单机械的重复劳动都应该让机器去完成。现代前端技术不再是以前刀耕火种的年代了。所以前端工程化的很多脏活累活都应该交给自动化工具来完成。

如何选型技术、如何定制规范、如何分治系统、如何优化性能、如何加载资源，当你从切图开始转变为思考这些问题的时候，我想说：

你好，工程师！

参考资料

前端工程化

I. 前端工程化

前端工程化面临的问题：

（一）开发

（二）部署

（三）高性能

前端工程化

1.规范化

2.模块化&组件化

3.组件仓库

4.性能优化

5.自动化

II. 工程化具体方法

4.性能优化

强缓存

弱缓存/协商缓存

访问量和性能指标

5.自动化

webpack 打包

css 指纹

webpack-dev-server

静态资源部署 CDN

externals

html-webpack-plugin

自动化文档生成

自动生成 changelog 文档

commitizen

validate-commit-msg

conventional-changelog

附：前端埋点

目的

前端监控类别

前端埋点分类

III. 项目优化

VI. 总结

参考资料

缓缓

引用和评论

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