H5 缓存机制浅析 - 移动端 Web 加载性能优化

本文转载于:http://www.javashuo.com/article/p-ydaqgwhq-e.html

1. H5 缓存机制介绍

H5,即 HTML5,是新一代的 HTML 标准,加入不少新的特性。离线存储(也可称为缓存机制)是其中一个很是重要的特性。H5 引入的离线存储,这意味着 web 应用可进行缓存,并可在没有因特网链接时进行访问。javascript

H5 应用程序缓存为应用带来三个优点:css

  • 离线浏览 用户可在应用离线时使用它们html

  • 速度 已缓存资源加载得更快前端

  • 减小服务器负载 浏览器将只从服务器下载更新过或更改过的资源。html5

根据标准,到目前为止,H5 一共有6种缓存机制,有些是以前已有,有些是 H5 才新加入的。java

  1. 浏览器缓存机制web

  2. Dom Storgage(Web Storage)存储机制sql

  3. Web SQL Database 存储机制数据库

  4. Application Cache(AppCache)机制segmentfault

  5. Indexed Database (IndexedDB)

  6. File System API

下面咱们首先分析各类缓存机制的原理、用法及特色;而后针对 Anroid 移动端 Web 性能加载优化的需求,看若是利用适当缓存机制来提升 Web 的加载性能。

2. H5 缓存机制原理分析

2.1 浏览器缓存机制

浏览器缓存机制是指经过 HTTP 协议头里的 Cache-Control(或 Expires)和 Last-Modified(或 Etag)等字段来控制文件缓存的机制。这应该是 WEB 中最先的缓存机制了,是在 HTTP 协议中实现的,有点不一样于 Dom Storage、AppCache 等缓存机制,但本质上是同样的。能够理解为,一个是协议层实现的,一个是应用层实现的。

Cache-Control 用于控制文件在本地缓存有效时长。最多见的,好比服务器回包:Cache-Control:max-age=600 表示文件在本地应该缓存,且有效时长是600秒(从发出请求算起)。在接下来600秒内,若是有请求这个资源,浏览器不会发出 HTTP 请求,而是直接使用本地缓存的文件。

Last-Modified 是标识文件在服务器上的最新更新时间。下次请求时,若是文件缓存过时,浏览器经过 If-Modified-Since 字段带上这个时间,发送给服务器,由服务器比较时间戳来判断文件是否有修改。若是没有修改,服务器返回304告诉浏览器继续使用缓存;若是有修改,则返回200,同时返回最新的文件。

Cache-Control 一般与 Last-Modified 一块儿使用。一个用于控制缓存有效时间,一个在缓存失效后,向服务查询是否有更新。

Cache-Control 还有一个同功能的字段:Expires。Expires 的值一个绝对的时间点,如:Expires: Thu, 10 Nov 2015 08:45:11 GMT,表示在这个时间点以前,缓存都是有效的。

Expires 是 HTTP1.0 标准中的字段,Cache-Control 是 HTTP1.1 标准中新加的字段,功能同样,都是控制缓存的有效时间。当这两个字段同时出现时,Cache-Control 是高优化级的。

Etag 也是和 Last-Modified 同样,对文件进行标识的字段。不一样的是,Etag 的取值是一个对文件进行标识的特征字串。在向服务器查询文件是否有更新时,浏览器经过 If-None-Match 字段把特征字串发送给服务器,由服务器和文件最新特征字串进行匹配,来判断文件是否有更新。没有更新回包304,有更新回包200。Etag 和 Last-Modified 可根据需求使用一个或两个同时使用。两个同时使用时,只要知足基中一个条件,就认为文件没有更新。

另外有两种特殊的状况:

  • 手动刷新页面(F5),浏览器会直接认为缓存已通过期(可能缓存尚未过时),在请求中加上字段:Cache-Control:max-age=0,发包向服务器查询是否有文件是否有更新。

  • 强制刷新页面(Ctrl+F5),浏览器会直接忽略本地的缓存(有缓存也会认为本地没有缓存),在请求中加上字段:Cache-Control:no-cache(或 Pragma:no-cache),发包向服务从新拉取文件。

下面是经过 Google Chrome 浏览器(用其余浏览器+抓包工具也能够)自带的开发者工具,对一个资源文件不一样状况请求与回包的截图。

首次请求:200

缓存有效期内请求:200(from cache)

缓存过时后请求:304(Not Modified)

通常浏览器会将缓存记录及缓存文件存在本地 Cache 文件夹中。Android 下 App 若是使用 Webview,缓存的文件记录及文件内容会存在当前 app 的 data 目录中。

分析:Cache-Control 和 Last-Modified 通常用在 Web 的静态资源文件上,如 JS、CSS 和一些图像文件。经过设置资源文件缓存属性,对提升资源文件加载速度,节省流量颇有意义,特别是移动网络环境。但问题是:缓存有效时长该如何设置?若是设置过短,就起不到缓存的使用;若是设置的太长,在资源文件有更新时,浏览器若是有缓存,则不能及时取到最新的文件。 

Last-Modified 须要向服务器发起查询请求,才能知道资源文件有没有更新。虽然服务器可能返回304告诉没有更新,但也还有一个请求的过程。对于移动网络,这个请求多是比较耗时的。有一种说法叫“消灭304”,指的就是优化掉304的请求。

抓包发现,带 if-Modified-Since 字段的请求,若是服务器回包304,回包带有 Cache-Control:max-age 或 Expires 字段,文件的缓存有效时间会更新,就是文件的缓存会从新有效。304回包后若是再请求,则又直接使用缓存文件了,再也不向服务器查询文件是否更新了,除非新的缓存时间再次过时。

另外,Cache-Control 与 Last-Modified 是浏览器内核的机制,通常都是标准的实现,不能更改或设置。以 QQ 浏览器的 X5为例,Cache-Control 与 Last-Modified 缓存不能禁用。缓存容量是12MB,不分HOST,过时的缓存会最早被清除。若是都没过时,应该优先清最先的缓存或最快到期的或文件大小最大的;过时缓存也有可能仍是有效的,清除缓存会致使资源文件的从新拉取。

还有,浏览器,如 X5,在使用缓存文件时,是没有对缓存文件内容进行校验的,这样缓存文件内容被修改的可能。

分析发现,浏览器的缓存机制还不是很是完美的缓存机制。完美的缓存机制应该是这样的:

  1. 缓存文件没更新,尽量使用缓存,不用和服务器交互;

  2. 缓存文件有更新时,第一时间能使用到新的文件;

  3. 缓存的文件要保持完整性,不使用被修改过的缓存文件;

  4. 缓存的容量大小要能设置或控制,缓存文件不能由于存储空间限制或过时被清除。
    以X5为例,第一、2条不能同时知足,第三、4条都不能知足。

在实际应用中,为了解决 Cache-Control 缓存时长很差设置的问题,以及为了”消灭304“,Web前端采用的方式是:

  1. 在要缓存的资源文件名中加上版本号或文件 MD5值字串,如 common.d5d02a02.js,common.v1.js,同时设置 Cache-Control:max-age=31536000,也就是一年。在一年时间内,资源文件若是本地有缓存,就会使用缓存;也就不会有304的回包。

  2. 若是资源文件有修改,则更新文件内容,同时修改资源文件名,如 common.v2.js,html页面也会引用新的资源文件名。

经过这种方式,实现了:缓存文件没有更新,则使用缓存;缓存文件有更新,则第一时间使用最新文件的目的。即上面说的第一、2条。第三、4条因为浏览器内部机制,目前还没法知足。

2.2 Dom Storage 存储机制

DOM 存储是一套在 Web Applications 1.0 规范中首次引入的与存储相关的特性的总称,如今已经分离出来,单独发展成为独立的 W3C Web 存储规范。 DOM 存储被设计为用来提供一个更大存储量、更安全、更便捷的存储方法,从而能够代替掉将一些不须要让服务器知道的信息存储到 cookies 里的这种传统方法。

上面一段是对 Dom Storage 存储机制的官方表述。看起来,Dom Storage 机制相似 Cookies,但有一些优点。 

Dom Storage 是经过存储字符串的 Key/Value 对来提供的,并提供 5MB (不一样浏览器可能不一样,分 HOST)的存储空间(Cookies 才 4KB)。另外 Dom Storage 存储的数据在本地,不像 Cookies,每次请求一次页面,Cookies 都会发送给服务器。

DOM Storage 分为 sessionStorage 和 localStorage。localStorage 对象和 sessionStorage 对象使用方法基本相同,它们的区别在于做用的范围不一样。sessionStorage 用来存储与页面相关的数据,它在页面关闭后没法使用。而 localStorage 则持久存在,在页面关闭后也可使用。

Dom Storage 提供了如下的存储接口:

interface Storage { readonly attribute unsigned long length; [IndexGetter] DOMString key(in unsigned long index); [NameGetter] DOMString getItem(in DOMString key); [NameSetter] void setItem(in DOMString key, in DOMString data); [NameDeleter] void removeItem(in DOMString key); void clear(); }; 

sessionStorage 是个全局对象,它维护着在页面会话(page session)期间有效的存储空间。只要浏览器开着,页面会话周期就会一直持续。当页面从新载入(reload)或者被恢复(restores)时,页面会话也是一直存在的。每在新标签或者新窗口中打开一个新页面,都会初始化一个新的会话。

<script type="text/javascript"> // 当页面刷新时,从sessionStorage恢复以前输入的内容 window.onload = function(){ if (window.sessionStorage) { var name = window.sessionStorage.getItem("name"); if (name != "" || name != null){ document.getElementById("name").value = name; } } }; // 将数据保存到sessionStorage对象中 function saveToStorage() { if (window.sessionStorage) { var name = document.getElementById("name").value; window.sessionStorage.setItem("name", name); window.location.href="session_storage.html"; } } </script> <form action="./session_storage.html"> <input type="text" name="name" id="name"/> <input type="button" value="Save" onclick="saveToStorage()"/> </form> 

当浏览器被意外刷新的时候,一些临时数据应当被保存和恢复。sessionStorage 对象在处理这种状况的时候是最有用的。好比恢复咱们在表单中已经填写的数据。

把上面的代码复制到 session_storage.html(也能够从附件中直接下载)页面中,用 Google Chrome 浏览器的不一样 PAGE 或 WINDOW 打开,在输入框中分别输入不一样的文字,再点击“Save”,而后分别刷新。每一个 PAGE 或 WINDOW 显示都是当前PAGE输入的内容,互不影响。关闭 PAGE,再从新打开,上一次输入保存的内容已经没有了。

Local Storage 的接口、用法与 Session Storage 同样,惟一不一样的是:Local Storage 保存的数据是持久性的。当前 PAGE 关闭(Page Session 结束后),保存的数据依然存在。从新打开PAGE,上次保存的数据能够获取到。另外,Local Storage 是全局性的,同时打开两个 PAGE 会共享一份存数据,在一个PAGE中修改数据,另外一个 PAGE 中是能够感知到的。

<script> //经过localStorage直接引用key, 另外一种写法,等价于: //localStorage.getItem("pageLoadCount"); //localStorage.setItem("pageLoadCount", value); if (!localStorage.pageLoadCount) localStorage.pageLoadCount = 0; localStorage.pageLoadCount = parseInt(localStorage.pageLoadCount) + 1; document.getElementById('count').textContent = localStorage.pageLoadCount; </script> <p> You have viewed this page <span id="count">an untold number of</span> time(s). </p> 

将上面代码复制到 local_storage.html 的页面中,用浏览器打开,pageLoadCount 的值是1;关闭 PAGE 从新打开,pageLoadCount 的值是2。这是由于第一次的值已经保存了。

用两个 PAGE 同时打开 local_storage.html,并分别交替刷新,发现两个 PAGE 是共享一个 pageLoadCount 的。

分析:Dom Storage 给 Web 提供了一种更录活的数据存储方式,存储空间更大(相对 Cookies),用法也比较简单,方便存储服务器或本地的一些临时数据。

从 DomStorage 提供的接口来看,DomStorage 适合存储比较简单的数据,若是要存储结构化的数据,可能要借助 JASON了,将要存储的对象转为 JASON 字串。不太适合存储比较复杂或存储空间要求比较大的数据,也不适合存储静态的文件等。

在 Android 内嵌 Webview 中,须要经过 Webview 设置接口启用 Dom Storage。

WebView myWebView = (WebView) findViewById(R.id.webview); WebSettings webSettings = myWebView.getSettings(); webSettings.setDomStorageEnabled(true); 

拿 Android 类比的话,Web 的 Dom Storage 机制相似于 Android 的 SharedPreference 机制。

2.3 Web SQL Database存储机制

H5 也提供基于 SQL 的数据库存储机制,用于存储适合数据库的结构化数据。根据官方的标准文档,Web SQL Database 存储机制再也不推荐使用,未来也再也不维护,而是推荐使用 AppCache 和 IndexedDB。

如今主流的浏览器(点击查看浏览器支持状况)都仍是支持 Web SQL Database 存储机制的。Web SQL Database 存储机制提供了一组 API 供 Web App 建立、存储、查询数据库。

下面经过简单的例子,演示下 Web SQL Database 的使用。

<script> if(window.openDatabase){ //打开数据库,若是没有则建立 var db = openDatabase('mydb', '1.0', 'Test DB', 2 * 1024); //经过事务,建立一个表,并添加两条记录 db.transaction(function (tx) { tx.executeSql('CREATE TABLE IF NOT EXISTS LOGS (id unique, log)'); tx.executeSql('INSERT INTO LOGS (id, log) VALUES (1, "foobar")'); tx.executeSql('INSERT INTO LOGS (id, log) VALUES (2, "logmsg")'); }); //查询表中全部记录,并展现出来 db.transaction(function (tx) { tx.executeSql('SELECT * FROM LOGS', [], function (tx, results) { var len = results.rows.length, i; msg = "<p>Found rows: " + len + "</p>"; for(i=0; i<len; i++){ msg += "<p>" + results.rows.item(i).log + "</p>"; } document.querySelector('#status').innerHTML = msg; }, null); }); } </script> <div id="status" name="status">Status Message</div> 

将上面代码复制到 sql_database.html 中,用浏览器打开,可看到下面的内容。

官方建议浏览器在实现时,对每一个 HOST 的数据库存储空间做必定限制,建议默认是 5MB(分 HOST)的配额;达到上限后,能够申请更多存储空间。另外,如今主流浏览器 SQL Database 的实现都是基于 SQLite。

分析:SQL Database 的主要优点在于可以存储结构复杂的数据,能充分利用数据库的优点,可方便对数据进行增长、删除、修改、查询。因为 SQL 语法的复杂性,使用起来麻烦一些。SQL Database 也不太适合作静态文件的缓存。

在 Android 内嵌 Webview 中,须要经过 Webview 设置接口启用 SQL Database,同时还要设置数据库文件的存储路径。

WebView myWebView = (WebView) findViewById(R.id.webview); WebSettings webSettings = myWebView.getSettings(); webSettings.setDatabaseEnabled(true); final String dbPath = getApplicationContext().getDir("db", Context.MODE_PRIVATE).getPath(); webSettings.setDatabasePath(dbPath); 

Android 系统也使用了大量的数据库用来存储数据,好比联系人、短消息等;数据库的格式也 SQLite。Android 也提供了 API 来操做 SQLite。Web SQL Database 存储机制就是经过提供一组 API,借助浏览器的实现,将这种 Native 的功能提供给了 Web App。

2.4 Application Cache 机制

Application Cache(简称 AppCache)彷佛是为支持 Web App 离线使用而开发的缓存机制。它的缓存机制相似于浏览器的缓存(Cache-Control 和 Last-Modified)机制,都是以文件为单位进行缓存,且文件有必定更新机制。但 AppCache 是对浏览器缓存机制的补充,不是替代。

先拿 W3C 官方的一个例子,说下 AppCache 机制的用法与功能。

<!DOCTYPE html> <html manifest="demo_html.appcache"> <body> <script src="demo_time.js"></script> <p id="timePara"><button onclick="getDateTime()">Get Date and Time</button></p> <p><img src="img_logo.gif" width="336" height="69"></p> <p>Try opening <a href="tryhtml5_html_manifest.htm" target="_blank">this page</a>, then go offline, and reload the page. The script and the image should still work.</p> </body> </html> 

上面 HTML 文档,引用外部一个 JS 文件和一个 GIF 图片文件,在其 HTML 头中经过 manifest 属性引用了一个 appcache 结尾的文件。

咱们在 Google Chrome 浏览器中打开这个 HTML 连接,JS 功能正常,图片也显示正常。禁用网络,关闭浏览器从新打开这个连接,发现 JS 工做正常,图片也显示正常。固然也有多是浏览缓存起的做用,咱们能够在文件的浏览器缓存过时后,禁用网络再试,发现 HTML 页面也是正常的。

经过 Google Chrome 浏览器自带的工具,咱们能够查看已经缓存的 AppCache(分 HOST)。

上面截图中的缓存,就是咱们刚才打开 HTML 的页面 AppCache。从截图中看,HTML 页面及 HTML 引用的 JS、GIF 图像文件都被缓存了;另外 HTML 头中 manifest 属性引用的 appcache 文件也缓存了。

AppCache 的原理有两个关键点:manifest 属性和 manifest 文件。

HTML 在头中经过 manifest 属性引用 manifest 文件。manifest 文件,就是上面以 appcache 结尾的文件,是一个普通文件文件,列出了须要缓存的文件。

上面截图中的 manifest 文件,就 HTML 代码引用的 manifest 文件。文件比较简单,第一行是关键字,第2、三行就是要缓存的文件路径(相对路径)。这只是最简单的 manifest 文件,完整的还包括其余关键字与内容。引用 manifest 文件的 HTML 和 manifest 文件中列出的要缓存的文件最终都会被浏览器缓存。

完整的 manifest 文件,包括三个 Section,类型 Windows 中 ini 配置文件的 Section,不过不要中括号。

  1. CACHE MANIFEST - Files listed under this header will be cached after they are downloaded for the first time

  2. NETWORK - Files listed under this header require a connection to the server, and will never be cached

  3. FALLBACK - Files listed under this header specifies fallback pages if a page is inaccessible

完整的 manifest 文件,如:

CACHE MANIFEST
# 2012-02-21 v1.0.0 /theme.css /logo.gif /main.js  NETWORK: login.asp  FALLBACK: /html/ /offline.html 

总的来讲,浏览器在首次加载 HTML 文件时,会解析 manifest 属性,并读取 manifest 文件,获取 Section:CACHE MANIFEST 下要缓存的文件列表,再对文件缓存。

AppCache 的缓存文件,与浏览器的缓存文件分开存储的,仍是一份?应该是分开的。由于 AppCache 在本地也有 5MB(分 HOST)的空间限制。

AppCache 在首次加载生成后,也有更新机制。被缓存的文件若是要更新,须要更新 manifest 文件。由于浏览器在下次加载时,除了会默认使用缓存外,还会在后台检查 manifest 文件有没有修改(byte by byte)。发现有修改,就会从新获取 manifest 文件,对 Section:CACHE MANIFEST 下文件列表检查更新。manifest 文件与缓存文件的检查更新也遵照浏览器缓存机制。

如用用户手动清了 AppCache 缓存,下次加载时,浏览器会从新生成缓存,也可算是一种缓存的更新。另外, Web App 也可用代码实现缓存更新。

分析:AppCache 看起来是一种比较好的缓存方法,除了缓存静态资源文件外,也适合构建 Web 离线 App。在实际使用中有些须要注意的地方,有一些能够说是”坑“。

  1. 要更新缓存的文件,须要更新包含它的 manifest 文件,那怕只加一个空格。经常使用的方法,是修改 manifest 文件注释中的版本号。如:# 2012-02-21 v1.0.0

  2. 被缓存的文件,浏览器是先使用,再经过检查 manifest 文件是否有更新来更新缓存文件。这样缓存文件可能用的不是最新的版本。

  3. 在更新缓存过程当中,若是有一个文件更新失败,则整个更新会失败。

  4. manifest 和引用它的HTML要在相同 HOST。

  5. manifest 文件中的文件列表,若是是相对路径,则是相对 manifest 文件的相对路径。

  6. manifest 也有可能更新出错,致使缓存文件更新失败。

  7. 没有缓存的资源在已经缓存的 HTML 中不能加载,即便有网络。例如:http://appcache-demo.s3-website-us-east-1.amazonaws.com/without-network/

  8. manifest 文件自己不能被缓存,且 manifest 文件的更新使用的是浏览器缓存机制。因此 manifest 文件的 Cache-Control 缓存时间不能设置太长。

另外,根据官方文档,AppCache 已经不推荐使用了,标准也不会再支持。如今主流的浏览器都是还支持 AppCache的,之后就不太肯定了。 

在Android 内嵌 Webview中,须要经过 Webview 设置接口启用 AppCache,同时还要设置缓存文件的存储路径,另外还能够设置缓存的空间大小。

WebView myWebView = (WebView) findViewById(R.id.webview); WebSettings webSettings = myWebView.getSettings(); webSettings.setAppCacheEnabled(true); final String cachePath = getApplicationContext().getDir("cache", Context.MODE_PRIVATE).getPath(); webSettings.setAppCachePath(cachePath); webSettings.setAppCacheMaxSize(5*1024*1024); 

2.5 Indexed Database

IndexedDB 也是一种数据库的存储机制,但不一样于已经再也不支持的 Web SQL Database。IndexedDB 不是传统的关系数据库,可归为 NoSQL 数据库。IndexedDB 又相似于 Dom Storage 的 key-value 的存储方式,但功能更强大,且存储空间更大。 

IndexedDB 存储数据是 key-value 的形式。Key 是必需,且要惟一;Key 能够本身定义,也可由系统自动生成。Value 也是必需的,但 Value 很是灵活,能够是任何类型的对象。通常 Value 都是经过 Key 来存取的。

IndexedDB 提供了一组 API,能够进行数据存、取以及遍历。这些 API 都是异步的,操做的结果都是在回调中返回。 

下面代码演示了 IndexedDB 中 DB 的打开(建立)、存储对象(可理解成有关系数据的”表“)的建立及数据存取、遍历基本功能。

<script type="text/javascript"> var db; window.indexedDB = window.indexedDB || window.mozIndexedDB || window.webkitIndexedDB || window.msIndexedDB; //浏览器是否支持IndexedDB if (window.indexedDB) { //打开数据库,若是没有,则建立 var openRequest = window.indexedDB.open("people_db", 1); //DB版本设置或升级时回调 openRequest.onupgradeneeded = function(e) { console.log("Upgrading..."); var thisDB = e.target.result; if(!thisDB.objectStoreNames.contains("people")) { console.log("Create Object Store: people."); //建立存储对象,相似于关系数据库的表 thisDB.createObjectStore("people", { autoIncrement:true }); //建立存储对象, 还建立索引 //var objectStore = thisDB.createObjectStore("people",{ autoIncrement:true }); // //first arg is name of index, second is the path (col); //objectStore.createIndex("name","name", {unique:false}); //objectStore.createIndex("email","email", {unique:true}); } } //DB成功打开回调 openRequest.onsuccess = function(e) { console.log("Success!"); //保存全局的数据库对象,后面会用到 db = e.target.result; //绑定按钮点击事件 document.querySelector("#addButton").addEventListener("click", addPerson, false); document.querySelector("#getButton").addEventListener("click", getPerson, false); document.querySelector("#getAllButton").addEventListener("click", getPeople, false); document.querySelector("#getByName").addEventListener("click", getPeopleByNameIndex1, false); } //DB打开失败回调 openRequest.onerror = function(e) { console.log("Error"); console.dir(e); } }else{ alert('Sorry! Your browser doesn\'t support the IndexedDB.'); } //添加一条记录 function addPerson(e) { var name = document.querySelector("#name").value; var email = document.querySelector("#email").value; console.log("About to add "+name+"/"+email); var transaction = db.transaction(["people"],"readwrite"); var store = transaction.objectStore("people"); //Define a person var person = { name:name, email:email, created:new Date() } //Perform the add var request = store.add(person); //var request = store.put(person, 2); request.onerror = function(e) { console.log("Error",e.target.error.name); //some type of error handler } request.onsuccess = function(e) { console.log("Woot! Did it."); } } //经过KEY查询记录 function getPerson(e) { var key = document.querySelector("#key").value; if(key === "" || isNaN(key)) return; var transaction = db.transaction(["people"],"readonly"); var store = transaction.objectStore("people"); var request = store.get(Number(key)); request.onsuccess = function(e) { var result = e.target.result; console.dir(result); if(result) { var s = "<p><h2>Key "+key+"</h2></p>"; for(var field in result) { s+= field+"="+result[field]+"<br/>"; } document.querySelector("#status").innerHTML = s; } else { document.querySelector("#status").innerHTML = "<h2>No match!</h2>"; } } } //获取全部记录 function getPeople(e) { var s = ""; db.transaction(["people"], "readonly").objectStore("people").openCursor().onsuccess = function(e) { var cursor = e.target.result; if(cursor) { s += "<p><h2>Key "+cursor.key+"</h2></p>"; for(var field in cursor.value) { s+= field+"="+cursor.value[field]+"<br/>"; } s+="</p>"; cursor.continue(); } document.querySelector("#status2").innerHTML = s; } } //经过索引查询记录 function getPeopleByNameIndex(e) { var name = document.querySelector("#name1").value; var transaction = db.transaction(["people"],"readonly"); var store = transaction.objectStore("people"); var index = store.index("name"); //name is some value var request = index.get(name); request.onsuccess = function(e) { var result = e.target.result; if(result) { var s = "<p><h2>Name "+name+"</h2><p>"; for(var field in result) { s+= field+"="+result[field]+"<br/>"; } s+="</p>"; } else { document.querySelector("#status3").innerHTML = "<h2>No match!</h2>"; } } } //经过索引查询记录 function getPeopleByNameIndex1(e) { var s = ""; var name = document.querySelector("#name1").value; var transaction = db.transaction(["people"],"readonly"); var store = transaction.objectStore("people"); var index = store.index("name"); //name is some value index.openCursor().onsuccess = function(e) { var cursor = e.target.result; if(cursor) { s += "<p><h2>Key "+cursor.key+"</h2></p>"; for(var field in cursor.value) { s+= field+"="+cursor.value[field]+"<br/>"; } s+="</p>"; cursor.continue(); } document.querySelector("#status3").innerHTML = s; } } </script> <p>添加数据<br/> <input type="text" id="name" placeholder="Name"><br/> <input type="email" id="email" placeholder="Email"><br/> <button id="addButton">Add Data</button> </p> <p>根据Key查询数据<br/> <input type="text" id="key" placeholder="Key"><br/> <button id="getButton">Get Data</button> </p> <div id="status" name="status"></div> <p>获取全部数据<br/> <button id="getAllButton">Get EveryOne</button> </p> <div id="status2" name="status2"></div> <p>根据索引:Name查询数据<br/> <input type="text" id="name1" placeholder="Name"><br/> <button id="getByName">Get ByName</button> </p> <div id="status3" name="status3"></div> 

将上面的代码复制到 indexed_db.html 中,用 Google Chrome 浏览器打开,就能够添加、查询数据。在 Chrome 的开发者工具中,能查看建立的 DB 、存储对象(可理解成表)以及表中添加的数据。

IndexedDB 有个很是强大的功能,就是 index(索引)。它可对 Value 对象中任何属性生成索引,而后能够基于索引进行 Value 对象的快速查询。

要生成索引或支持索引查询数据,需求在首次生成存储对象时,调用接口生成属性的索引。能够同时对对象的多个不一样属性建立索引。以下面代码就对name 和 email 两个属性都生成了索引。

var objectStore = thisDB.createObjectStore("people",{ autoIncrement:true }); //first arg is name of index, second is the path (col); objectStore.createIndex("name","name", {unique:false}); objectStore.createIndex("email","email", {unique:true}); 

生成索引后,就能够基于索引进行数据的查询。

function getPeopleByNameIndex(e) { var name = document.querySelector("#name1").value; var transaction = db.transaction(["people"],"readonly"); var store = transaction.objectStore("people"); var index = store.index("name"); //name is some value var request = index.get(name); request.onsuccess = function(e) { var result = e.target.result; if(result) { var s = "<p><h2>Name "+name+"</h2><p>"; for(var field in result) { s+= field+"="+result[field]+"<br/>"; } s+="</p>"; } else { document.querySelector("#status3").innerHTML = "<h2>No match!</h2>"; } } } 

分析:IndexedDB 是一种灵活且功能强大的数据存储机制,它集合了 Dom Storage 和 Web SQL Database 的优势,用于存储大块或复杂结构的数据,提供更大的存储空间,使用起来也比较简单。能够做为 Web SQL Database 的替代。不太适合静态文件的缓存。

  1. 以key-value 的方式存取对象,能够是任何类型值或对象,包括二进制。

  2. 能够对对象任何属性生成索引,方便查询。

  3. 较大的存储空间,默认推荐250MB(分 HOST),比 Dom Storage 的5MB 要大的多。

  4. 经过数据库的事务(tranction)机制进行数据操做,保证数据一致性。

  5. 异步的 API 调用,避免形成等待而影响体验。

Android 在4.4开始加入对 IndexedDB 的支持,只需打开容许 JS 执行的开关就行了。

WebView myWebView = (WebView) findViewById(R.id.webview); WebSettings webSettings = myWebView.getSettings(); webSettings.setJavaScriptEnabled(true); 

2.6 File System API

File System API 是 H5 新加入的存储机制。它为 Web App 提供了一个虚拟的文件系统,就像 Native App 访问本地文件系统同样。因为安全性的考虑,这个虚拟文件系统有必定的限制。Web App 在虚拟的文件系统中,能够进行文件(夹)的建立、读、写、删除、遍历等操做。

File System API 也是一种可选的缓存机制,和前面的 SQLDatabase、IndexedDB 和 AppCache 等同样。File System API 有本身的一些特定的优点:

  1. 能够知足大块的二进制数据( large binary blobs)存储需求。

  2. 能够经过预加载资源文件来提升性能。

  3. 能够直接编辑文件。

浏览器给虚拟文件系统提供了两种类型的存储空间:临时的和持久性的。临时的存储空间是由浏览器自动分配的,但可能被浏览器回收;持久性的存储空间须要显示的申请,申请时浏览器会给用户一提示,须要用户进行确认。持久性的存储空间是 WebApp 本身管理,浏览器不会回收,也不会清除内容。持久性的存储空间大小是经过配额来管理的,首次申请时会一个初始的配额,配额用完须要再次申请。 

虚拟的文件系统是运行在沙盒中。不一样 WebApp 的虚拟文件系统是互相隔离的,虚拟文件系统与本地文件系统也是互相隔离的。

File System API 提供了一组文件与文件夹的操做接口,有同步和异步两个版本,可知足不一样的使用场景。下面经过一个文件建立、读、写的例子,演示下简单的功能与用法。

<script type="text/javascript"> window.requestFileSystem = window.requestFileSystem || window.webkitRequestFileSystem; //请求临时文件的存储空间 if (window.requestFileSystem) { window.requestFileSystem(window.TEMPORARY, 5*1024*1024, initFS, errorHandler); }else{ alert('Sorry! Your browser doesn\'t support the FileSystem API'); } //请求成功回调 function initFS(fs){ //在根目录下打开log.txt文件,若是不存在就建立 //fs就是成功返回的文件系统对象,fs.root表明根目录 fs.root.getFile('log.txt', {create: true}, function(fileEntry) { //fileEntry是返回的一个文件对象,表明打开的文件 //向文件写入指定内容 writeFile(fileEntry); //将写入的内容又读出来,显示在页面上 readFile(fileEntry); }, errorHandler); } //读取文件内容 function readFile(fileEntry) { console.log('readFile'); // Get a File object representing the file, // then use FileReader to read its contents. fileEntry.file(function(file) { console.log('createReader'); var reader = new FileReader(); reader.onloadend = function(e) { console.log('onloadend'); var txtArea = document.createElement('textarea'); txtArea.value = this.result; document.body.appendChild(txtArea); }; reader.readAsText(file); }, errorHandler); } //向文件写入指定内容 function writeFile(fileEntry) { console.log('writeFile'); // Create a FileWriter object for our FileEntry (log.txt). fileEntry.createWriter(function(fileWriter) { console.log('createWriter'); fileWriter.onwriteend = function(e) { console.log('Write completed'); }; fileWriter.onerror = function(e) { console.log('Write failed: ' + e.toString()); }; // Create a new Blob and write it to log.txt. var blob = new Blob(['Hello, World!'], {type: 'text/plain'}); fileWriter.write(blob); }, errorHandler); } function errorHandler(err){ var msg = 'An error occured: ' + err; console.log(msg); }; </script> 

将上面代码复制到 file_system_api.html 文件中,用 Google Chrome 浏览器打开(如今 File System API 只有 Chrome 43+、Opera 32+ 以及 Chrome for Android 46+ 这三个浏览器支持)。因为 Google Chrome 禁用了本地 HTML 文件中的 File System API功能,在启动 Chrome 时,要加上”—allow-file-access-from-files“命令行参数。

上面截图,左边是 HTML 运行的结果,右边是 Chrome 开发者工具中看到的 Web 的文件系统。基本上 H5的几种缓存机制的数据都能在这个开发者工具看到,很是方便。

分析:File System API 给 Web App 带来了文件系统的功能,Native 文件系统的功能在 Web App 中都有相应的实现。任何须要经过文件来管理数据,或经过文件系统进行数据管理的场景都比较适合。

到目前,Android 系统的 Webview 还不支持 File System API。

3 移动端 Web 加载性能(缓存)优化

分析完 H5提供的各类缓存机制,回到移动端(针对 Android,可能也适用于 iOS)的场景。如今 Android App(包括手 Q 和 WX)大多嵌入了 Webview 的组件(系统 Webview 或 QQ 游览器的 X5组件),经过内嵌Webview 来加载一些H5的运营活动页面或资讯页。这样可充分发挥Web前端的优点:快速开发、发布,灵活上下线。但 Webview 也有一些不可忽视的问题,比较突出的就是加载相对较慢,会相对消耗较多流量。

经过对一些 H5页面进行调试及抓包发现,每次加载一个 H5页面,都会有较多的请求。除了 HTML 主 URL 自身的请求外,HTML外部引用的 JS、CSS、字体文件、图片都是一个独立的 HTTP 请求,每个请求都串行的(可能有链接复用)。这么多请求串起来,再加上浏览器解析、渲染的时间,Web 总体的加载时间变得较长;请求文件越多,消耗的流量也会越多。咱们可综合使用上面说到几种缓存机制,来帮助咱们优化 Web 的加载性能。

结论:综合各类缓存机制比较,对于静态文件,如 JS、CSS、字体、图片等,适合经过浏览器缓存机制来进行缓存,经过缓存文件可大幅提高 Web 的加载速度,且节省流量。但也有一些不足:缓存文件须要首次加载后才会产生;浏览器缓存的存储空间有限,缓存有被清除的可能;缓存的文件没有校验。要解决这些不足,能够参考手 Q 的离线包,它有效的解决了这些不足。

对于 Web 在本地或服务器获取的数据,能够经过 Dom Storage 和 IndexedDB 进行缓存。也在必定程度上减小和 Server 的交互,提升加载速度,同时节省流量。

固然 Web 的性能优化,还包括选择合适的图片大小,避免 JS 和 CSS 形成的阻塞等。这就须要 Web 前端的同事根据一些规范和一些调试工具进行优化了。

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