手把手教你构建 Android WebView 的缓存机制 & 资源预加载方案
2018-03-08 12:32
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前言
由于H5具备 开发周期短、灵活性好 的特点,所以现在
Android App大多嵌入了
Android Webview组件进行
Hybrid开发
但我知道你一定在烦恼
Android Webview的性能问题,特别突出的是:加载速度慢 & 消耗流量
今天,我将针对
Android Webview的性能问题,提出一些有效解决方案。
目录
1. Android WebView 存在什么性能问题?
Android WebView里
H5页面加载速度慢
耗费流量
下面会详细介绍。
1.1 H5 页面加载速度慢
下面会详细介绍:1.1.1 渲染速度慢前端
H5页面渲染的速度取决于 两个方面:
Js解析效率
Js本身的解析过程复杂、解析速度不快 & 前端页面涉及较多
JS代码文件,所以叠加起来会导致
Js解析效率非常低
手机硬件设备的性能
由于
Android机型碎片化,这导致手机硬件设备的性能不可控,而大多数的Android手机硬件设备无法达到很好很好的硬件性能
总结:上述两个原因 导致 H5页面的渲染速度慢。1.1.2 页面资源加载缓慢
H5页面从服务器获得,并存储在
Android手机内存里:
H5页面一般会比较多
每加载一个
H5页面,都会产生较多网络请求:
HTML主
URL自身的请求;
HTML外部引用的
JS、CSS、字体文件,图片也是一个独立的
HTTP请求
每一个请求都串行的,这么多请求串起来,这导致
H5页面资源加载缓慢总结:H5页面加载速度慢的原因:渲染速度慢 & 页面资源加载缓慢 导致 。
1.2 耗费流量
每次使用H5页面时,用户都需要重新加载
Android WebView的
H5页面
每加载一个
H5页面,都会产生较多网络请求(上面提到)
每一个请求都串行的,这么多请求串起来,这导致消耗的流量也会越多
总结
综上所述,产生Android WebView性能问题主要原因是:
上述问题导致了
Android WebView的
H5页面体验 与 原生
Native存在较大差距。
2. 解决方案
针对上述Android WebView的性能问题,我提出了两种解决方案:使用
Android WebView自身的缓存机制
自身构建缓存机制(主要是
H5页面资源的预加载)
下面我将详细介绍。
2.1 Android WebView
自身的缓存机制
定义 缓存,即离线存储
这意味着
H5网页 加载过之后会存储在缓存区域,在没有网络连接时也可以进行访问
作用
离线浏览:用户可在没有网络连接时进行
H5页面访问
提高页面加载速度 & 减少流量消耗:直接使用已缓存的资源,不需要重新加载
具体应用
此处讲解主要讲解
Android WebView的缓存机制 & 缓存模式 :
a. 缓存机制:如何将加载过的网页数据保存到本地
b. 缓存模式:加载网页时如何读取之前保存到本地的网页缓存
前者是保存,后者是读取,请注意区别
2.1.1 缓存机制
Android WebView的本质:在Android 中嵌入
H5页面
所以,
Android WebView自带的缓存机制其实就是
H5页面的缓存机制
Android WebView除了新的
File System缓存机制还不支持,其他都支持。
Android WebView自带的缓存机制有5种:
浏览器 缓存机制
Application Cache缓存机制
Dom Storage缓存机制
Web SQL Database缓存机制
Indexed Database缓存机制
File System缓存机制(
H5页面新加入的缓存机制,虽然
Android WebView暂时不支持,但会进行简单介绍)
下面将详细介绍每种缓存机制。
1. 浏览器缓存机制
a. 原理根据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
下面详细介绍
Cache-Control、
Expires、
Last-Modified&
Etag四个字段
Cache-Control:用于控制文件在本地缓存有效时长
如服务器回包:
Cache-Control:max-age=600,则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,如果有请求这个资源,浏览器不会发出 HTTP 请求,而是直接使用本地缓存的文件。
Expires:与
Cache-Control功能相同,即控制缓存的有效时间
Expires是
HTTP1.0标准中的字段,Cache-Control 是
HTTP1.1标准中新加的字段
当这两个字段同时出现时,
Cache-Control优先级较高
Last-Modified:标识文件在服务器上的最新更新时间
下次请求时,如果文件缓存过期,浏览器通过 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。如果没有修改,服务器返回304告诉浏览器继续使用缓存;如果有修改,则返回200,同时返回最新的文件。
Etag:功能同
Last-Modified,即标识文件在服务器上的最新更新时间。
不同的是,
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,浏览器通过
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,只要满足基中一个条件,就认为文件没有更新。
常见用法是:
Cache-Control与
Last-Modified一起使用;
Expires与
Etag一起使用;
即一个用于控制缓存有效时间,一个用于在缓存失效后,向服务查询是否有更新特别注意:浏览器缓存机制 是 浏览器内核的机制,一般都是标准的实现即
Cache-Control、
Last-Modified、
Expires、
Etag都是标准实现,你不需要操心b. 特点优点:支持
Http协议层
不足:缓存文件需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。
对于解决以上问题,可以参考手 Q 的离线包
c. 应用场景静态资源文件的存储,如` JS、CSS`、字体、图片等。
Android Webview会将缓存的文件记录及文件内容会存在当前 app 的 data 目录中。
d. 具体实现`Android WebView`内置自动实现,即不需要设置即实现
Android4.4后的
WebView浏览器版本内核:
Chrome
浏览器缓存机制 是 浏览器内核的机制,一般都是标准的实现
2. Application Cache 缓存机制
a. 原理以文件为单位进行缓存,且文件有一定更新机制(类似于浏览器缓存机制)AppCache原理有两个关键点:manifest 属性和 manifest 文件。
<!DOCTYPE html> <html manifest="demo_html.appcache"> // HTML 在头中通过 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,列出了需要缓存的文件 // 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 <body> ... </body> </html> // 原理说明如下: // AppCache 在首次加载生成后,也有更新机制。被缓存的文件如果要更新,需要更新 manifest 文件 // 因为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,就会重新获取 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守浏览器缓存机制 // 如用户手动清了 AppCache 缓存,下次加载时,浏览器会重新生成缓存,也可算是一种缓存的更新 // AppCache 的缓存文件,与浏览器的缓存文件分开存储的,因为 AppCache 在本地有 5MB(分 HOST)的空间限制b. 特点方便构建
Web App的缓存专门为
Web App离线使用而开发的缓存机制c. 应用场景存储静态文件(如
JS、
CSS、字体文件)应用场景 同 浏览器缓存机制
但AppCache 是对 浏览器缓存机制 的补充,不是替代。
d. 具体实现
// 通过设置WebView的settings来实现 WebSettings settings = getSettings(); String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/"; settings.setAppCachePath(cacheDirPath); // 1. 设置缓存路径 settings.setAppCacheMaxSize(20*1024*1024); // 2. 设置缓存大小 settings.setAppCacheEnabled(true); // 3. 开启Application Cache存储机制 // 特别注意 // 每个 Application 只调用一次 WebSettings.setAppCachePath() 和 WebSettings.setAppCacheMaxSize()
3. Dom Storage 缓存机制
a. 原理通过存储字符串的Key - Value对来提供
DOM Storage分为
sessionStorage&
localStorage; 二者使用方法基本相同,区别在于作用范围不同:
a.
sessionStorage:具备临时性,即存储与页面相关的数据,它在页面关闭后无法使用
b.
localStorage:具备持久性,即保存的数据在页面关闭后也可以使用。
b. 特点存储空间大( 5MB):存储空间对于不同浏览器不同,如Cookies 才 4KB
存储安全、便捷:
Dom Storage存储的数据在本地,不需要经常和服务器进行交互
不像
Cookies每次请求一次页面,都会向服务器发送网络请求
c. 应用场景存储临时、简单的数据代替 将 不需要让服务器知道的信息 存储到
cookies的这种传统方法
Dom Storage机制类似于
Android的
SharedPreference机制
d. 具体实现
// 通过设置 `WebView`的`Settings`类实现 WebSettings settings = getSettings(); settings.setDomStorageEnabled(true); // 开启DOM storage
4. Web SQL Database 缓存机制
a. 原理基于SQL的数据库存储机制b. 特点充分利用数据库的优势,可方便对数据进行增加、删除、修改、查询c. 应用场景存储适合数据库的结构化数据d. 具体实现
// 通过设置WebView的settings实现 WebSettings settings = getSettings(); String cacheDirPath = context.getFilesDir().getAbsolutePath()+"cache/"; settings.setDatabasePath(cacheDirPath); // 设置缓存路径 settings.setDatabaseEnabled(true); // 开启 数据库存储机制
特别说明
根据官方说明,Web SQL Database存储机制不再推荐使用(不再维护)
取而代之的是
IndexedDB缓存机制,下面会详细介绍
5. IndexedDB 缓存机制
a. 原理属于NoSQL数据库,通过存储字符串的
Key - Value对来提供类似于
Dom Storage 存储机制的
key-value存储方式b. 特点
c. 应用场景存储 复杂、数据量大的结构化数据d. 具体实现:
// 通过设置WebView的settings实现 WebSettings settings = getSettings(); settings.setJavaScriptEnabled(true); // 只需设置支持JS就自动打开IndexedDB存储机制 // Android 在4.4开始加入对 IndexedDB 的支持,只需打开允许 JS 执行的开关就好了。
6 . File System
a. 原理为H5页面的数据 提供一个虚拟的文件系统
可进行文件(夹)的创建、读、写、删除、遍历等操作,就像
Native App访问本地文件系统一样
虚拟的文件系统是运行在沙盒中
不同
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。
虚拟文件系统提供了两种类型的存储空间:临时 & 持久性:
临时的存储空间:由浏览器自动分配,但可能被浏览器回收
持久性的存储空间:需要显式申请;自己管理(浏览器不会回收,也不会清除内容);存储空间大小通过配额管理,首次申请时会一个初始的配额,配额用完需要再次申请。
b. 特点可存储数据体积较大的二进制数据
可预加载资源文件
可直接编辑文件
c. 应用场景通过文件系统 管理数据d. 具体使用由于
File System是
H5新加入的缓存机制,所以
Android WebView暂时不支持
缓存机制汇总
使用建议
综合上述缓存机制的分析,我们可以根据 需求场景的不同(缓存不同类型的数据场景) 从而选择不同的缓存机制(组合使用)以下是缓存机制的使用建议:
小技巧
在使用了上述说的Android WebView的缓存机制后,短时间内再次访问同一个
H5页面时,加载速度会比第一次的时间短、更加流畅
基于
Android WebView自身的这些缓存机制,有一种小技巧能更好地去减少
H5页面的加载速度 & 提高性能:在应用启动时就初始化一个
WebView,事先加载常用
H5页面资源(加载后就有缓存了),后续需要打开这些
H5页面时就直接从本地获取。
这种技巧其实是采用了 资源预加载 的思想:提早加载将来需要使用的
H5页面(有缓存了),使用时直接取过来用,而不用在需要时才去加载
具体实现:在
Android的
BaseApplication就初始化一个
WebView对象用于加载常用的
H5页面资源;当需要使用这些页面时再从
BaseApplication里取过来直接使用
1. 对于
Android WebView的首页建议使用这种方案,能有效提高首页加载的效率
2. 当然这里的
BaseApplication只是举个例子,你也可以选择在其他地方提前加载。
2.1.2 缓存模式
定义缓存模式是一种 当加载
H5网页时 该如何读取之前保存到本地缓存
从而进行使用 的方式
即告诉
Android WebView什么时候去读缓存,以哪种方式去读缓存
Android WebView自带的缓存模式有4种:
// 缓存模式说明: // LOAD_CACHE_ONLY: 不使用网络,只读取本地缓存数据 // LOAD_NO_CACHE: 不使用缓存,只从网络获取数据. // LOAD_DEFAULT: (默认)根据cache-control决定是否从网络上取数据。 // LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK,只要本地有,无论是否过期,或者no-cache,都使用缓存中的数据。具体使用
WebView.getSettings().setCacheMode(WebSettings.LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK); // 设置参数即可
2.2. 自身构建缓存
为了有效解决Android WebView的性能问题,除了使用
Android WebView自身的缓存机制,还可以自己针对某一需求场景构建缓存机制。
2.2.1 需求场景
背景:H5页面有一些更新频率低、常用 & 固定的静态资源文件(如
JS、
CSS文件、图片等)
如一些图片,
JS、CSS文件等
需求场景:每次重新加载会浪费很多资源(时间 & 流量)
2.2.2 解决方案(原理)
通过拦截`H5`页面的资源网络请求 从而 直接从本地读取资源 而不需要发送网络请求到服务器读取。2.2.3 具体步骤
事先将更新频率较低、常用 & 固定的H5静态资源 文件(如
JS、
CSS文件、图片等) 放到本地
拦截
H5页面的资源网络请求 并进行检测
如果检测到本地具有相同的静态资源 就 直接从本地读取进行替换 而 不发送该资源的网络请求 到 服务器获取
2.2.4 具体实现
重写`WebViewClient` 的 `shouldInterceptRequest` 方法,当向服务器访问这些静态资源时进行拦截,检测到是相同的资源则用本地资源代替// 假设现在需要拦截一个图片的资源并用本地资源进行替代 mWebview.setWebViewClient(new WebViewClient() { // 重写 WebViewClient 的 shouldInterceptRequest () // API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url) // API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) // 下面会详细说明 // API 21 以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url) @Override public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, String url) { // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名 if (url.contains("logo.gif")) { // 假设网页里该图片资源的地址为:http://abc.com/imgage/logo.gif // 图片的资源文件名为:logo.gif InputStream is = null; // 步骤2:创建一个输入流 try { is =getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png"); // 步骤3:获得需要替换的资源(存放在assets文件夹里) // a. 先在app/src/main下创建一个assets文件夹 // b. 在assets文件夹里再创建一个images文件夹 // c. 在images文件夹放上需要替换的资源(此处替换的是abc.png图片) } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } // 步骤4:替换资源 WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png", "utf-8", is); // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png // 参数2:编码类型 // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个) return response; } return super.shouldInterceptRequest(view, url); } // API 21 以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) @TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) @Override public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) { // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名 if (request.getUrl().toString().contains("logo.gif")) { // 假设网页里该图片资源的地址为:http://abc.com/imgage/logo.gif // 图片的资源文件名为:logo.gif InputStream is = null; // 步骤2:创建一个输入流 try { is = getApplicationContext().getAssets().open("images/abc.png"); // 步骤3:获得需要替换的资源(存放在assets文件夹里) // a. 先在app/src/main下创建一个assets文件夹 // b. 在assets文件夹里再创建一个images文件夹 // c. 在images文件夹放上需要替换的资源(此处替换的是abc.png图片 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } // 步骤4:替换资源 WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png", "utf-8", is); // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png // 参数2:编码类型 // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个) return response; } return super.shouldInterceptRequest(view, request); } }); }
2.2.5 具体实例
下面我将通过 替换主页面(http:// ip.cn/)中的一个图片(
http:// s.ip-cdn.com/img/logo.gif) 来对静态资源拦截 进行说明。为了更好的表现效果,我将替换的图片换成别的图片
具体步骤 & 代码如下
步骤1:定义WebView布局
activity_main.xml
<?xml version="1.0" encoding="utf-8"?> <RelativeLayout xmlns:android="http://schemas.android.com/apk/res/android" xmlns:tools="http://schemas.android.com/tools" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" android:paddingBottom="@dimen/activity_vertical_margin" android:paddingLeft="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingRight="@dimen/activity_horizontal_margin" android:paddingTop="@dimen/activity_vertical_margin" tools:context="scut.carson_ho.webview_interceptrequest.MainActivity"> <WebView android:id="@+id/webview" android:layout_width="match_parent" android:layout_height="match_parent" /> </RelativeLayout>步骤2:进行资源的拦截、检测 & 替换(详细请看注释)
MainActivity.java
public class MainActivity extends AppCompatActivity { WebView mWebview; @Override protected void onCreate(Bundle savedInstanceState) { super.onCreate(savedInstanceState); setContentView(R.layout.activity_main); mWebview = (WebView) findViewById(R.id.webview); // 创建WebView对象 mWebview.getSettings().setJavaScriptEnabled(true); // 支持与JS交互 mWebview.loadUrl("http://ip.cn/"); // 加载需要显示的网页 mWebview.setWebViewClient(new WebViewClient() { // 复写shouldInterceptRequest //API21以下用shouldInterceptRequest(WebView view, String url) @Override public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, String url) { // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名 // 此处网页里图片的url为:http://s.ip-cdn.com/img/logo.gif // 图片的资源文件名为:logo.gif if (url.contains("logo.gif")) { InputStream is = null; // 步骤2:创建一个输入流 try { is =getApplicationContext().getAssets().open("images/error.png"); // 步骤3:打开需要替换的资源(存放在assets文件夹里) // 在app/src/main下创建一个assets文件夹 // assets文件夹里再创建一个images文件夹,放一个error.png的图片 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } // 步骤4:替换资源 WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png", "utf-8", is); // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png // 参数2:编码类型 // 参数3:替换资源的输入流 System.out.println("旧API"); return response; } return super.shouldInterceptRequest(view, url); } // API21以上用shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) @TargetApi(Build.VERSION_CODES.LOLLIPOP) @Override public WebResourceResponse shouldInterceptRequest(WebView view, WebResourceRequest request) { // 步骤1:判断拦截资源的条件,即判断url里的图片资源的文件名 // 此处图片的url为:http://s.ip-cdn.com/img/logo.gif // 图片的资源文件名为:logo.gif if (request.getUrl().toString().contains("logo.gif")) { InputStream is = null; // 步骤2:创建一个输入流 try { is = getApplicationContext().getAssets().open("images/error.png"); // 步骤3:打开需要替换的资源(存放在assets文件夹里) // 在app/src/main下创建一个assets文件夹 // assets文件夹里再创建一个images文件夹,放一个error.png的图片 } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } //步骤4:替换资源 WebResourceResponse response = new WebResourceResponse("image/png", "utf-8", is); // 参数1:http请求里该图片的Content-Type,此处图片为image/png // 参数2:编码类型 // 参数3:存放着替换资源的输入流(上面创建的那个) return response; } return super.shouldInterceptRequest(view, request); } }); } }步骤3:加入网络权限
Manifest.xml
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
Demo地址
Carson_Ho的Github地址:https://github.com/Carson-Ho/WebView_InterceptRequest特别注意
关于上述放到本地的静态资源也是可以更新的:发布新版本安装更新增量更新:在用户处于
WIFI环境时让服务器推送到本地
很多著名的
App(如微信)就是采用小范围更新本地资源的
这种缓存机制的好处
有效解决H5页面静态资源 加载速度慢 & 流量消耗多的问题
开发成本低
没有改变前端
H5的任何代码,不需要为 APP 做定制化的东西
该方法只是更好地加快
H5加载速度,哪怕失效,也不会对
H5页面产生其他负面影响
同样能获得相应的
cookie
发送的网络请求会直接带上先前用户操作所留下的
cookie而都能够留下来,因为我们没有更改资源的 URL 地址.
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