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手機淘寶性能優化
該文章來自於阿裏巴巴技術協會（ATA）精選文章。
手機淘寶性能優化
前言
為了滿足不同用戶的多樣性購物需求，過去兩年裏手淘的業務不斷膨脹，已經從單一的購物工具成為了購物內容平台。在手淘業務快速增長的同時，也帶來一些副作用，很多操作環節和頁麵因為承載功能太多，展示的速度變慢，用戶等待時間變長。性能優化勢在必行。
我們根據手機淘寶用戶的購物操作流程，對主鏈路進行了劃分，分為啟動，首頁加載，搜索，購物車，下單，支付環節，訂單查看等七個環節，每個步驟和模塊都做到監控，以量化數據為指導來進行優化。
下麵著重就啟動，首頁，購物車三個業務環節和網絡調優，圖片下載兩個基礎能力優化，優化使用的工具來介紹方案。
一.啟動優化
我們通過線下分析工具,線上灰度數據和代碼review，發現啟動慢主要有3個原因：1)引入了許多提前的初始化;2)在啟動階段主線程，存在耗時的非必要阻塞操作;3)部分主線程的鎖操作，導致主線程wait時間較多。
由此製定出優化的方案：
1)啟動無網+緩存
執行嚴格的無網策略，從用戶點擊圖標到首頁第一次展示整個過程沒有網絡交互，所有數據都是緩存或預置數據的方式來獲取。這是因為網絡IO耗時都比較長，通過將啟動階段的配置信息拉取和首頁運營數據的拉取等網絡IO後移，減少了時間開銷。
2)Task分級與異步化
我們將啟動中的所有task進行梳理和分級，根據級別來調整執行對應task的時機：
一級:block啟動的task，比如基礎sdk的初始化，首頁頁麵的創建等。
二級:可延遲到首頁加載成功後再執行的task，比如自動登錄，微淘狀態拉取，消息數拉取，配置信息拉取，運營數據拉取等操作 。
隻有一級task在啟動時執行，二級task延遲到啟動完成後串行執行，一級task必須沒有鎖操作，保證主線程不會被阻塞。
3)懶加載
優化之前在啟動過程中有很多業務的初始化操作，現在我們都采用懶加載策略，真正使用時再進行初始化加載，同時懶加載機製可以結合緩存或預置數據的方式來達到更好的效果。
比如在手淘的五個tab中，在沒有優化前，會在啟動時將五個tab對應的頁麵全部創建出來，而這五個頁麵中，隻有首頁是可見的，這些頁麵的創建都會有一定的耗時，而且除了創建以外，可能還會有一些業務邏輯在裏麵，比如發送一些請求等，那就會對整個啟動造成一定的性能損耗。所以在這次優化過程中，我們就使用lazy創建的方式進行優化，啟動隻創建可見的頁麵即首頁，而其它幾個頁麵，隻有在用戶點擊對應tab時，才進行創建顯示，這一個優化減少了近0.5s的耗時。
在上述三個主要策略的優化指導下，手淘的啟動流程圖變為如圖1所示的結構(Android情況也類似)，從圖中可以看出，在主線程中，啟動階段我們隻保留了一些必要的初始化，其他一些非必要的操作都被懶加載或者異步化。通過這些策略的調整，我們達到了最開始設定的優化目標。
二.首頁優化
作為曝光量最高的頁麵，快速打開，穩定可用，及時更新是三大目標。
在首頁，展示的內容大致分為四類：
- 二級頁麵的入口，圖標，標題和位置相對固定；
- 頂部的輪播圖，一般為六幅圖片，作為不同運營模塊或活動的入口；
- 根據用戶身份運算出來的推薦商品，店鋪
- 頂部的消息盒子入口，帶未讀消息數字圖標。
對於這四類，采用不同的處理方式：
對於1和2，進行了大量的本地cache化工作，將這些入口文字圖標緩存在本地，首先展示上次cache內容，即使遇到無網的情況，首頁的整體框架頁麵，cache過的圖片和文字都能繪製出來。
本地cache內容會有一個有效時間戳，在繪製完畢後判斷如果cache實際過期了，就會異步網絡拉取，下載完畢後做頁麵刷新。
對於3）采用優化頁麵結構和層次的方法：推薦商品放在頁麵最下部，當用戶主動滾動上滑時做拉取繪製，避免頁麵一次拉取數據內容過度。
對於4）采用lazy化，即延遲處理，在首屏其他內容完成基礎繪製後，才調用接口拉取未讀消息數量。
同啟動步驟，首頁這裏也使用了任務異步化，目前主流手機都是多核處理器，部分 task 可以充分利用多核優勢，放在異步線程裏完成。比如首頁的數據量是相對比較大的，這些數據的加載，解析，拚裝都是非常耗時的操作，通過將這些耗時操作進行異步化，保證主線程的正常調度，隻有等數據都準備好了，才在主線程中進行UI的渲染更新，從而保障了主線程的流暢性。
三.購物車優化
購物車已經成為用戶的“第二收藏夾”，大量用戶通過多終端（PC，手機）不斷更新購物車的內容。在本地建立緩存保存數據，及時展示給用戶是提升打開購物車頁麵的必然手段。
但購物車中的商品會根據活動，店家，單一商品數量等產生不同的優惠組合，在端A上添加或刪除某一個商品，都會產生總價的複雜變化。而這個價格計算規則客戶端是無法實時獲取到的，由服務端計算完畢後下發。
所以這就導致購物車的價格展示不僅僅是一個簡單的“單品價格*商品數量＝總價”的公式。客戶端在更新時，不斷要拉取到商品數量的變化，也要拉取到總價的變化。
以往是采用用戶主動刷新時全量更新的方法，現在優化為差量更新，不但流量減少，更有效地提升了拉取和刷新展示的速度。 
上麵從業務環節講述了優化的方法，這裏從基礎服務角度來描述優化手段：
四.網絡優化
我們都知道主幹互聯網傳輸消耗的時間。主要包括三部分時間：DNS查找、TCP/TLS握手、數據傳輸。如何降低這三部分的耗時是網優的重要手段：
1)IP直連:
實現方式是HTTP DNS。在啟動完成後時發送一次HTTP請求獲取一組手機淘寶中使用的域名IP映射表，並緩存在本地。每次發起連接時，直接在網絡層使用IP代替域名直連。這種方式除了節省DNS時間，也可以規避掉公網DNS Server被攻擊導致的手淘服務癱瘓，這種情況2013年曾經發生過一次，手淘未受任何影響。
2)建立長連接：通過spdy實現, 減少TCP/TLS握手，降低建立連接成本。對於從CDN下載圖片速度幫助很大。
3) 域名收斂：收斂域名至公司的主力CDN域名。
盡量將請求集中在少數幾個域名下，以提高長連接的複用率.
4)TCP調優：
無線網絡特點是丟包率高、RT長，針對此特點可以針對性的TCP調優。
實施的方案：
調大初始擁塞控製窗口、關閉空閑slow-start、動態MSS、關閉TCP DF、去掉TCP時間戳
5)報文縮減：逐步由json協議格式向類PB協議轉換。
五．圖片方麵優化
圖片是電商app使用場景中最多的元素，如何快速節省流量的下載和渲染圖片是電商app都非常關注的。除了上麵網絡優化提的長連接，域名收斂等幾點之外，手淘還建立圖片的分級機製。
按分辨率，質量，銳化，格式四個緯度，對同一張圖片生成了不同組合的衍生文件。
設置了一係列匹配規則，針對不同屏幕，不同機型處理能力，不同網絡環境，配置出合適當前情況的圖片大小質量，保證圖片大小既節省又保證用戶視覺體驗。
其中一個經驗是當銳化程度高時，即使圖片質量較低，圖片色彩清晰度也都能讓用戶滿意。
六．工欲善其事必先利其器
在整個手淘的啟動優化過程中，係統的工具幫了我們很大的忙，Android的主要是自帶的 TraceView工具，IOS 主要是Instruments自帶的Time Profiler，System Trace等工具，它們都是數據采集和分析工具，主要用於分析應用程序中的hotspot，都非常強大。工具的具體使用方法不在本文論述範圍內，但是這些工具都提供了程序中的所有線程使用狀況，而且線程中的每一次的調用都可以看到具體的堆棧信息、耗時等詳細信息。通過對這些調用的分析，就可以找到啟動過程中相對耗時的調用。分析出具體的瓶頸點以後，就可以有針對性地進行具體優化了。
比如 手淘Android啟動階段以前有一個加密存儲的模塊，它會調用係統的SecretKeyFactory.getInstance()方法來生成加密的 key，我們是通過 TraceView 才發現這個函數調用會耗時300ms 以上，通過 TraceView看裏麵的調用堆棧發現它裏麵存在鎖操作，所以比較耗時，找到這個瓶頸點之後，手淘Android調研了多種加密存儲方式，最後換了一種比較輕量的加密存儲模塊，優化了該瓶頸點。
最後總結七大原則：
1.善用性能分析工具，建立監控體係
2.做好網絡基礎建設和網絡調優
3.離線化，本地緩存
4.懶加載
5.任務分級，合理並行
6.在主線程移除多餘操作
7.簡化合並複雜視圖
最後更新：2017-04-01 13:37:07