基于拆分包的React Native在iOS端加载性能优化
自从Facebook于2015年在React Conf大会上推出React Native，移动开发领域就掀起了一股学习与项目实践的热潮。ReactNative不仅具有良好的Native性能，更具备web快速迭代的能力。这两大特性使得React Native在推广的过程中顺风顺水，而且在国内互联网公司的应用比国外还火热。58 APP从2016年就开始基于ReactNative进行项目实践，并已经对外进行了一些分享。目前项目已进入React Native深度研究与实践阶段。
在ReactNative深度实践的过程中，一个关键的问题是React Native页面的加载性能。如果不对这部分进行处理，在低端机上很容易出现短暂的空白，影响用户体验。在React Native加载性能优化方面，业界已经有了一些讨论和解决方案，但在针对问题解决的系统性和可操作性方面还有所欠缺。
本文将基于主流的拆分包思想，系统性地介绍我们在iOS端处理React Native加载性能问题的经验，以期给同行提供一些借鉴，避免重复趟坑。
拆分包实现方案一：为什么要拆分包：基于完整JSBundle加载存在的问题
58同城具体将React Native应用在项目中大概是2016年初，当时主要参考的资料是FaceBook提供的React Native文档以及官方Demo。按照文档的理解，创建RN页面的只需要创建对应的RCTRootView并将其添加到对应的Native视图中即可，因为RCTRootView是一个UIView的容器，它承载着React Native应用，因此如何创建RCTRootView成为了解决问题的关键。根据根据官方API，如下图1所示：
图1RCTRootView API
从API文档可以看出，创建RCTRootView必须创建对应的RCTBridge，RCTBridge是JS与Native通信的桥梁，因此问题的关键转化为了如何创建RCBridge。查看React Native源码发现，如下图2所示：
图2 RCTBridge API
从API的接口可以看出，参数中的bundleURL既可以是远程服务器具体的、完整的、可执行的jsbundle的地址，也可以是本地完整的jsbundle对应的绝对路径，那么该如何选择使用哪种bundleURL？
首先对比下两种bundleURL优缺点：
1、就读取jsbundle文件耗时而言。读取远程服务器的jsbundle首先要建立网络连接，然后再读取jsbundle文件，而且依赖用户当时的网络环境状况，增加了不稳定性，显然使用本地bundleURL在时间方面更具优势。
2、就实现jsbundle文件热更新成本而言。远程服务器中的bundleURL可以实时更新不依赖native的发版。而使用本地的bundleURL，若要实现实时更新则需要一套完整的热更新平台支持。显然远程服务器的bundleURL更具优势。
3、就用户的使用APP成本而言。远程服务器的bundleURL在每次进入RN页面时都会消耗流量，而本地bundleURL则不需要消耗用户流量或者仅仅在用户第一次加载RN页面的时候消耗流量，减少用户的使用成本。显然就用户使用成本而言本地bundleURL更具优势。
综上所述，使用本地的bundleURL能更好的减少读取本地JSBundle时间以及用户使用APP的成本，提高用户体验，增强用户黏性。
但是随着使用React Native业务场景的增多，RN页面数量也随之增加，与之对应的是JSBundle文件增多。复杂的业务逻辑也会导致JSBundle体积越来越大，最直接影响就是App size增大。以实际数据为例：
一个ReactNative页面对应的完整JSBundle文件一般为700KB，如果项目中存在300个React Native页面则需要内置的资源就会增加210MB（700KB*300），显然这是无法接受的！因此如何减少内置资源体积大小是当时制约React Native能否应用到项目中的一个关键因素。在此背景下引出了引出了方案一的设计，首先了解下方案一的拆包思想。
拆分包基本思想：
通过分析各ReactNative页面的JSBundle文件发现一个完成的ReactNative页面代码结构可以分为模块引用、模块定义、模块注册三部分。其中模块引用主要是全局模块的定义,模块定义主要是组件的定义（原生组件、自定义组件）,模块注册主要是初始化以及入口函数的执行。
通过对比发现，不同的JSBundle文件包含着大量重复的代码，那么试想下能否通过优化打包脚本来对JSBundle进行优化，将框架本身的内容从完整的JSBundle中抽离出来只剩下纯业务的JSBundle文件，等到真正需要加载React Native页面的时候再将业务的JSBundle文件与重复的JSBundle文件进行合并，生成一个完成的、可执行的完整的文件，然后进行加载。事实证明这种方案是可行的，也即是项目中使用的拆分方案JSBundle的拆分与合并，简单来讲如下图3、图4所示：
图3
图4
图3 FE拆分 图4 Native合并
简单解析一下这两个图：
JS端拆分：在打包阶段，通过特定的策略将一个完整的JSBundle拆分成两个JSBundle。
Native端合并：Native端通过文本处理，将Common部分的JSBundle与业务部分的JSBundle合并成一个文件。
拆分包实现方案一
基于以上拆分包的思想，我们可以得出所谓拆分方案就是JS端将完整的JSBundle文件通过脚本拆分为Common.jsbundle文件和Bussiness.jsbundle文件。Common.jsbundle文件是指包含React Native基础组件以及相关解析代码的JS文件，Bussiness.jsbundle文件是指包含业务代码的JS文件。Native端通过内置或者热更新平台下发的方式获取Common与Bussiness文件，待真正需要展示React Native页面时通过合并的方式生成一个完整的JSBundle文件并加载
JS 端如何实现的拆包
首先我们了解下JS端如何进行jsbundle文件的拆分？整体流程如下图5所示：
图5 FE端JSBunlde拆分整体流程
1、如何获取common.jsbundle文件。
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a)首先通过React Native提供的指令react-nativeinitAwesomeProject 来创建一个空的工程
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b)然后根据WBRN打包平台生成jsbundle文件，由于该文件不包含任何业务代码，所以该文件就是所需要的common.jsbundle文件。具体使用的指令如下：react-native bundle--entry-file ./index.ios.js --dev false --bundle-output common.bundle--bundle-encoding utf-8 --platform "ios" 。
2、如何获取bussiness.jsbundle文件。
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a)首先,不同的React Native页面通过WBRN打包平台生成不同的、完整的complete.jsbundle文件。
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b)其次,通过Google提供的google-diff-match-patch算法，将complete.jsbundle与common.jsbundle文件进行对比，最终由WBRN打包平台输出两者的差异的描述文件，也即是bussiness.jsbundle文件。
JS 端的JSBundle 是如何存储Native 端的？
根据不同业务场景需要，通过WBRN热更新平台为不同的bussiness.jsbundle其配置相关参数信息，例如：版本号、是否需要强制更新APP、是否执行下次生效策略、jsbundle下载地址等参数。
然后通过热更新平台下发至Native端，整体流程如下图6所示：
图6 JSBundle下发Native整体流程
Native端每次进入React Native页面时向WBRN热更新平台请求当前bussiness.jsbundle的最新信息，若需要更新，则下载最新的diff并将其保存在本地，以确保本地存储的是最新的jsbundle文件。具体的流程如下图7所示：
图7 JSBundle下发Nativex详细流程
1、根据当前bussiness.jsbundle的版本号、BundleId等参数请求WBRN热更新平台，获取当前bussiness.jsbundle文件的最新信息。
2、根据返回的信息判断是否包含commonUrl来判断是否需要更新common.jsbundle文件，若需要，则下载最新common.jsbundle并保存在沙盒中同时更新common文件对应的配置文件。若不需要，则common.jsbundle不做任何操作。
3、根据返回的信息中jsbundle的版本号与本地jsbundle的版本进行比较，判断是否需要更新bussiness.jsbundle，若需要，则下载最新的bussiness.jsbundle并保存在沙盒中同时更新该bundle对应的配置文件，否则不执行任何操作。
4、根据返回的信息中isForceUpdate来判断bussiness.jsbundle是否需强制更新，若需要，则立即生效并展示新的页面。否则，展示旧页面，实行下次生效策略。
注意：
1、在common.jsbundle需要更新的情况下，无论business.jsbundle是否需要强制更新都直接展示最新的页面。
2、如果本地不存在对应的buniness.jsbundle文件，则下载对应的business.jsbundle后，无论最新信息是否为强制更新则都展示最新的页面。否则在非强制更新情况下展示旧的页面。
3、如果bussiness.jsbundle下载失败，出于用户体验的角度，如果本地存在旧的bussiness.jsbundle文件，则先展示旧的页面。
最终，Native端通过热更新平台或者内置的方式将Common.jsbundle文件以及bussiness.jsbundle文件存储在Native本地，存储的目录结构如下图8所示：
图8 JSbundle本地存储目录
从上图可以看出，存储在沙盒中的文件不仅包含common.jsbundle和bussiness.jsbundle而且包含两个plist文件，其中JSBundleIndex.plist文件就是上文提到的bundle配置文件，用于记录每个本地jsbundle对应的版本号，每次与WBRN热更新平台的最新jsbundle文件版本号进行比对，从而判断是否需要进行更新当前bussiness.jsbundle。BundleExcepion.plist文件用于记录每个本地jsbundle文件对应的异常次数，一旦某个bussiness.jsbundle文件异常次数超过一定的阈值，则会启动看门狗策略，删除本地相应的bussiness.jsbundle文件，再次进入React Native页面时从服务器下载最新的bunssiness.jsbundle文件，以确保不会因为jsbundle文件的损害导致页面一直加载异常。
Native 端如何实现的合包
通过以上步骤就完成了React Native页面FE端JSBundle文件的拆分和分发，那么Native端如何使用拆分后的文件呢？关于Native加载React Native页面整体的详细流程如下图9所示：
图9 JBundle加载流程
1、根据跳转协议中的bundleId进入到对应的载体页。
2、通过缓存管理模块检测本地沙盒中是否包含bundleId对应的bussiness.jsbundle文件。若存在，则从本地读取对应的bussiness.jsbundle文件，并通过Google-diff-match-patch算法将common.jsbundle文件与bussiness.jsbundle文件进行合并，生成对应的complete.bundle文件，若不存在，则检测内置中是否含有该bunssiness.jsbundle文件，如果存在，则先执行步骤三，否则执行步骤四。
3、然后通过JSBundle加载管理模块读取complete.bundle文件，加载并展示。
4、若沙盒中和内置中均不存在bussiness.bundle文件，则通过jsbundle网络管理模块从服务器下载bussiness.bundle保存到本地沙盒同时记录其版本号，重复进行第二步骤。
5、同时向服务器请求当前bussiness.bundle的最新信息，根据返回内容来判断是否需要强制更新页面，如果不需要强制更新则后台下载并执行下次生效的策略，否则立即刷新当前页面。
6、如果当前页面已经是最新页面，则不做任何操作。
方案一数据对比：
假设完整的页面共600KB，其common.jsbundle大小为531KB，bussiness.bundle大小为70KB。以100个ReactNative页面而言，如果不使用拆分包逻辑，需要（531KB+70KB）KB100=60M空间。使用拆分包方案一后，10070KB+531KB=7.5M，节省空间为87.5%
方案一仍需要解决的问题
从上图可以得看出，使用方案一优化后，同样数量的React Native页面减少的87.5%的存储空间。但相对于未拆分方案其增加了两次I/O操作以及一次文件的合并操作，增加了时间消耗。高端机上增加的这部分时间消耗不太影响用户体验，低端机设备则会出现短暂的空白页面，影响了用户体验。那么是否存在一种方案可以在拆包的前提下减少JSBundle的I/O次数呢，从而减少JSBundle文件的读取时间，答案是肯定的，也即是接下来将要介绍的方案二。
拆分包实现方案二
在引入方案方案二之前首先有必要了解下React Native的整个加载过程，根据FaceBook提供的一篇文章，可以看出ReactNavtive从加载到渲染完成主要包括以下六个阶段，如下图11所示：
图11 ReactNavtive加载整体过程
1、Native Initialization阶段：主要初始化Java虚拟机和所有后备模块（磁盘缓存，网络，UI管理器等）。
2、JS Init + Require 阶段:从磁盘读取最小化的Java软件包文件，并将其加载到Java虚拟机中，该虚拟机将解析它并生成字节码，因为它需要初始模块（大多数为React，Relay及其依赖项）。
3、Before Fetch 阶段：加载并执行事件应用程序代码，构建查询并启动从磁盘缓存读取数据。
4、Fetch阶段：从磁盘缓存读取数据
5、JS Render阶段：实例化所有React组件，并将它们发送到本地UI管理器模块进行显示。
6、Native Render：通过计算阴影线程上的FlexBox布局来计算视图大小; 在主线程上创建和定位视图。
上图清晰的记录了每个阶段占用时间的百分比，所以可以直观的看出耗时最多的是js init+ require阶段，也即是jsbundle的加载和执行阶段。
因此如何缩短js init+ Require时间是提高RN页面展示速度的关键也即是方案二所要解决的问题。接下来详细分析下React Native load JSBundle和执行JSBundle文件的过程：如下图12所示：
图12 JSBundle 加载代码片段
以上是React Native框架load JSBundle的相关代码片段，从上图代码中可以看出，片段1主要是执行的是JSBundle的加载过程。片段2主要是初始化组件，片段3主要是初始化组件配置表config，并将配置表注入到JSContext中。片段4主要是执行js操作。那么如何实现加载过程的优化呢？
实现方案二的理论猜想：
如果能有一种方式可以使React Native分步加载JSBundle并且不需要合并，那么就能减少1次合并操作与1次读取complete.jsbundleI/O操作，理论上就可以有效的缩短页面加载时间，事实证明这种方案也是可行的。因为JSContext是由GlobalObject管理Java执行的上下文,在同一个GlobalObject对应的同一个JSContext中执行Java代码，执行多个Java是没有区别的，所以在同一个JSContext中分步加载common.jsbundle与bussiness.jsbundle效果应该是一样的。
JS 端如何实现的拆包
方案二JS端拆包的原理与步骤与方案一基本相同，相同的部分不再赘述。唯一不同的是需要对打包脚本需要进行优化，差异性具体如下：
1．通过react-native init指令创建新的空工程，使用wbrn-package工具生成common文件，具体使用指令如下：./pacakger bundle--entry-file ./core.js --bundle-output common.ios.bundle --bundle-encoding"utf-8" --platform “ios” --core-output common.json，使用该指令生成common.jsbundle文件以及对应的common.json文件，common.json主要是记录了RN原生组件以及唯一标识符的映射关系。
2．如何获取bussiness.jsbundle文件。通过wbrn-package工具根据不同的React Native页面创建不同的、完整的complete.jsbundle文件，然后使用rn-package工具生成对应bussiness文件，具体使用指令如下：./pacakger bundle --entry-file./index.js --bundle-output business.bundle --bundle-encoding "utf-8"--platform “ios" --core-file common.json。
3.通过热更新平台下发每个React Native页面对应的bussiness.jsbundle文件。
JS 端的JSBundle 是如何存储Native 端的？
此步骤与方案一相同，不再赘述。
Native 端如何实现的合包
此方案中Native端采用的热更新流程与逻辑与方案一基本相同，不同的是文件的合并方式以及jsbundle加载时机，方案一采取的是文本文件的合并，而方案二是基于同一个JSContext分步加载common.jsbundle文件和bussiness.jsbundle文件的方式。具体流程如下图13所示：
图13 JBundle加载流程
与方案一差异的步骤如下：（已用红框标记）
1、将React Native本身框架提供的common.jsbundle文件提前在APP启动的时候加载JSGlobalContextRef中，目的是为了减少common加载的这部分时间。
2、根据bundleId从本地找到对应的business.jsbundle文件，并将其加载到同一个JSContext环境中。
3、执行JS代码。
通过方案二能有效的减少jsbundle文件的读取次数以及合并的时间，大大提高了页面的加载速度。
实验过程中遇到了问题以及相应的解决方案：
实验中我们发现，如果按照上面思路依次进入多个RN页面，如果多个bussiness.jsbundle代码完全不相同则可以正常展示，如果有相同的方法则会发生异常的错误，那么如何处理多个RN页面Bridge冲突？
我们使用的方案是维护一个基于common.jsbundle的Bridge池，每次创建新的页面时就从Pool取出一个新的Bridge使用，取出之后在适当的时间再生成一个新的Bridge放入池中，使得Pool中始终有一个“干净”的Bridge等待被使用，具体流程如下图14、15所示：
图14 Bridge冲突解决方案
图15 方案二整体加载示意图
那么改造的RN加载步骤：
1、APP启动之后从WBBridgePoolManager中读取一个Common.jsbundle生成commonBridge，如果WBBridgePoolManager中不存在可用的commonBridge则直接生成。
2、在进入对应的具体的RN页面后，根据跳转协议中的bundleId则加载本地的对应的bussniness.jsbundle文件，并将其放在commonBridge的同一个JSGlobalContextRef环境中去执行。
3、根据此时bridge去创建RCTRootView，于此同时再次由common.jsbundle生成commonBridge放在WBBridgePoolManager队列中进行管理，以备下次使用。如果当前的React Native需要进行强制更新，则同样从WBBridgePoolManager管理的pool中取出“干净”Bridge去加载并创建新的RCTRootView，同时删除旧的RCTRootView。
与方案一的数据对比：
相比方案一的3次本地读取操作1次合并操作，方案二中仅仅进行了2次本地读取操作，大大降低了RN页面的加载时间。
以iPhone7为例，方案二无缓存的情况下，加载时间为398ms，而方案一无缓存情况下加载时间为860ms，优化比例为：53.72%. 方案二有缓存情况下，加载时间为140ms，而方案一有缓存情况下，加载时间为460ms，优化比例为：69.6%
以iPhone5s为例，方案二无缓存的情况下，加载时间为830ms，而方案一无缓存情况下加载时间为1221ms，优化比例为：32.02%. 方案二有缓存情况下，加载时间为400ms，而方案一有缓存情况下，加载时间为510ms，优化比例为：21.56%.
以魅族X5为例，方案二无缓存的情况下，加载时间为410ms，而方案一无缓存情况下加载时间为957ms，优化比例为：57.15%. 方案二有缓存情况下，加载时间为274ms，而方案一有缓存情况下，加载时间为578ms，优化比例为：52.59%.
从上面数据可以看出在优化效果十分明显，iPhone高端机比低端机效果更显著。
方案二仍存在的优化空间：
截止到此58同城React Native的优化暂且告一段落，但并不是说已经不存在优化的空间，试想下如果我们能否找到一种方案在App的生命周期中只创建一次JSContext运行环境，每次进入RN页面只需要加载相应的bussiness.jsbundle而不需要维护一个BridgePool，这样能有效的减少App使用时占用的内存大小。
总结
以上便是58同城React Native的优化过程以及演进的思路，项目的进展始终按照“提出问题、分析问题、解决问题”的思路向前推进。在研发过程中，结合公司自身的业务场景研发出相应的打包平台、热更新平台、调试工具以及详细的接入文档，形成了一套完善的React Native开发流程，为React Native在其他业务线能顺利展开扫清障碍，减少各个业务线接入的沟通成本，提高工作效率。希望58 React Native的优化过程，能给一些已经应用或者即将应用React Native的开发者一些参考，也希望大家一起相互探讨、学习。
