AMP,来自 Google 的移动页面优化方案

Web 性能优化(Web Performance Optimization,WPO)是一个老生常谈的话题,我也写过很多关于「性能优化」的文章。最近 Google 某个团队推出了一项名为 Accelerated Mobile Pages(AMP)的技术,号称能大大加快移动端页面呈现速度,提高整体体验。本文就带大家认识一下这项新技术。

AMP 介绍

Accelerated Mobile Pages(官网GitHub),直译成中文是「加速的移动页面」的意思。根据官方说明,AMP 在 Speed Index(首屏展现时间平均值)测试中,性能有 15% ~ 85% 的提升,测试是在模拟 3G 网络环境并模拟 Nexus 5 的条件下完成(详情)。

AMP 如何让页面性能大幅提升暂且搁置一边,先来看看它是什么。根据官网文档得知,AMP 主要由 AMP HTML、AMP Runtime 以及 AMP Components 三部分组成。

AMP HTML

AMP HTML 是 HTML 的子集,在 AMP HTML 中只允许使用有限的标签。例如 <body><article> 这些标签可以直接使用,没有任何限制;有些标签允许有限制的使用,例如 <meta> 标签不能使用 http-equiv 属性;而像 <img><audio> 这样的标签需要替换为 <amp-img><amp-audio> 等 AMP Components;更多的标签如 <frame><form> 不允许使用。

完整说明可以查看官网的 AMP HTML 格式文档。以下是该文档中的 AMP HTML 示例:

<!doctype html>
<html ⚡>
<head>
  <meta charset="utf-8">
  <title>Sample document</title>
  <link rel="canonical" href="./regular-html-version.html">
  <meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1,minimum-scale=1,maximum-scale=1,user-scalable=no,minimal-ui">
  <style amp-custom>
    h1 {color: red}
  </style>
  <script type="application/ld+json">
  {
    "@context": "http://schema.org",
    "@type": "NewsArticle",
    "headline": "Article headline",
    "image": [
      "thumbnail1.jpg"
    ],
    "datePublished": "2015-02-05T08:00:00+08:00"
  }
  </script>
  <script async custom-element="amp-carousel" src="https://cdn.ampproject.org/v0/amp-carousel-0.1.js"></script>
  <style>body {opacity: 0}</style><noscript><style>body {opacity: 1}</style></noscript>
  <script async src="https://cdn.ampproject.org/v0.js"></script>
</head>
<body>
<h1>Sample document</h1>
<p>
  Some text
  <amp-img src=sample.jpg width=300 height=300></amp-img>
</p>
<amp-ad width=300 height=250
    type="a9"
    data-aax_size="300x250"
    data-aax_pubname="test123"
    data-aax_src="302">
</amp-ad>
</body>
</html>

可以看出,AMP HTML 与普通 HTML 并没有什么太大区别,将上面这段代码保存为 .html 文件,在浏览器中可以正常运行。下面简单列举一些格式上的要求:

  • DTD 必须是: <!doctype html>
  • 顶层标签必须包含 AMP 属性,如:<html ⚡><html amp>(让其他程序能方便地识别出这是 AMP HTML);
  • 必须在 HEAD 区域中放置 <link rel="canonical" href="$SOME_URL" /> 标签,用来指定该文档普通版本的 URL;如果只有一个版本,使用当前 URL 即可(告诉搜索引擎,这是同一个页面不同的版本,否则可能会被判作弊);
  • 必须将 <meta charset="utf-8"> 放置在 HEAD 区域最开始的位置(实际上,普通 HTML 也应该这么做);
  • 必须在 HEAD 区域包含这个 ViewPort:<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1,minimum-scale=1,maximum-scale=1,user-scalable=no,minimal-ui">
  • 必须将 <script async src="https://cdn.ampproject.org/v0.js"></script> 作为 HEAD 区域最后的元素;
  • 必须在 HEAD 区域包含以下代码:<style>body {opacity: 0}</style><noscript><style>body {opacity: 1}</style></noscript>

AMP Runtime

在上面的 AMP HTML 代码中,HEAD 区域最后外链引入的 JS 就是 AMP Runtime。AMP Runtime 提供对自定义元素(Custom Elements)的支持,负责协调资源的加载时机和优先级,以及提供验证器等调试功能。

访问 AMP HTML 时,在 URL 最后追加 #development=1 会开启开发者模式。这时 AMP Runtime 会自动加载验证器,并在控制台显示本页不符合 AMP 规范的位置信息。

AMP Components

AMP Components 是使用浏览器自定义元素(Custom Elements)实现的组件,用来替换 HTML 中默认的 <img><video> 等标签,用来实现对资源的自定义加载策略;它也用于实现一些复杂的交互效果,如图片轮播。AMP Components 分为两类:

1)内置组件,包括:amp-img、amp-audio、amp-anim、amp-ad、amp-pixel、amp-video,在 AMP HTML 引入了 AMP Runtime 之后,这些内置组件就可以直接使用。

2)扩展组件,包括:amp-carousel、amp-lightbox、amp-iframe、amp-instagram、amp-twitter、amp-youtube。要使用扩展组件,需要在 AMP HTML 中引入该组件对应的文件。例如要使用 amp-carousel 就必须引入以下文件(必须要有 asynccustom-element 属性):

<script async custom-element="amp-carousel" src="https://cdn.ampproject.org/v0/amp-carousel-0.1.js"></script>

这里有一个按照 AMP HTML 规范编写的页面,大家可以直接用浏览器打开查看:AMP 示例(注:为了保证国内打开速度,我把 AMP JS 托管在了本地,实际上这么做并不符合规范)。

AMP 剖析

定位:解决单一问题

经过前面对 AMP 的介绍,你一定会感到奇怪,为什么 AMP HTML 有那么多限制和约束,这样阉割后的 HTML 还有什么适用场景。实际上,AMP 只关注于一件事 —— 提高静态页面的性能。

这个「静态」并不是指没有服务端参与的页面,而是指没有复杂交互、以内容展现为主的资源页,典型例子就是新闻详情页。现在的网站类型很多,游戏类、视频类、电商类等等,每一类网站都有着自己的特点,优化策略也各不相同,用一种方案去解决所有问题不切实际。所以 AMP 项目将关注点放在了更容易优化且效果最明显的内容型页面。

选型:纯 web 技术方案

Web 优化有很多种方案,每种方案都有自己的适用范围。有些收益很高的优化手段,存在这样那样的限制:例如针对具体业务逻辑所做的优化,很难通用化;部署 Google 的 PageSpeed 模块等服务端优化方案,使用成本很高;借助客户端所做的优化,如现在广为流行的移动端 WebView 容器加速方案,优化效果局限在指定 APP 内,甚至还会导致使用通用浏览器访问速度更慢(这个话题很有意思,有机会以后再讨论)。

以内容为主的新闻详情页,大部分性能消耗在图片、视频等媒体资源以及第三方功能如广告、社会化组件的加载上。将这些内容替换为 AMP Components,避免资源默认被加载,再用 AMP Runtime 统一协调和管理,确实是一个通用化、低使用成本且能让所有浏览器受益的折中方案。而且,AMP 方案不依赖任何特定的服务端或客户端,可以将页面直接托管在 CDN,进一步提高用户访问速度。

实现:资源调度与控制

浏览器对不同资源加载和预加载有自己的策略,对于预加载,我们有一些控制权,但总的看来这一块对于开发者来说还是很不可控。例如浏览器默认会并行加载多张图片,但在屏幕小、网速慢、性能差的手机上,串行由上到下加载图片很可能体验更好。

移动设备在网络、CPU、内存等方面与 PC 差距很大,很多 PC 上可以忽略的问题,在移动端不得不重视起来。例如我们都知道图片是异步加载的,页面触发 DOMContentLoaded 事件并不需要等图片加载完,但在移动端,大量图片加载带来性能开销却会大幅延后 DOMContentLoaded 时机。以下是我们在某个移动产品中,将图片进行延迟加载处理后的 DOMContentLoaded 时间对比统计,可以看到明显的变化:

dom ready time

将图片、视频等标签和第三方功能换成 AMP Components 后,AMP Runtime 可以自动处理延迟加载、按需加载等逻辑,确保页面首屏性能。为了避免延迟加载的资源引发页面抖动,开发者必须给每个 AMP Components 都设置高宽属性,每个 Components 都支持多种 layout 布局,在 responsive 布局下,组件会根据初始高宽比例自动调整大小。

另外,一些资源非常消耗性能,例如 gif 和 video,AMP Runtime 可以在它们处于不可见时销毁元素,释放资源。总之,使用了 AMP 方案,相当于将页面资源托管给了 AMP Runtime 管理,一次修改就可以坐享后续所有策略升级带来的性能提升。

观点:很有借鉴意义

本文到这里,差不多快要结束了。经过上面的介绍,大家对 AMP 项目应该有了一定的认识。最后谈谈我的看法:

AMP 项目对书写代码设置了大量限制,例如所有资源只能托管给 AMP Runtime 加载;不允许使用 AMP Runtime、AMP Components 之外的 JS;不允许使用 inline JS;只能使用有限的 inline CSS 样式;JS 和 Web Font 必须使用指定的 CDN 等等,这都是为后面的优化策略做准备。整体原理并不复杂,难点是配套设施的建立,以及如何说服网站主改造代码。不过,Google 后续很可能对使用了 AMP 的页面提权,这样一来大家就有动力了。

符合 AMP 规范的页面不会比由 WPO 专家优化后的页面更快,它是一个通用化的技术,肯定包含很多业务用不上的代码逻辑,也有很多优化手段它无法提供。但对于不知道如何 WPO 的网站来说,使用 AMP 则是一个非常不错的选择。

不过,我认为 AMP 很难直接用在国内项目中。首先,前面说过,AMP Runtime、Components 必须从 cdn.ampproject.org 加载;Web Font 必须从 fonts.googleapis.com 加载。这样做的出发点是为了更可控,以及更好的在各网站之间共享缓存,但是这些域名在国内很难访问甚至直接被墙。其次,从目前 AMP 目前已有的扩展组件来看,instagram、twitter、youtube 这类国外媒体常用的服务在国内都无法使用,内置的 ad 组件也不符合国情。

但是,AMP 项目对我们进行移动 Web 优化仍然很有借鉴意义。实际上,控制资源加载、处理响应式元素避免页面抖动、主动释放资源等策略,我们在项目中都有自己的尝试与经验,但我们的方案要么过分依赖服务端,要么没有抽象成通用模式,导致无法推广到更多产品,这些都是后续可以努力的方向,而 AMP 规范和代码实现,将会是最好的参考资料。

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提醒:本文最后更新于 423 天前,文中所描述的信息可能已发生改变,请谨慎使用。

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