服务端渲染

本文介绍了服务端渲染的概念、优缺点以及其在现代Web应用中的重要性。通过同构渲染,既能解决首屏加载慢和SEO问题,又能在客户端提供良好的用户体验。文章讨论了传统的服务端渲染、客户端渲染以及现代化的同构渲染(如Next.js、Nuxt.js),并指出服务端渲染的高开发成本和服务器负载是主要挑战。

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概述

随着前端技术栈和工具链的迭代成熟,前端工程化、模块化也已成为了当下的主流技术方案,在这波前端技术浪潮中,涌现了诸如 React、Vue、Angular 等基于客户端渲染的前端框架,这类框架所构建的单页应用(SPA)具有:

优点:

  • 用户体验好
  • 开发效率高
  • 渲染性能好
  • 可维护性好

缺点:

  • 首屏渲染时间长
    与传统服务端渲染直接获取服务端渲染好的 HTML 不同,单页应用使用 JavaScript 在客户端生成HTML来呈现内容,用户需要等待客户端 JS 解析执行完成才能看到页面,这就使得首屏加载时间变长,从而影响用户体验。
  • 不利于SEO
    当搜索引擎爬取网站 HTML 文件时,单页应用的 HTML 没有内容,因为他它需要通过客户端JavaScript解析执行才能生成网页内容,而目前的主流的搜索引擎对于这一部分内容的抓取还不是很好。

为了解决这两个缺陷,业界借鉴了传统的服务端直出 HTML 方案,提出在服务器端执行前端框架(React/Vue/Angular)代码生成网页内容,然后将渲染好的网页内容返回给客户端,客户端只需要负责展示就可以了;
在这里插入图片描述
当然不仅仅如此,为了获得更好的用户体验,同时会在客户端将来自服务端渲染的内容激活为一个 SPA应用,也就是说之后的页面内容交互都是通过客户端渲染处理。
在这里插入图片描述

同构应用

  • 通过服务端渲染首屏直出,解决首屏渲染慢以及不利于 SEO 问题
  • 通过客户端渲染接管页面内容交互得到更好的用户体验
  • 这种方式我们通常称之为现代化的服务端渲染,也叫同构渲染
  • 所谓的同构指的就是服务端构建渲染 +客户端构建渲染
  • 这种方式构建的应用称之为服务端渲染应用或者是同构应用

什么是渲染在这里插入图片描述

渲染:把【数据】+【模板】拼接到一起。
例如常见场景:请求后端接口数据,然后将数据通过模板绑定语法绑定到页面中,最终呈现给用户。这个过程就是我们这里所指的渲染。
渲染本质其实就是字符串的解析替换,实现方式有很多种。

传统的服务端渲染

最早期,Web 页面渲染都是在服务端完成的,即服务端运行过程中将所需的数据结合页面模板渲染为HTML,响应给客户端浏览器。所以浏览器呈现出来的是直接包含内容的页面。
工作流程:在这里插入图片描述
这种方式的代表性技术有:ASP、PHP、JSP,再到后来的一些相对高级一点的服务端框架配合一些模板引擎。

服务端代码:

  • 基本的 Web 服务
  • 使用模板引擎
  • 渲染一个页面
const express = require('express')
const fs = require('fs')
const template = require('art-template')
const app = express()
app.get('/', (req, res) => {
    // 1. 得到模板内容
    const templateStr = fs.readFileSync('./index.html', 'utf-8')
    // 2. 得到数据
    const data = JSON.parse(fs.readFileSync('./data.json', 'utf-8'))
    // 3. 渲染:数据 + 模板 = 完整结果
    const html = template.render(templateStr, data)
    console.log(html)
    // 4. 把渲染结果发送给客户端
    res.send(html)
})
app.listen(3000, () => console.log('running...'))

客户端代码:

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
 <head>
  <meta charset="UTF-8" />
  <title>Document</title>
 </head>
 <body>
  <h1>{{ message }}</h1>
  <ul>
  {{ each posts}}
   <li>{{ $value.title }}</li>
  {{ /each }}
  </ul>
 </body>
</html>

在当下这种网页越来越复杂的情况下,这种模式存在很多明显的不足:

  • 应用的前后端部分完全耦合在一起,在前后端协同开发方面会有非常大的阻力;
  • 前端没有足够的发挥空间,无法充分利用现在前端生态下的一些更优秀的方案;
  • 由于内容都是在服务端动态生成的,所以服务端的压力较大;
  • 相比目前流行的 SPA 应用来说,用户体验一般;

客户端渲染

基于客户端渲染的 SPA 应用的基本工作流程:
在这里插入图片描述
【后端】负责数据处理,【前端】负责页面渲染,这种分离模式极大的提高了开发效率和可维护性。
【前端】更为独立,也不再受限制于【后端】,它可以选择任意的技术方案或框架来处理页面渲染。

但是这种模式(SPA单页面应用)下,也会存在一些明显的不足,其中最主要的就是:

  • 首屏渲染慢:因为 HTML 中没有内容,必须等到 JavaScript 加载并执行完成才能呈现页面内容。
  • 不利于 SEO:同样因为 HTML 中没有内容,所以对于目前的搜索引擎爬虫来说,页面中没有任何有用的信息,自然无法提取关键词,进行索引了。

现代化的服务端渲染(同构渲染)

【同构渲染】 = 【服务端渲染】 + 【客户端渲染】

Nuxt.js 是一个基于 Vue.js 生态开发的一个第三方服务端渲染框架,通过它我们可以轻松构建现代化的服务端渲染应用。

isomorphic web apps(同构应用):isomorphic/universal,基于 react、vue 框架,客户端渲染和服务器端渲染的结合,在服务器端执行一次,用于实现服务器端渲染(首屏直出),在客户端再执行一次,用于接管页面交互,核心解决 SEO 和首屏渲染慢的问题。
在这里插入图片描述

  1. 客户端发起请求
  2. 服务端渲染首屏内容 + 生成客户端 SPA 相关资源
  3. 服务端将生成的首屏资源发送给客户端
  4. 客户端直接展示服务端渲染好的首屏内容
  5. 首屏中的 SPA 相关资源执行之后会激活客户端 Vue
  6. 之后客户端所有的交互都由客户端 SPA 处理

优点:

  • 首屏渲染速度快
  • 有利于 SEO

缺点:

  • 开发成本高。
  • 涉及构建设置和部署的更多要求。与可以部署在任何静态文件服务器上的完全静态单页面应用程序 (SPA) 不同,服务器渲染应用程序,需要处于 Node.js server 运行环境。
  • 更多的服务器端负载。在 Node.js 中渲染完整的应用程序,显然会比仅仅提供静态文件的server 更加大量占用 CPU 资源 (CPU-intensive - CPU 密集),因此如果你预料在高流量环境(high traffic) 下使用,请准备相应的服务器负载,并明智地采用缓存策略。
    在这里插入图片描述
    相关技术:
  • React 生态中的 Next.js
  • Vue 生态中的 Nuxt.js
  • Angular 生态中的 Angular Universal

实现原理:
在这里插入图片描述

服务端渲染的问题:

  • 开发条件所限。浏览器特定的代码,只能在某些生命周期钩子函数 (lifecycle hook) 中使用;一些外部扩展库 (external library) 可能需要特殊处理,才能在服务器渲染应用程序中运行。
  • 涉及构建设置和部署的更多要求。与可以部署在任何静态文件服务器上的完全静态单页面应用程(SPA) 不同,服务器渲染应用程序,需要处于 Node.js server 运行环境。
    在这里插入图片描述
  • 更多的服务器端负载。在 Node.js 中渲染完整的应用程序,显然会比仅仅提供静态文件的 server更加大量占用 CPU 资源 (CPU-intensive - CPU 密集),因此如果你预料在高流量环境 (high traffic)下使用,请准备相应的服务器负载,并明智地采用缓存策略。

在对你的应用程序使用服务器端渲染 (SSR) 之前,你应该问的第一个问题是,是否真的需要它。这要取决于内容到达时间 (time-to-content) 对应用程序的重要程度。例如,如果你正在构建一个内部表盘,初始加载时的额外几百毫秒并不重要,这种情况下去使用服务器端渲染 (SSR) 将是一个小题作之举。然而,内容到达时间 (time-to-content) 要求是绝对关键的指标,在这种情况下,服务器端染(SSR) 可以帮助你实现最佳的初始加载性能。

事实上,很多网站是出于效益的考虑才启用服务端渲染,性能倒是在其次。 假设 A 网站页面中有一个关键字叫“前端性能优化”,这个关键字是 JS 代码跑过一遍后添加到 HTML 页面中的。那么客户端渲染模式下,我们在搜索引擎搜索这个关键字,是找不到 A 网站的——搜索引擎只会查找现成的内容,不会帮你跑 JS 代码。A 网站的运营方见此情形,感到很头大:搜索引擎搜不出来,用户找不到我们,谁还会用我的网站呢?为了把“现成的内容”拿给搜索引擎看,A 网站不得不启用服务端渲染。 但性能在其次,不代表性能不重要。

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