Vue 服务端渲染实践 ——Web应用首屏耗时最优化方案

共计 14129 个字符，预计需要花费 36 分钟才能阅读完成。

随着各大前端框架的诞生和演变，SPA 开始流行，单页面应用的优势在于可以不重新加载整个页面的情况下，通过 ajax 和服务器通信，实现整个 Web 应用拒不更新，带来了极致的用户体验。然而，对于需要 SEO、追求极致的首屏性能的应用，前端渲染的 SPA 是糟糕的。好在 Vue 2.0 后是支持服务端渲染的，零零散散花费了两三周事件，通过改造现有项目，基本完成了在现有项目中实践了 Vue 服务端渲染。
关于 Vue 服务端渲染的原理、搭建，官方文档已经讲的比较详细了，因此，本文不是抄袭文档，而是文档的补充。特别是对于如何与现有项目进行很好的结合，还是需要费很大功夫的。本文主要对我所在的项目中进行 Vue 服务端渲染的改造过程进行阐述，加上一些个人的理解，作为分享与学习。
概述
本文主要分以下几个方面：

什么是服务端渲染？服务端渲染的原理是什么？
如何在基于 Koa 的 Web Server Frame 上配置服务端渲染？

基本用法

Webpack 配置

开发环境搭建
渲染中间件配置

如何对现有项目进行改造？

基本目录改造；

在服务端用 vue-router 分割代码；

在服务端预拉取数据；
客户端托管全局状态；
常见问题的解决方案；

什么是服务端渲染？服务端渲染的原理是什么？

Vue.js 是构建客户端应用程序的框架。默认情况下，可以在浏览器中输出 Vue 组件，进行生成 DOM 和操作 DOM。然而，也可以将同一个组件渲染为服务器端的 HTML 字符串，将它们直接发送到浏览器，最后将这些静态标记 ” 激活 ” 为客户端上完全可交互的应用程序。
上面这段话是源自 Vue 服务端渲染文档的解释，用通俗的话来说，大概可以这么理解：

服务端渲染的目的是：性能优势。在服务端生成对应的 HTML 字符串，客户端接收到对应的 HTML 字符串，能立即渲染 DOM，最高效的首屏耗时。此外，由于服务端直接生成了对应的 HTML 字符串，对 SEO 也非常友好；
服务端渲染的本质是：生成应用程序的“快照”。将 Vue 及对应库运行在服务端，此时，Web Server Frame 实际上是作为代理服务器去访问接口服务器来预拉取数据，从而将拉取到的数据作为 Vue 组件的初始状态。
服务端渲染的原理是：虚拟 DOM。在 Web Server Frame 作为代理服务器去访问接口服务器来预拉取数据后，这是服务端初始化组件需要用到的数据，此后，组件的 beforeCreate 和 created 生命周期会在服务端调用，初始化对应的组件后，Vue 启用虚拟 DOM 形成初始化的 HTML 字符串。之后，交由客户端托管。实现前后端同构应用。

如何在基于 Koa 的 Web Server Frame 上配置服务端渲染？
基本用法
需要用到 Vue 服务端渲染对应库 vue-server-renderer，通过 npm 安装：
npm install vue vue-server-renderer –save
最简单的，首先渲染一个 Vue 实例：

// 第 1 步：创建一个 Vue 实例
const Vue = require(‘vue’);

const app = new Vue({
template: `<div>Hello World</div>`
});

// 第 2 步：创建一个 renderer
const renderer = require(‘vue-server-renderer’).createRenderer();

// 第 3 步：将 Vue 实例渲染为 HTML
renderer.renderToString(app, (err, html) => {
if (err) {
throw err;
}
console.log(html);
// => <div data-server-rendered=”true”>Hello World</div>
});
与服务器集成：

module.exports = async function(ctx) {
ctx.status = 200;
let html = ”;
try {
// …
html = await renderer.renderToString(app, ctx);
} catch (err) {
ctx.logger(‘Vue SSR Render error’, JSON.stringify(err));
html = await ctx.getErrorPage(err); // 渲染出错的页面
}

ctx.body = html;
}
使用页面模板：
当你在渲染 Vue 应用程序时，renderer 只从应用程序生成 HTML 标记。在这个示例中，我们必须用一个额外的 HTML 页面包裹容器，来包裹生成的 HTML 标记。
为了简化这些，你可以直接在创建 renderer 时提供一个页面模板。多数时候，我们会将页面模板放在特有的文件中：
<!DOCTYPE html>
<html lang=”en”>
<head><title>Hello</title></head>
<body>
<!–vue-ssr-outlet–>
</body>
</html>
然后，我们可以读取和传输文件到 Vue renderer 中：
const tpl = fs.readFileSync(path.resolve(__dirname, ‘./index.html’), ‘utf-8’);
const renderer = vssr.createRenderer({
template: tpl,
});
Webpack 配置
然而在实际项目中，不止上述例子那么简单，需要考虑很多方面：路由、数据预取、组件化、全局状态等，所以服务端渲染不是只用一个简单的模板，然后加上使用 vue-server-renderer 完成的，如下面的示意图所示：

如示意图所示，一般的 Vue 服务端渲染项目，有两个项目入口文件，分别为 entry-client.js 和 entry-server.js，一个仅运行在客户端，一个仅运行在服务端，经过 Webpack 打包后，会生成两个 Bundle，服务端的 Bundle 会用于在服务端使用虚拟 DOM 生成应用程序的“快照”，客户端的 Bundle 会在浏览器执行。
因此，我们需要两个 Webpack 配置，分别命名为 webpack.client.config.js 和 webpack.server.config.js，分别用于生成客户端 Bundle 与服务端 Bundle，分别命名为 vue-ssr-client-manifest.json 与 vue-ssr-server-bundle.json，关于如何配置，Vue 官方有相关示例 vue-hackernews-2.0
开发环境搭建
我所在的项目使用 Koa 作为 Web Server Frame，项目使用 koa-webpack 进行开发环境的构建。如果是在产品环境下，会生成 vue-ssr-client-manifest.json 与 vue-ssr-server-bundle.json，包含对应的 Bundle，提供客户端和服务端引用，而在开发环境下，一般情况下放在内存中。使用 memory-fs 模块进行读取。
const fs = require(‘fs’)
const path = require(‘path’);
const webpack = require(‘webpack’);
const koaWpDevMiddleware = require(‘koa-webpack’);
const MFS = require(‘memory-fs’);
const appSSR = require(‘./../../app.ssr.js’);

let wpConfig;
let clientConfig, serverConfig;
let wpCompiler;
let clientCompiler, serverCompiler;

let clientManifest;
let bundle;

// 生成服务端 bundle 的 webpack 配置
if ((fs.existsSync(path.resolve(cwd,’webpack.server.config.js’)))) {
serverConfig = require(path.resolve(cwd, ‘webpack.server.config.js’));
serverCompiler = webpack(serverConfig);
}

// 生成客户端 clientManifest 的 webpack 配置
if ((fs.existsSync(path.resolve(cwd,’webpack.client.config.js’)))) {
clientConfig = require(path.resolve(cwd, ‘webpack.client.config.js’));
clientCompiler = webpack(clientConfig);
}

if (serverCompiler && clientCompiler) {
let publicPath = clientCompiler.output && clientCompiler.output.publicPath;

const koaDevMiddleware = await koaWpDevMiddleware({
compiler: clientCompiler,
devMiddleware: {
publicPath,
serverSideRender: true
},
});

app.use(koaDevMiddleware);

// 服务端渲染生成 clientManifest

app.use(async (ctx, next) => {
const stats = ctx.state.webpackStats.toJson();
const assetsByChunkName = stats.assetsByChunkName;
stats.errors.forEach(err => console.error(err));
stats.warnings.forEach(err => console.warn(err));
if (stats.errors.length) {
console.error(stats.errors);
return;
}
// 生成的 clientManifest 放到 appSSR 模块，应用程序可以直接读取
let fileSystem = koaDevMiddleware.devMiddleware.fileSystem;
clientManifest = JSON.parse(fileSystem.readFileSync(path.resolve(cwd,’./dist/vue-ssr-client-manifest.json’), ‘utf-8′));
appSSR.clientManifest = clientManifest;
await next();
});

// 服务端渲染的 server bundle 存储到内存里
const mfs = new MFS();
serverCompiler.outputFileSystem = mfs;
serverCompiler.watch({}, (err, stats) => {
if (err) {
throw err;
}
stats = stats.toJson();
if (stats.errors.length) {
console.error(stats.errors);
return;
}
// 生成的 bundle 放到 appSSR 模块，应用程序可以直接读取
bundle = JSON.parse(mfs.readFileSync(path.resolve(cwd,’./dist/vue-ssr-server-bundle.json’), ‘utf-8’));
appSSR.bundle = bundle;
});
}
渲染中间件配置
产品环境下，打包后的客户端和服务端的 Bundle 会存储为 vue-ssr-client-manifest.json 与 vue-ssr-server-bundle.json，通过文件流模块 fs 读取即可，但在开发环境下，我创建了一个 appSSR 模块，在发生代码更改时，会触发 Webpack 热更新，appSSR 对应的 bundle 也会更新，appSSR 模块代码如下所示：
let clientManifest;
let bundle;

const appSSR = {
get bundle() {
return bundle;
},
set bundle(val) {
bundle = val;
},
get clientManifest() {
return clientManifest;
},
set clientManifest(val) {
clientManifest = val;
}
};

module.exports = appSSR;
通过引入 appSSR 模块，在开发环境下，就可以拿到 clientManifest 和 ssrBundle，项目的渲染中间件如下：
const fs = require(‘fs’);
const path = require(‘path’);
const ejs = require(‘ejs’);
const vue = require(‘vue’);
const vssr = require(‘vue-server-renderer’);
const createBundleRenderer = vssr.createBundleRenderer;
const dirname = process.cwd();

const env = process.env.RUN_ENVIRONMENT;

let bundle;
let clientManifest;

if (env === ‘development’) {
// 开发环境下，通过 appSSR 模块，拿到 clientManifest 和 ssrBundle
let appSSR = require(‘./../../core/app.ssr.js’);
bundle = appSSR.bundle;
clientManifest = appSSR.clientManifest;
} else {
bundle = JSON.parse(fs.readFileSync(path.resolve(__dirname, ‘./dist/vue-ssr-server-bundle.json’), ‘utf-8’));
clientManifest = JSON.parse(fs.readFileSync(path.resolve(__dirname, ‘./dist/vue-ssr-client-manifest.json’), ‘utf-8’));
}

module.exports = async function(ctx) {
ctx.status = 200;
let html;
let context = await ctx.getTplContext();
ctx.logger(‘ 进入 SSR，context 为：‘, JSON.stringify(context));
const tpl = fs.readFileSync(path.resolve(__dirname, ‘./newTemplate.html’), ‘utf-8’);
const renderer = createBundleRenderer(bundle, {
runInNewContext: false,
template: tpl, //（可选）页面模板
clientManifest: clientManifest //（可选）客户端构建 manifest
});
ctx.logger(‘createBundleRenderer renderer：’, JSON.stringify(renderer));
try {
html = await renderer.renderToString({
…context,
url: context.CTX.url,
});
} catch(err) {
ctx.logger(‘SSR renderToString 失败：‘, JSON.stringify(err));
console.error(err);
}

ctx.body = html;
};

如何对现有项目进行改造？
基本目录改造
使用 Webpack 来处理服务器和客户端的应用程序，大部分源码可以使用通用方式编写，可以使用 Webpack 支持的所有功能。
一个基本项目可能像是这样：
src
├── components
│ ├── Foo.vue
│ ├── Bar.vue
│ └── Baz.vue
├── frame
│ ├── app.js # 通用 entry(universal entry)
│ ├── entry-client.js # 仅运行于浏览器
│ ├── entry-server.js # 仅运行于服务器
│ └── index.vue # 项目入口组件
├── pages
├── routers
└── store
app.js 是我们应用程序的「通用 entry」。在纯客户端应用程序中，我们将在此文件中创建根 Vue 实例，并直接挂载到 DOM。但是，对于服务器端渲染 (SSR)，责任转移到纯客户端 entry 文件。app.js 简单地使用 export 导出一个 createApp 函数：
import Router from ‘~ut/router’;
import {sync} from ‘vuex-router-sync’;
import Vue from ‘vue’;
import {createStore} from ‘./../store’;

import Frame from ‘./index.vue’;
import myRouter from ‘./../routers/myRouter’;

module.exports = function createApp(ctx) {
return createVueInstance(myRouter, ctx);
}
注：在我所在的项目中，需要动态判断是否需要注册 DicomView，只有在客户端才初始化 DicomView，由于 Node.js 环境没有 window 对象，对于代码运行环境的判断，可以通过 typeof window === ‘undefined’ 来进行判断。
避免创建单例
如 Vue SSR 文档所述：
当编写纯客户端 (client-only) 代码时，我们习惯于每次在新的上下文中对代码进行取值。但是，Node.js 服务器是一个长期运行的进程。当我们的代码进入该进程时，它将进行一次取值并留存在内存中。这意味着如果创建一个单例对象，它将在每个传入的请求之间共享。如基本示例所示，我们为每个请求创建一个新的根 Vue 实例。这与每个用户在自己的浏览器中使用新应用程序的实例类似。如果我们在多个请求之间使用一个共享的实例，很容易导致交叉请求状态污染 (cross-request state pollution)。因此，我们不应该直接创建一个应用程序实例，而是应该暴露一个可以重复执行的工厂函数，为每个请求创建新的应用程序实例。同样的规则也适用于 router、store 和 event bus 实例。你不应该直接从模块导出并将其导入到应用程序中，而是需要在 createApp 中创建一个新的实例，并从根 Vue 实例注入。
如上代码所述，createApp 方法通过返回一个返回值创建 Vue 实例的对象的函数调用，在函数 createVueInstance 中，为每一个请求创建了 Vue，Vue Router，Vuex 实例。并暴露给 entry-client 和 entry-server 模块。
在客户端 entry-client.js 只需创建应用程序，并且将其挂载到 DOM 中：
import {createApp} from ‘./app’;

// 客户端特定引导逻辑……

const {app} = createApp();

// 这里假定 App.vue 模板中根元素具有 `id=”app”`
app.$mount(‘#app’);
服务端 entry-server.js 使用 default export 导出函数，并在每次渲染中重复调用此函数。此时，除了创建和返回应用程序实例之外，它不会做太多事情 – 但是稍后我们将在此执行服务器端路由匹配和数据预取逻辑:
import {createApp} from ‘./app’;

export default context => {
const {app} = createApp();
return app;
}
在服务端用 vue-router 分割代码
与 Vue 实例一样，也需要创建单例的 vueRouter 对象。对于每个请求，都需要创建一个新的 vueRouter 实例：
function createVueInstance(routes, ctx) {
const router = Router({
base: ‘/base’,
mode: ‘history’,
routes: [routes],
});
const store = createStore({ctx});
// 把路由注入到 vuex 中
sync(store, router);
const app = new Vue({
router,
render: function(h) {
return h(Frame);
},
store,
});
return {app, router, store};
}
同时，需要在 entry-server.js 中实现服务器端路由逻辑，使用 router.getMatchedComponents 方法获取到当前路由匹配的组件，如果当前路由没有匹配到相应的组件，则 reject 到 404 页面，否则 resolve 整个 app，用于 Vue 渲染虚拟 DOM，并使用对应模板生成对应的 HTML 字符串。
const createApp = require(‘./app’);

module.exports = context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
// …
// 设置服务器端 router 的位置
router.push(context.url);
// 等到 router 将可能的异步组件和钩子函数解析完
router.onReady(() => {
const matchedComponents = router.getMatchedComponents();
// 匹配不到的路由，执行 reject 函数，并返回 404
if (!matchedComponents.length) {
return reject(‘ 匹配不到的路由，执行 reject 函数，并返回 404’);
}
// Promise 应该 resolve 应用程序实例，以便它可以渲染
resolve(app);
}, reject);
});

}
在服务端预拉取数据
在 Vue 服务端渲染，本质上是在渲染我们应用程序的 ” 快照 ”，所以如果应用程序依赖于一些异步数据，那么在开始渲染过程之前，需要先预取和解析好这些数据。服务端 Web Server Frame 作为代理服务器，在服务端对接口服务发起请求，并将数据拼装到全局 Vuex 状态中。
另一个需要关注的问题是在客户端，在挂载到客户端应用程序之前，需要获取到与服务器端应用程序完全相同的数据 – 否则，客户端应用程序会因为使用与服务器端应用程序不同的状态，然后导致混合失败。
目前较好的解决方案是，给路由匹配的一级子组件一个 asyncData，在 asyncData 方法中，dispatch 对应的 action。asyncData 是我们约定的函数名，表示渲染组件需要预先执行它获取初始数据，它返回一个 Promise，以便我们在后端渲染的时候可以知道什么时候该操作完成。注意，由于此函数会在组件实例化之前调用，所以它无法访问 this。需要将 store 和路由信息作为参数传递进去：
举个例子：
<!– Lung.vue –>
<template>
<div></div>
</template>

module.exports = context => {
return new Promise((resolve, reject) => {
const {app, router, store} = createApp(context);
// 针对没有 Vue router 的 Vue 实例，在项目中为列表页，直接 resolve app
if (!router) {
resolve(app);
}
// 设置服务器端 router 的位置
router.push(context.url.replace(‘/base’, ”));
// 等到 router 将可能的异步组件和钩子函数解析完
router.onReady(() => {
const matchedComponents = router.getMatchedComponents();
// 匹配不到的路由，执行 reject 函数，并返回 404
if (!matchedComponents.length) {
return reject(‘ 匹配不到的路由，执行 reject 函数，并返回 404’);
}
Promise.all(matchedComponents.map(Component => {
if (Component.asyncData) {
return Component.asyncData({
store,
route: router.currentRoute,
});
}
})).then(() => {
// 在所有预取钩子 (preFetch hook) resolve 后，
// 我们的 store 现在已经填充入渲染应用程序所需的状态。
// 当我们将状态附加到上下文，并且 `template` 选项用于 renderer 时，
// 状态将自动序列化为 `window.__INITIAL_STATE__`，并注入 HTML。
context.state = store.state;
resolve(app);
}).catch(reject);
}, reject);
});
}
客户端托管全局状态
当服务端使用模板进行渲染时，context.state 将作为 window.__INITIAL_STATE__状态，自动嵌入到最终的 HTML 中。而在客户端，在挂载到应用程序之前，store 就应该获取到状态，最终我们的 entry-client.js 被改造为如下所示：
import createApp from ‘./app’;

const {app, router, store} = createApp();

// 客户端把初始化的 store 替换为 window.__INITIAL_STATE__
if (window.__INITIAL_STATE__) {
store.replaceState(window.__INITIAL_STATE__);
}

if (router) {
router.onReady(() => {
app.$mount(‘#app’)
});
} else {
app.$mount(‘#app’);
}
常见问题的解决方案
至此，基本的代码改造也已经完成了，下面说的是一些常见问题的解决方案：
在服务端没有 window、location 对象：
对于旧项目迁移到 SSR 肯定会经历的问题，一般为在项目入口处或是 created、beforeCreate 生命周期使用了 DOM 操作，或是获取了 location 对象，通用的解决方案一般为判断执行环境，通过 typeof window 是否为 ’undefined’，如果遇到必须使用 location 对象的地方用于获取 url 中的相关参数，在 ctx 对象中也可以找到对应参数。

vue-router 报错 Uncaught TypeError: _Vue.extend is not _Vue function，没有找到_Vue 实例的问题：
通过查看 Vue-router 源码发现没有手动调用 Vue.use(Vue-Router);。没有调用 Vue.use(Vue-Router); 在浏览器端没有出现问题，但在服务端就会出现问题。对应的 Vue-router 源码所示：
VueRouter.prototype.init = function init (app /* Vue component instance */) {
var this$1 = this;

process.env.NODE_ENV !== ‘production’ && assert(
install.installed,
“not installed. Make sure to call `Vue.use(VueRouter)` ” +
“before creating root instance.”
);
// …
}
服务端无法获取 hash 路由的参数
由于 hash 路由的参数，会导致 vue-router 不起效果，对于使用了 vue-router 的前后端同构应用，必须换为 history 路由。
接口处获取不到 cookie 的问题：
由于客户端每次请求都会对应地把 cookie 带给接口侧，而服务端 Web Server Frame 作为代理服务器，并不会每次维持 cookie，所以需要我们手动把 cookie 透传给接口侧，常用的解决方案是，将 ctx 挂载到全局状态中，当发起异步请求时，手动带上 cookie，如下代码所示：
// createStore.js
// 在创建全局状态的函数 `createStore` 时，将 `ctx` 挂载到全局状态
export function createStore({ctx}) {
return new Vuex.Store({
state: {
…state,
ctx,
},
getters,
actions,
mutations,
modules: {
// …
},
plugins: debug ? [createLogger()] : [],
});
}
当发起异步请求时，手动带上 cookie，项目中使用的是 Axios：
// actions.js

// …
const actions = {
async getUserInfo({commit, state}) {
let requestParams = {
params: {
random: tool.createRandomString(8, true),
},
headers: {
‘X-Requested-With’: ‘XMLHttpRequest’,
},
};

// 手动带上 cookie
if (state.ctx.request.headers.cookie) {
requestParams.headers.Cookie = state.ctx.request.headers.cookie;
}

// …

let res = await Axios.get(`${requestUrlOrigin}${url.GET_A}`, requestParams);
commit(globalTypes.SET_A, {
res: res.data,
});
}
};

// …
接口请求时报 connect ECONNREFUSED 127.0.0.1:80 的问题
原因是改造之前，使用客户端渲染时，使用了 devServer.proxy 代理配置来解决跨域问题，而服务端作为代理服务器对接口发起异步请求时，不会读取对应的 webpack 配置，对于服务端而言会对应请求当前域下的对应 path 下的接口。
解决方案为去除 webpack 的 devServer.proxy 配置，对于接口请求带上对应的 origin 即可：
const requestUrlOrigin = requestUrlOrigin = state.ctx.URL.origin;
const res = await Axios.get(`${requestUrlOrigin}${url.GET_A}`, requestParams);
对于 vue-router 配置项有 base 参数时，初始化时匹配不到对应路由的问题
在官方示例中的 entry-server.js：
// entry-server.js
import {createApp} from ‘./app’;

export default context => {
// 因为有可能会是异步路由钩子函数或组件，所以我们将返回一个 Promise，
// 以便服务器能够等待所有的内容在渲染前，
// 就已经准备就绪。
return new Promise((resolve, reject) => {
const {app, router} = createApp();

// 设置服务器端 router 的位置
router.push(context.url);

// …
});
}
原因是设置服务器端 router 的位置时，context.url 为访问页面的 url，并带上了 base，在 router.push 时应该去除 base，如下所示：
router.push(context.url.replace(‘/base’, ”));
小结
本文为笔者通过对现有项目进行改造，给现有项目加上 Vue 服务端渲染的实践过程的总结。
首先阐述了什么是 Vue 服务端渲染，其目的、本质及原理，通过在服务端使用 Vue 的虚拟 DOM，形成初始化的 HTML 字符串，即应用程序的“快照”。带来极大的性能优势，包括 SEO 优势和首屏渲染的极速体验。之后阐述了 Vue 服务端渲染的基本用法，即两个入口、两个 webpack 配置，分别作用于客户端和服务端，分别生成 vue-ssr-client-manifest.json 与 vue-ssr-server-bundle.json 作为打包结果。最后通过对现有项目的改造过程，包括对路由进行改造、数据预获取和状态初始化，并解释了在 Vue 服务端渲染项目改造过程中的常见问题，帮助我们进行现有项目往 Vue 服务端渲染的迁移。
文章最后，打个广告：腾讯医疗部门招前端工程师啦，HC 无限多，社招、校招均可内推。如果有想来腾讯的小伙伴，可以添加我的微信：xingbofeng001，如果有想交朋友、交流技术的小伙伴也欢迎添加我的微信~

Vue 服务端渲染实践 ——Web应用首屏耗时最优化方案

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