我们是如何做好前端工程化和静态资源管理
2017-02-09 00:50 盛世游侠 阅读(296) 评论(0) 编辑 收藏 举报随着互联网的发展，我们的业务也日益变得更加复杂且多样化起来，前端工程师也不再只是做简单的页面开发这么简单，我们需要面对的十分复杂的系统性问题，例如，业务愈来愈复杂，我们要如何清晰地梳理；团队人员愈来愈多，我们要如何更好地进行团队协作；功能愈来愈多，我们要如何保证页面的性能不至于下降，等等。所有的这些都可以归结为如何提升开发体验和性能问题。
提升开发体验
我们主要从以下三个方面来提升我们的开发体验。
规范化
当团队人员不断扩充时，我们需要制定统一的规范来对平时的开发工作做出一定约束和指导。统一的规范包括前端的代码规范，根据规范定义好一套代码检查的规则，在代码提交的时候进行检查，让开发人员知道自己的代码情况。
同时，根据以往的开发经验，我们制定了统一的项目框架，根据业务功能不同，将一个项目(app)拆分成不同的业务模块(module)，而每一个模块都包含自身的页面(page)以及构成页面所需要的组件(widget)，每一个项目涉及到app、module、page、widget这些已经约定好的概念，这样让项目结构更加清晰，而且让团队内不同业务的人员之间切换无障碍。
组件化
在项目中引入组件化的概念，这里的组件对应上文讲到的widget，每一个组件都会包含组件自身的模板、css、js、图片以及说明文件，我们使用组件来拼装页面，像搭积木一样来拼装我们的页面，同时一个组件内可以调用另一个组件。
在拿到设计稿后，我们首先需要确定哪些需要做成公共组件，那些是要做成独立组件，以及组件间如何进行通信。在页面中调用这些组件后，会自动加载组件的模板以及组件的静态资源，而当组件不再需要时，只要移除掉组件引用，那么相应的模板和静态资源也会不再加载。
组件化的好处主要有这么几点
- 管理方便，我们可以把一个独立功能相关的文件在工程目录中放在一起，这样代码管理起来会非常便利
- 组件复用，通过抽取公共组件，可以实现组件复用，从而减少工作量，创造价值
- 分而治之，这是组件化最重要的一点，将页面组件化，就是对页面功能的拆分，将一个大的工程拆成小的零件，我们只需要关注每一个零件的功能，极大地降低了页面的开发与维护的难度
自动化编译
在前端开发中，我们总是会去使用很多工具、手段来优化代码、提升开发效率，例如，我们会使用sass、less等CSS预处理工具来编写更好维护的样式代码，我们也会使用CSSLint、eslint等代码检查工具来检查代码的语法错误，使用文件合并压缩等手段来减少资源大小，除此之外我们还会去做雪碧图合并、多倍图处理、字体压缩处理、代码发布等等。
曾经有大神说过，超过90s的工作都应该自动化掉。而以上所有的这些工作，贯穿我们整个开发流程，但是不同工具的切换不但显得凌乱，而且影响开发效率。在自动化、工程编译的思想早已深入人心的当下，我们当然也要紧跟潮流，所以我们考虑通过自动化手段来提升我们的效率，让所有操作可以一键式开速执行完。
我们将通过定义好一系列的编译任务，按照一定顺序依次对我们的项目自动进行编译操作，最后产生出可上线的代码。
提升性能
我们主要从以下四个方面来做好性能优化。
首屏优化
页面的打开速度一直是大家非常关心的一个指标，一个页面打开太慢会让让用户失去等待的耐心，为了让用户更快地看到页面，我们考虑将页面中部分静态资源代码直接嵌入页面中，我们通过工具处理，在工程编译阶段，将指定的静态资源代码内嵌入页面中，这样可以减少HTTP请求，提升首屏加载速度，同时降低页面裸奔风险。
按需加载
同时，我们考虑通过尽量减小页面体积来提升页面打开速度，在业务上我们将页面划分为一个个楼层组件，以京东美妆馆为例，页面中从上而下分为首焦、至IN尖货、今日特惠、潮流前沿、口碑榜单这么几个楼层组件，其实这个页面还有很长，内容非常多且复杂。
之前我们的做法是整个页面直出，这样一次性加载的内容会非常多，为了提升打开速度，我们考虑通过按需加载的方式来优化页面的加载。我们在页面中只放每一个楼层的框架性代码，楼层的模板和数据都通过异步的方式去拉取，来实现楼层组件的按需加载，同时我们可以对模板以及数据进行缓存，以此来减少请求，做更极致的优化。在开发中我们以正常组件的方式去开发整个页面，随后通过编译工具，在代码编译阶段自动将楼层的模板抽离成一个独立的JS文件，并给楼层容器打上标记位，通过页面加载逻辑去按需拉取模板，再进行渲染。
通过给楼层容器和模板分别加上标记位
o2-out-tpl-wrappero2-out-tpl
在编译时自动将指定的模板代码抽离成独立js文件
并且给楼层容器打上标记
同时在逻辑脚本适当位置自动加入模板的版本
通过上述步骤，实现按需加载的自动化生成，在提升性能的同时，很好地解放我们生产力。
基于资源表加载
根据页面组件化，通过工具分析，我们将获得页面与组件的依赖关系表，同时也能确认页面所引用资源的依赖关系，例如，我们在页面hello中同步引用组件topbar，那么依赖关系表中将会记录同步引用关系hello引用topbar.tpl、topbar.css、topbar.js，那么页面hello将会自动加载组件topbar的CSS与JS，同时依赖表会记录异步引用的关系，假如我们在组件C中通过API异步引用了组件D的js，那么会在依赖表中记录C异步引用D.js这一个依赖关系，这样D.js这个资源将会在用到的时候被异步调用。
同步引用的资源通过生成combo形式链接，在服务端进行文件合并，这样在页面加载的时候，页面只会加载自己需要的同步资源，异步的资源将会在用到的时候再加载，有效避免资源冗余。同时删除、增加组件也非常方便，只需改动模板中对组件调用，通过编译工具会自动重新生成模板以及combo链接。
我们可以将资源加载的操作抽离出来，形成一套统一的资源加载框架设计，这样我们使用的模板可以变得更加灵活，无论是纯html模板，还是PHP或Java之类的后端模板都能有效支持。编译工具扫描代码后只生成资源依赖表，我们通过实现各语言平台的资源加载框架，让不同语言的模板都能基于同一个资源依赖表进行资源加载。
同时，对资源进行MD5重命名处理，文件md5重命名也是一种提升性能的有效手段，使用文件md5后开启服务器强缓存，可以提升缓存的利用率并避免不必要的缓存判断处理。但文件md5重命名后会出现开发时引用的文件名对不上的问题，这就需要在资源表中记录原文件名与md5重命名后之间的对应关系，当我们引用一个资源时，就会通过查表获取重命名后的资源名，然后利用代码中引用资源定位的能力来进行资源名自动替换。
静态资源预加载
所谓静态资源预加载，就是当用户在进行浏览页面的时候，我们可以在当前页面静默加载下一个页面的静态资源，这样当用户进入到下一个页面时就能快速打开页面，从而在不知不觉中提升页面的打开速度。
我们会在静态资源预加载平台上配置每一个页面id对应需要预加载页面资源的id，然后系统通过读取资源依赖表获取到所需要预加载的静态资源，生成预加载资源列表文件，再将文件推送到线上服务器，通过页面挂载js请求获取预加载资源列表，随后静默加载资源。在有了资源依赖表后，我们可以准确地分析到每一个页面引用资源的请求，就可以很好地实现静态资源预加载的功能。
Athena
工欲善其事，必现利其器。为了实现我们对提升开发效率和产品性能的诉求，我们提出了比较完整的工程化解决方案以及对应的工具Athena。
Athena是由京东【凹凸实验室】(aotu.io) 推出的一套项目流程工具，通过Athena，我们可以很流程地跑完整个开发流程。Athena分为两部分，一是本地自动化编译工具，二是资源管理平台，其架构如下
本地自动化工具
Athena本地编译工具是一个基于NodeJs的命令行工具，通过执行命令的方式来优化我们的开发流程，目前Athena的主要功能有
- 自动创建项目、模块、页面、组件结构
- 轻量组件化功能，根据组件加载情况生成资源依赖表
- Sass/less 编译
- 代码检查
- CSS prefix等处理
- CSS合并压缩，JS合并压缩
- 自动生成雪碧图，自动多倍图，图片压缩
- 字体文件压缩
- 自定义图片转base64
- 文件内联，可以内联样式及JS代码
- 文件MD5戳，将文件进行使用MD5进行重命名
- 本地预览，直接查看整个项目
- 资源定位（图片等资源路径替换）
- 生成CSS页面片，提供将页面引用的CSS/JS抽离成页面片的形式，方便管理CSS资源
- 部署到预览机和开发机
创建项目结构
在执行创建命令时，Athena会从管理平台下载自定义好的项目模板，可以根据模板创建项目、模块、页面、和组件。Athena有四个创建命令：
通过执行 $ ath app demo 命令就可以生成定义好目录结构的项目。
随后可以通过 $ ath module home来创建一个业务模块;
通过 $ ath page index 来创建页面；
通过 $ ath widget widgetName 来创建组件。
开发使用
组件化
Athena中实现组件化主要是分为两种，一是针对纯HTML模板，通过扩展模板引擎方法实现，提供了组件化API widget.load，它可以方法接收三个参数，第一个参数是widget的名称，后面两个参数是可选参数，第二个是向widget传递的一些参数，第三个是widget所属的模块，如果是本模块，可以不传例如
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1
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7
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<%= widget.load('user') %>
<%=
widget.load('user', {
param: 'test'
})
%>
<%= widget.load('user', null, 'gb') %>
|
通过模板引擎编译，执行widget.load方法，可以实现加载模板，记录依赖关系的目的。
二是针对不同语言的后端模板，通过实现各自的组件化框架来进行组件的加载，例如 PHP 下使用 <?= $widget->load('user', NULL, 'gb') ?> 来进行组件加载，再通过代码扫描得出组件依赖关系。
Athena中的API
Athena针对模板提供了一系列的API来扩展丰富的功能，例如前面提到的 <%= widget.load() %> 来实现组件化。
同时Athena中还提供了其他API：
<%= getCSS() %>、<%= getJS() %> 用来引用CSS/JS文件，传入文件名和模块名；
<%= uri() %> 提供了资源定位功能，可以在模板中标记资源，编译过程中会进行替换，而且在JS中也有资源定位API __uri()；
<%= inline() %> 提供了内联资源的功能，传入文件名和模块名，可以在模板中内联任意资源，例如图片以及JS脚本；而且 inline 也可以内联一段网络资源，例如线上的JS文件，同样的在JS中也有内联资源API __inline()；
雪碧图标识 ?__sprite ，在CSS中引用图片最后加上标识 ?__sprite 可以自动生成自定义名称雪碧图，同时支持自定义生成多张雪碧图，只需要要标识后面带上一个文件名，就可以生成一张以这个文件名来命名的雪碧图，例如 ?__sprite=icons ，这样所有带同样标识的图片就会生成一张以 icons 为文件名的雪碧图。
编译预览
编译任务
在编写完项目，就可以通过命令来对项目进行编译了，执行编译命令 $ ath build，会针对指定模块执行已经定义好的编译任务，根据项目需求，目前编译都是基于业务模块去编译，编译任务的最小执行单位是页面，每次编译都会执行以下编译列表
本地预览
执行预览命令 $ath serve 会执行精简版编译任务来编译项目，编译完项目后会生成一份站点地图，随后打开一个本地服务器来预览项目，使用这个命令可以很方便地进行开发，在预览时会同时watch目录和文件的改动，并且提供了livereload功能，我们可以在预览时任意修改文件，都将实时地反映到页面中，同时可以新建另一个窗口执行新增组件和页面的操作，让整个开发过程非常顺畅，我们只需关注开发本身就好，不需要再关注其他事。
执行完编译任务后，默认自动打开浏览器，预览站点地图
Mock server
在进行项目预览的同时，Athena同时提供了mock data的服务，我们可以配置相应的路由，以及路由接口对应的假数据，所有的接口请求会发送到mock server上，在mock server中可以选择将请求代理到假数据平台还是代理到线上接口，这样就可以脱离后端进行开发联调了，以此实现数据的前后端分离。
项目部署
在开发预览完后，通过命令 $ ath publish 就可以将项目发布到配置好的测试机上，发布同时支持ftp、sftp以及http形式。
组件维护
我们通过组件化的手段已经将我们的项目进行组件化了，这样我们经过业务迭代积累，产出很多业务公共组件，但在以往的项目开发中，公共组件的更新与维护一直很受限制，而且有哪些公共组件、公共组件长什么样子，只能依靠口口相传或者手工维护的文档。所以在Athena中我们加入了组件平台，在组件平台上统一展示各个业务的公共组件，而得益于本地工具，组件平台不需要人工干预维护，我们可以在本地通过命令 $ ath widget-publish [widgetName] 命令来发布一个组件到组件平台，这样其他人就可以立即在组件平台进行组件的预览，而其他人若想使用该组件时，在本地通过命令 ath widget-load [widgetId] 就可以下载该组件到自己的模块目录下了。
这样组件的维护更加自动化，公共组件的使用也更加方便了。
组件发布
组件下载
自身优化
为了提升开发效率，Athena做了一些优化操作
精简项目预览时的任务
在开发时进行项目预览时，会执行精简版的编译任务，剔除了类似文件压缩、雪碧图生成、模板抽离处理等耗时的操作，只保留核心、必须的编译任务，这样可以极大地减少编译时间，提升开发的效率。
预览时监听细化
在开发进行预览时，会对所有文件的改动进行监听，而针对每一类文件都有非常细化的操作，当文件改动时只会执行改文件所需要的编译任务，而不会进行整体编译，这样可以很好地提升开发效率。例如改动某一组件的CSS文件，则只会针对该文件执行一些相关的CSS操作。
同时得益于所有文件依赖关系的记录，在监听时会根据依赖关系进行文件编译，例如某sass文件中引入了另一个sass库文件，修改这个sass库文件的时候，会根据引用关系表同时更新到所有引用到这个sass文件的文件，这样项目文件更新及时，让开发流程更加流畅。
编译缓存
在图片压缩和sass编译时，开启文件缓存，将已经编译过且没有改动的文件过滤掉，不再编译，大幅提升编译速度。
发布缓存
设置发布过滤，根据文件md5过滤掉已经发布过的文件，提升发布速度。
技术选型
Athena本地工具早期技术选型是 Yeoman + Gulp 的方式，但后来由于安装、更新非常麻烦，命令太长很难打的原因，我们改成了自己开发一个全局安装包的方式，编译核心使用的还是 Gulp 的 vinyl-fs 来实现文件流处理，通过 ES6 Promise 来进行编译流程控制，最小以页面为单位，经过一系列编译任务，最后产出编译好的文件。
管理平台
性能优化一直是前端工程师探索的课题，很多时候就是资源的分配问题，也就是资源管理。为了更好地配合本地构建工具来管理资源，我们搭建了管理平台。我们来看下，结合本地构建工具和管理平台，工作流程变成了怎样？
工作流程
- 在管理平台上创建项目，输入项目名称和预览机，以及选择相应的模板等；
- 在终端执行ath app指令，工具会优先拉取远程服务器的项目信息来初始化项目，如果没有获取到相关信息，就会在本地生成项目，并将项目信息上报给服务器；
- 项目初始化后，就可以创建模块、页面、组件了；
- 在编码过程中，可通过ath server预览页面；
- 在本地通过后，可执行ath publish将代码发布到开发机或者预览机。
在上面的publish指令中，工具会扫描所有文件，执行代码检查，扫描页面文件，获取组件依赖关系，根据组件依赖关系进行文件合并，然后会进行样式处理、js处理以及图片的处理，根据配置是否进行md5重命名文件，组装html，插入样式、js和图片，最后将编译好的文件发布到相应的机器。在整个过程里面，会生成资源关系依赖表，最终会将资源关系表及编译后的文件上传至管理平台。
除此之外，每个指令的操作都会上报给管理平台。管理平台收到数据后，会对数据进行处理，最终可以在平台上看到项目相关的信息。
整体工作流程图如下：
从上面的工作流程中，我们可以看到，管理平台需要有数据统计、资源管理以及项目管理的功能。整体架构图如下：
数据统计
数据统计包含项目操作日志，主要是用于统计团队每个成员具体的操作，方便项目成员查看项目代码变更；另一部份是统计样式表、脚本以及图片的压缩数据，用于显示工具给我们项目带来的提升。
以下是操作日志统计：
资源管理
资源管理是管理平台的核心，主要分为4个部分：模块展示、依赖关系、组件预览和权限控制。这部分功能主要通过本地构建工具提供的资源关系表来完成。
模块展示
模块展示，用于记录项目具体包含哪些模块以及模块具体的信息。在平常开发中，我们的项目会分为许多模块，不同的模块有不同的人来开发和维护。当项目越大的时候，可以通过管理平台清晰地看到模块具体的信息。
依赖关系
依赖关系，主要是html、css、js和图片相互之间的关系。通过分析资源关系依赖表，可以获取到各个资源被引用的情况以及线上版本的情况。当线上环境采用md5来做资源管理时，我们不是很清晰地知道静态资源对应线上哪个版本的资源，而有了这个依赖关系表，当出现问题时，我们可以更快地定位到具体的资源。
组件管理
我们采用组件来拼凑页面，当项目越大时，组件越多，那么如何管理组件成为了一个棘手的问题。比如说，有一些比较老的冗余组件，我们不确定是否为其他页面所引用，那么就不能愉快地删除它。有了组件管理，可以清晰地知道组件的被调用情况，就可以对组件做相应的操作。
组件管理，结合组件平台来使用，在管理平台上引用组件地址预览组件，同时可以获取到组件被引用以及引用资源（如css、js、图片）的相关情况。
我们的组件分为两种，一类是通过ath w自动创建的，通过ath pu提交到管理平台的，在管理平台上进行组件的相关分析和编译，得到组件的信息，这类组件主要是跟业务绑定的；另一类是通过ath widget-publish提交到组件平台的，由组件平台进行相关处理，这类组件是通用组件，与业务无关，用于展示给开发以及相关业务方看的。
在组件平台上可以预览与编辑相关的组件，通过与设计师约定相关的设计规范来促使组件达到尽可能地复用，进而减少设计师的工作量，提升我们的工作效率。
组件提交到组件平台
通过ath widget-publish指令将组件提交到组件平台，组件平台会对组件源码进行编译，将组件名称md5、组件归类以及组件版本记录等等。
从组件平台上下载组件
通过ath widget-load指令将组件下载到本地，当本地构建工具向组件平台发起请求时，会带上组件名称，组件平台会将源码进行编译，将组件名称重命名，并且相应地替换源码中的组件名称，同时记录组件的被引用记录。
权限控制
权限控制，项目中存在公共组件模块，公共组件比较稳定，比如说轮播组件、选项卡组件等等，这部分代码一般比较少变动，可由少部分人来更新和维护，所以加入了权限控制机制，保证公共组件的稳定性。
项目管理
我们在使用本地构建工具时，需要配置多个参数，比如主机信息、选择模版等，在命令行环境下有些不直观。为了简化这个操作，管理平台提供了项目创建的功能，同时提供了模版创建的功能。
在项目信息、模块信息以及组件信息发生变更的时候，为了第一时间能够通知项目成员更新，加入了消息通知的功能，目前通过发送邮件的方式，后期可以加入微信提醒的功能。
技术选型
管理平台前端采用React+Redux的方式，后端采用Express+MongoDB，整体技术选型如下：
假数据服务
存在的问题
在平常的开发中，经常需要前后端联调，但是在项目开始之初，很多接口并没有提供，在以前的开发模式下，需要等待后端提供接口或者自己先定义接口，前端开发的进度可能会受影响。
Mock数据平台
为了不影响前端开发的进度，我们搭建了Mock数据平台，通过与后端协商数据格式，自定义数据接口，这样子就可以做到前后端分离，让前端独立于后端进行开发。
Mock数据平台基于mockjs搭建而成，通过简单的mock语法来生成数据。
Mock数据平台目前有如下功能：
- 创建模拟数据，使之符合各种场景；
- 生成json数据接口，支持CORS以及jsonp。
写在最后
本次分享首先讲述了我们在业务膨胀、人员不断增加的背景下遇到的项目开发上的问题，并提出了我们自己对于这些问题思考总结后得出的解决方案与思路，最后产出适合我们团队、业务的开发工具—— Athena。希望我们的方案能给大家带来一定的借鉴作用。
