Android WebView 的快取機制 & 資源預載入方案
前言
- 由於
H5
具備 開發週期短、靈活性好 的特點,所以現在Android App
大多嵌入了Android Webview
元件進行Hybrid
開發 - 但我知道你一定在煩惱
Android Webview
的效能問題,特別突出的是:載入速度慢 & 消耗流量 - 今天,我將針對
Android Webview
的效能問題,提出一些有效解決方案。
目錄
1. Android WebView 存在什麼效能問題?
Android WebView
裡H5
頁面載入速度慢- 耗費流量
下面會詳細介紹。
1.1 H5 頁面載入速度慢
下面會詳細介紹:
1.1.1 渲染速度慢
前端H5
Js
解析效率Js
本身的解析過程複雜、解析速度不快 & 前端頁面涉及較多JS
程式碼檔案,所以疊加起來會導致Js
解析效率非常低- 手機硬體裝置的效能
由於Android
機型碎片化,這導致手機硬體裝置的效能不可控,而大多數的Android手機硬體裝置無法達到很好很好的硬體效能
總結:上述兩個原因 導致 H5頁面的渲染速度慢。
1.1.2 頁面資源載入緩慢
H5
頁面從伺服器獲得,並存儲在 Android
手機記憶體裡:
H5
頁面一般會比較多- 每載入一個
H5
頁面,都會產生較多網路請求:HTML
主URL
自身的請求;HTML
外部引用的JS、CSS
HTTP
請求
每一個請求都序列的,這麼多請求串起來,這導致 H5
頁面資源載入緩慢
總結:H5頁面載入速度慢的原因:渲染速度慢 & 頁面資源載入緩慢 導致 。
1.2 耗費流量
- 每次使用
H5
頁面時,使用者都需要重新載入Android WebView
的H5
頁面 - 每載入一個
H5
頁面,都會產生較多網路請求(上面提到) - 每一個請求都序列的,這麼多請求串起來,這導致消耗的流量也會越多
總結
- 綜上所述,產生
Android WebView
效能問題主要原因是:
- 上述問題導致了
Android WebView
的H5
頁面體驗 與 原生Native
存在較大差距。
2. 解決方案
針對上述Android WebView
的效能問題,我提出了兩種解決方案:
- 使用
Android WebView
自身的快取機制 - 自身構建快取機制(主要是
H5
頁面資源的預載入)
下面我將詳細介紹。
2.1 Android WebView
自身的快取機制
- 定義
快取,即離線儲存這意味著
H5
網頁 載入過之後會儲存在快取區域,在沒有網路連線時也可以進行訪問 -
作用
- 離線瀏覽:使用者可在沒有網路連線時進行
H5
頁面訪問 - 提高頁面載入速度 & 減少流量消耗:直接使用已快取的資源,不需要重新載入
- 離線瀏覽:使用者可在沒有網路連線時進行
-
具體應用
此處講解主要講解Android WebView
的快取機制 & 快取模式 :
a. 快取機制:如何將載入過的網頁資料儲存到本地
b. 快取模式:載入網頁時如何讀取之前儲存到本地的網頁快取前者是儲存,後者是讀取,請注意區別
2.1.1 快取機制
Android WebView
的本質:在Android 中嵌入H5
頁面- 所以,
Android WebView
自帶的快取機制其實就是H5
頁面的快取機制Android WebView
除了新的File System
快取機制還不支援,其他都支援。 Android WebView
自帶的快取機制有5種:- 瀏覽器 快取機制
Application Cache
快取機制Dom Storage
快取機制Web SQL Database
快取機制Indexed Database
快取機制File System
快取機制(H5
頁面新加入的快取機制,雖然Android WebView
暫時不支援,但會進行簡單介紹)
下面將詳細介紹每種快取機制。
1. 瀏覽器快取機制
a. 原理
- 根據
HTTP
協議頭裡的Cache-Control
(或Expires
)和Last-Modified
(或Etag
)等欄位來控制檔案快取的機制 -
下面詳細介紹
Cache-Control
、Expires
、Last-Modified
&Etag
四個欄位-
Cache-Control
:用於控制檔案在本地快取有效時長如伺服器回包:
Cache-Control:max-age=600
,則表示檔案在本地應該快取,且有效時長是600秒(從發出請求算起)。在接下來600秒內,如果有請求這個資源,瀏覽器不會發出 HTTP 請求,而是直接使用本地快取的檔案。 -
Expires
:與Cache-Control
功能相同,即控制快取的有效時間Expires
是HTTP1.0
標準中的欄位,Cache-Control 是HTTP1.1
標準中新加的欄位- 當這兩個欄位同時出現時,
Cache-Control
優先順序較高
-
Last-Modified
:標識檔案在伺服器上的最新更新時間下次請求時,如果檔案快取過期,瀏覽器通過 If-Modified-Since 欄位帶上這個時間,傳送給伺服器,由伺服器比較時間戳來判斷檔案是否有修改。如果沒有修改,伺服器返回304告訴瀏覽器繼續使用快取;如果有修改,則返回200,同時返回最新的檔案。
-
Etag
:功能同Last-Modified
,即標識檔案在伺服器上的最新更新時間。- 不同的是,
Etag
的取值是一個對檔案進行標識的特徵字串。 - 在向伺服器查詢檔案是否有更新時,瀏覽器通過
If-None-Match
欄位把特徵字串傳送給伺服器,由伺服器和檔案最新特徵字串進行匹配,來判斷檔案是否有更新:沒有更新回包304,有更新回包200 Etag
和Last-Modified
可根據需求使用一個或兩個同時使用。兩個同時使用時,只要滿足基中一個條件,就認為檔案沒有更新。
- 不同的是,
-
常見用法是:
Cache-Control
與Last-Modified
一起使用;Expires
與Etag
一起使用;
即一個用於控制快取有效時間,一個用於在快取失效後,向服務查詢是否有更新
特別注意:瀏覽器快取機制 是 瀏覽器核心的機制,一般都是標準的實現
即
Cache-Control
、Last-Modified
、Expires
、Etag
都是標準實現,你不需要操心
b. 特點
- 優點:支援
Http
協議層 - 不足:快取檔案需要首次載入後才會產生;瀏覽器快取的儲存空間有限,快取有被清除的可能;快取的檔案沒有校驗。
對於解決以上問題,可以參考手 Q 的離線包
c. 應用場景
靜態資原始檔的儲存,如` JS、CSS`、字型、圖片等。
Android Webview
會將快取的檔案記錄及檔案內容會存在當前 app 的 data 目錄中。
d. 具體實現
`Android WebView`內建自動實現,即不需要設定即實現
Android
4.4後的WebView
瀏覽器版本核心:Chrome
- 瀏覽器快取機制 是 瀏覽器核心的機制,一般都是標準的實現
2. Application Cache 快取機制
a. 原理
- 以檔案為單位進行快取,且檔案有一定更新機制(類似於瀏覽器快取機制)
AppCache
原理有兩個關鍵點:manifest 屬性和 manifest 檔案。
<!DOCTYPE html>
<html manifest="demo_html.appcache">
// HTML 在頭中通過 manifest 屬性引用 manifest 檔案
// manifest 檔案:就是上面以 appcache 結尾的檔案,是一個普通檔案檔案,列出了需要快取的檔案
// 瀏覽器在首次載入 HTML 檔案時,會解析 manifest 屬性,並讀取 manifest 檔案,獲取 Section:CACHE MANIFEST 下要快取的檔案列表,再對檔案快取
<body>
...
</body>
</html>
// 原理說明如下:
// AppCache 在首次載入生成後,也有更新機制。被快取的檔案如果要更新,需要更新 manifest 檔案
// 因為瀏覽器在下次載入時,除了會預設使用快取外,還會在後臺檢查 manifest 檔案有沒有修改(byte by byte)
發現有修改,就會重新獲取 manifest 檔案,對 Section:CACHE MANIFEST 下檔案列表檢查更新
// manifest 檔案與快取檔案的檢查更新也遵守瀏覽器快取機制
// 如使用者手動清了 AppCache 快取,下次載入時,瀏覽器會重新生成快取,也可算是一種快取的更新
// AppCache 的快取檔案,與瀏覽器的快取檔案分開儲存的,因為 AppCache 在本地有 5MB(分 HOST)的空間限制
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b. 特點
方便構建Web App
的快取
專門為
Web App
離線使用而開發的快取機制
c. 應用場景
儲存靜態檔案(如JS
、CSS
、字型檔案)
- 應用場景 同 瀏覽器快取機制
- 但AppCache 是對 瀏覽器快取機制 的補充,不是替代。
d. 具體實現
// 通過設定WebView的settings來實現
WebSettings settings = getSettings();
String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/";
settings.setAppCachePath(cacheDirPath);
// 1. 設定快取路徑
settings.setAppCacheMaxSize(20*1024*1024);
// 2. 設定快取大小
settings.setAppCacheEnabled(true);
// 3. 開啟Application Cache儲存機制
// 特別注意
// 每個 Application 只調用一次 WebSettings.setAppCachePath() 和
WebSettings.setAppCacheMaxSize()
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3. Dom Storage 快取機制
a. 原理
- 通過儲存字串的
Key - Value
對來提供DOM Storage
分為sessionStorage
&localStorage
; 二者使用方法基本相同,區別在於作用範圍不同:
a.sessionStorage
:具備臨時性,即儲存與頁面相關的資料,它在頁面關閉後無法使用
b.localStorage
:具備永續性,即儲存的資料在頁面關閉後也可以使用。
b. 特點
- 儲存空間大( 5MB):儲存空間對於不同瀏覽器不同,如Cookies 才 4KB
- 儲存安全、便捷:
Dom Storage
儲存的資料在本地,不需要經常和伺服器進行互動不像
Cookies
每次請求一次頁面,都會向伺服器傳送網路請求
c. 應用場景
儲存臨時、簡單的資料
- 代替 將 不需要讓伺服器知道的資訊 儲存到
cookies
的這種傳統方法Dom Storage
機制類似於Android
的SharedPreference
機制
d. 具體實現
// 通過設定 `WebView`的`Settings`類實現
WebSettings settings = getSettings();
settings.setDomStorageEnabled(true);
// 開啟DOM storage
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4. Web SQL Database 快取機制
a. 原理
基於 SQL
的資料庫儲存機制
b. 特點
充分利用資料庫的優勢,可方便對資料進行增加、刪除、修改、查詢c. 應用場景
儲存適合資料庫的結構化資料d. 具體實現
// 通過設定WebView的settings實現
WebSettings settings = getSettings();
String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/";
settings.setDatabasePath(cacheDirPath);
// 設定快取路徑
settings.setDatabaseEnabled(true);
// 開啟 資料庫儲存機制
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特別說明
- 根據官方說明,
Web SQL Database
儲存機制不再推薦使用(不再維護) - 取而代之的是
IndexedDB
快取機制,下面會詳細介紹
5. IndexedDB 快取機制
a. 原理
屬於 NoSQL
資料庫,通過儲存字串的 Key - Value
對來提供
類似於
Dom Storage 儲存機制
的key-value
儲存方式
b. 特點
c. 應用場景
儲存 複雜、資料量大的結構化資料
d. 具體實現:
// 通過設定WebView的settings實現
WebSettings settings = getSettings();
settings.setJavaScriptEnabled(true);
// 只需設定支援JS就自動開啟IndexedDB儲存機制
// Android 在4.4開始加入對 IndexedDB 的支援,只需開啟允許 JS 執行的開關就好了。
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6 . File System
a. 原理
-
為
H5
頁面的資料 提供一個虛擬的檔案系統- 可進行檔案(夾)的建立、讀、寫、刪除、遍歷等操作,就像
Native App
訪問本地檔案系統一樣 - 虛擬的檔案系統是執行在沙盒中
- 不同
WebApp
的虛擬檔案系統是互相隔離的,虛擬檔案系統與本地檔案系統也是互相隔離的。
- 可進行檔案(夾)的建立、讀、寫、刪除、遍歷等操作,就像
-
虛擬檔案系統提供了兩種型別的儲存空間:臨時 & 永續性:
- 臨時的儲存空間:由瀏覽器自動分配,但可能被瀏覽器回收
- 永續性的儲存空間:需要顯式申請;自己管理(瀏覽器不會回收,也不會清除內容);儲存空間大小通過配額管理,首次申請時會一個初始的配額,配額用完需要再次申請。
b. 特點
- 可儲存資料體積較大的二進位制資料
- 可預載入資原始檔
- 可直接編輯檔案
c. 應用場景
通過檔案系統 管理資料
d. 具體使用
由於 File System
是 H5
新加入的快取機制,所以Android
WebView
暫時不支援
快取機制彙總
使用建議
- 綜合上述快取機制的分析,我們可以根據 需求場景的不同(快取不同型別的資料場景) 從而選擇不同的快取機制(組合使用)
- 以下是快取機制的使用建議:
小技巧
- 在使用了上述說的
Android WebView
的快取機制後,短時間內再次訪問同一個H5
頁面時,載入速度會比第一次的時間短、更加流暢 - 基於
Android WebView
自身的這些快取機制,有一種小技巧能更好地去減少H5
頁面的載入速度 & 提高效能:在應用啟動時就初始化一個WebView
,事先載入常用H5
頁面資源(載入後就有快取了),後續需要開啟這些H5
頁面時就直接從本地獲取。這種技巧其實是採用了 資源預載入 的思想:提早載入將來需要使用的
H5
頁面(有快取了),使用時直接取過來用,而不用在需要時才去載入 - 具體實現:在
Android
的BaseApplication
就初始化一個WebView
物件用於載入常用的H5
頁面資源;當需要使用這些頁面時再從BaseApplication
裡取過來直接使用
1. 對於Android WebView
的首頁建議使用這種方案,能有效提高首頁載入的效率
2. 當然這裡的BaseApplication
只是舉個例子,你也可以選擇在其他地方提前載入。
2.1.2 快取模式
- 定義
快取模式是一種 當載入H5
網頁時 該如何讀取之前儲存到本地快取
從而進行使用 的方式即告訴
Android WebView
什麼時候去讀快取,以哪種方式去讀快取 Android WebView
自帶的快取模式有4種:
// 快取模式說明:
// LOAD_CACHE_ONLY: 不使用網路,只讀取本地快取資料
// LOAD_NO_CACHE: 不使用快取,只從網路獲取資料.
// LOAD_DEFAULT: (預設)根據cache-control決定是否從網路上取資料。
// LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK,只要本地有,無論是否過期,或者no-cache,都使用快取中的資料。
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- 具體使用
WebView.getSettings().setCacheMode(WebSettings.LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK);
// 設定引數即可
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2.2. 自身構建快取
為了有效解決 Android WebView
的效能問題,除了使用 Android
WebView
自身的快取機制,還可以自己針對某一需求場景構建快取機制。
2.2.1 需求場景
- 背景:
H5
頁面有一些更新頻率低、常用 & 固定的靜態資原始檔(如JS
、CSS
檔案、圖片等)如一些圖片,
JS、CSS
檔案等 - 需求場景:每次重新載入會浪費很多資源(時間 & 流量)
2.2.2 解決方案(原理)
通過攔截`H5`頁面的資源網路請求 從而 直接從本地讀取資源 而不需要傳送網路請求到伺服器讀取。2.2.3 具體步驟
- 事先將更新頻率較低、常用 & 固定的
H5
靜態資源 檔案(如JS
、CSS
檔案、圖片等) 放到本地 - 攔截
H5
頁面的資源網路請求 並進行檢測 - 如果檢測到本地具有相同的靜態資源 就 直接從本地讀取進行替換 而 不傳送該資源的網路請求 到 伺服器獲取
2.2.4 具體實現
重寫`WebViewClient` 的 `shouldInterceptRequest` 方法,當向伺服器訪問這些靜態資源時進行攔截,檢測到是相同的資源則用本地資源代替// 假設現在需要攔截一個圖片的資源並用本地資源進行替代
mWebview.setWebViewClient(new WebViewClient() {
// 重寫 WebViewClient 的 shouldInterceptRequest ()
// API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url)
// API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request)
// 下面會詳細說明
// API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url)
@Override
public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, String url) {
// 步驟1:判斷攔截資源的條件,即判斷url裡的圖片資源的檔名
if (url.contains("logo.gif")) {
// 假設網頁裡該圖片資源的地址為:http://abc.com/imgage/logo.gif
// 圖片的資原始檔名為:logo.gif
InputStream is = null;
// 步驟2:建立一個輸入流
try {
is =getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png");
// 步驟3:獲得需要替換的資源(存放在assets資料夾裡)
// a. 先在app/src/main下建立一個assets資料夾
// b. 在assets資料夾裡再建立一個images資料夾
// c. 在images資料夾放上需要替換的資源(此處替換的是abc.png圖片)
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
// 步驟4:替換資源
WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png",
"utf-8", is);
// 引數1:http請求裡該圖片的Content-Type,此處圖片為image/png
// 引數2:編碼型別
// 引數3:存放著替換資源的輸入流(上面建立的那個)
return response;
}
return super.shouldInterceptRequest(view, url);
}
// API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request)
@TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP)
@Override
public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) {
// 步驟1:判斷攔截資源的條件,即判斷url裡的圖片資源的檔名
if (request.getUrl().toString().contains("logo.gif")) {
// 假設網頁裡該圖片資源的地址為:http://abc.com/imgage/logo.gif
// 圖片的資原始檔名為:logo.gif
InputStream is = null;
// 步驟2:建立一個輸入流
try {
is = getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png");
// 步驟3:獲得需要替換的資源(存放在assets資料夾裡)
// a. 先在app/src/main下建立一個assets資料夾
// b. 在assets資料夾裡再建立一個images資料夾
// c. 在images資料夾放上需要替換的資源(此處替換的是abc.png圖片
} catch (IOException e) {