# 小程序启动流程介绍

在进行启动优化之前,我们先介绍一下小程序的启动过程。了解小程序的启动流程,可以帮助开发者更有针对性地选择性能优化的手段,分析性能优化的效果。

本文的启动流程以安卓和 iOS 为准,其他平台可能会略有差异。

小程序启动过程主要包括以下几个环节:

小程序启动的各流程不是串行的,会尽可能的并行。计算耗时不能简单加和。

小程序启动的各流程不是每次启动都完整进行的,会尽可能的利用缓存。

# 1. 资源准备

# 1.1 小程序相关信息准备

在用户访问小程序时,微信客户端需要从微信后台获取小程序的头像、昵称、版本、配置、权限等相关信息,以对小程序进行必要的版本管理、权限控制和校验等。

为了在保证信息实时性的前提下,尽量降低对启动耗时的影响,这些信息会在本地缓存,并通过一定的机制定期进行更新。

信息的获取和更新需要发起网络请求。请求分为两种情况:

(1) 同步请求:会阻塞小程序的启动流程,影响小程序的启动耗时。有以下情况需要进行同步请求:

  • 首次请求:用户首次访问该小程序(或小程序被清理)时,客户端没有缓存,需要同步请求小程序相关信息。
  • 同步更新:微信会在后台定期检查经常使用的小程序是否更新。如果启动时已知小程序有新版本,会同步更新信息。
  • 强制更新:用户长时间未使用小程序时,为保障信息的实时性,会强制同步更新信息。

(2) 异步请求:与启动流程并行,不影响启动耗时。主要发生在:

  • 异步更新:已使用过的小程序,定期检查暂未发现小程序有新版本,则优先使用本地缓存的信息完成启动,并异步进行更新。

# 对启动耗时的影响

在用户首次访问小程序、小程序版本更新或使用长期未使用的小程序时,信息的获取和更新会影响小程序的启动耗时,耗时长短与网络环境有关。

# 1.2 运行环境准备

小程序的运行环境包括小程序进程、客户端原生部分的系统组件和 UI 元素(如 导航栏、tabBar 等)、渲染页面使用的 WebView 容器、开发者 JavaScript 代码的运行环境、小程序基础库等等。

部分环境(如 JavaScript 引擎、小程序基础库)需要在执行小程序代码之前准备完成,其他的会与代码注入并行进行。运行环境的准备时间相对较长(尤其是在低端设备上),会对小程序启动产生严重影响。

为了尽可能的降低运行环境准备对启动耗时的影响,微信客户端会根据用户的使用场景和设备资源的使用情况,依照一定策略在小程序启动前对运行环境进行部分地预加载,以降低启动耗时。我们希望小程序启动时尽可能都使用预加载的环境,但由于受到设备资源和操作系统调度的影响,预加载会有一定的失败率,并不能保证每次小程序启动时都可以命中预加载的环境

# 对启动耗时的影响

运行环境准备耗时较长,如果启动时没有命中预加载的环境,对小程序的启动耗时会有明显影响。耗时长短与平台、设备性能、预加载比例有关。

  • 由于系统功能和启动流程实现的差异,通常安卓系统运行环境准备耗时要远高于 iOS。
  • 低端机系统资源比较紧张,预加载的环境会更容易被系统清理,导致预加载比例偏低。
  • 预加载比例越高,平均启动耗时一般可以越低。

# 1.3 代码包准备

小程序启动时,需要根据用户访问的页面,从服务器获取代码包地址,下载小程序代码包,并对代码包进行校验。根据小程序页面所在分包和使用的插件不同,一次启动可能需要下载多个代码包或插件包。

除了启动过程,代码包下载在页面跳转、预下载、使用分包异步化等过程中也会触发。

为了在保证用户尽可能访问新版本的前提下,尽量降低对启动耗时的影响,小程序代码包会在本地缓存,并通过更新机制定期进行更新。

和相关信息准备类似,代码包下载也会有同步和异步两种情况:

(1) 同步下载:会阻塞小程序的启动流程,影响小程序的启动耗时。有以下情况需要进行同步下载:

  • 首次下载:用户首次访问该小程序(或小程序被清理)时,客户端没有缓存,需要同步下载代码包。
  • 同步更新:对于小程序信息发生「同步更新」或「强制更新」的情况,如果检测到小程序版本更新,会同步下载代码包。

(2) 异步下载:与启动流程并行,不影响启动耗时。主要发生在:

  • 异步更新:对于小程序信息发生「异步更新」的情况,如果检测到小程序版本更新,会异步更新代码包。

为了降低代码包下载的耗时,我们采用了包括但不限于以下方式:

  • 代码包压缩:采用 Zstandard 算法对小程序代码包进行压缩,以尽可能降低下载过程中传输的数据量。
  • 增量更新:当代码包发生更新,不需要重新下载完整的代码包,只需要下载根据算法生成的体积很小的增量包进行更新。
  • 更高效的网络协议:下载代码包优先使用 QUIC 和 HTTP/2。
  • 预先建立连接:在下载发生前,提前和 CDN 建立连接,降低下载过程中 DNS 请求和连接建立的耗时。

# 对启动耗时的影响

下载耗时是启动耗时中的重要瓶颈,在用户首次访问小程序或小程序版本更新时,代码包的下载会对启动耗时造成影响。耗时长短与网络环境,代码包压缩后大小,以及是否命中增量更新有关。

考虑到包大小对用户体验的影响,平台限制单个小程序代码包的大小上限为 2M。代码包上限的增加,对于开发者来说能够实现更丰富的功能,但对于用户来说也增加了流量和本地空间的占用。为了保证启动速度,开发者应该尽可能的控制启动时用到的代码包大小。

# 2. 小程序代码注入(逻辑层)

小程序启动时需要从代码包内读取小程序的配置和代码,并注入到 JavaScript 引擎中。在主包代码注入过程中,会触发小程序的 App.onLaunchApp.onShow 生命周期。

为了降低小程序代码注入的耗时,我们采用了包括但不限于以下方式:

  • Code Caching:在部分平台上,微信客户端会使用 V8 引擎的 Code Caching 技术对代码编译结果进行缓存,降低非首次注入时的编译耗时。

注意:如果代码中使用了 use asm,会导致 V8 的 Code Caching 失效。

# 对启动耗时的影响

小程序代码的注入耗时直接影响小程序的启动耗时。耗时长短与代码复杂度、同步接口调用和一些复杂的计算有关。如果未启用「按需注入」,耗时还会与启动使用到分包内的页面和自定义组件总数有关

由于「首页渲染」需要使用逻辑层发送的数据,如果小程序代码注入耗时过长,会延迟「首页渲染」开始的时间。

# 3. 小程序代码注入(视图层)

开发者的 WXSS 和 WXML 会编译成 JavaScript 代码注入到视图层,包含页面渲染需要的页面结构和样式信息。

我们采用和「小程序代码注入(逻辑层)」相似的方式优化注入耗时。

视图层和逻辑层的小程序代码注入是并行进行的

# 对启动耗时的影响

小程序代码的注入耗时直接影响小程序的启动耗时。耗时长短与当前页面结构复杂度和页面使用的自定义组件数量有关。如果未启用「按需注入」,耗时还会与启动使用到分包内的页面和自定义组件总数有关

由于「首页渲染」需要使用视图层的页面结构和样式信息,如果小程序代码注入耗时过长,会影响渲染数据从逻辑层到达视图层的时间,影响「首页渲染」的耗时。

# 4. 首页(初次)渲染

在逻辑层小程序代码注入完成后,小程序框架会根据用户访问的页面,进行页面组件树初始化,并依次触发首页的 Page.onLoad, Page.onShow 生命周期,并将初始数据发送到视图层。

在完成视图层代码注入,并收到逻辑层发送的初始数据后,结合从初始数据和视图层得到的页面结构和样式信息,小程序框架会进行小程序首页的渲染,展示小程序首屏,并触发首页的 Page.onReady 事件。

如果开启了「初始渲染缓存」,「首页渲染」可以直接使用缓存完成,不依赖逻辑层的初始数据,降低启动耗时。

初始数据包括 Page 初始化参数中 data 属性值,和部分比较早发出的 setData 数据(哪些 setData 可以计入首页渲染与渲染层和逻辑层之间的初始化时序相关,目前没有可以保证一定能够计入的情况)。

小程序框架层面,以 Page.onReady 事件触发标志小程序启动过程完成

# 对启动耗时的影响

首页渲染耗时是启动过程的最后一环,直接影响小程序的启动耗时。耗时长短与页面结构复杂度、参与渲染的自定义组件数量有关。

如果启用了「按需注入」,部分组件代码注入会被延迟到本阶段执行,导致阶段耗时上涨,但总耗时一般会下降。

# 5. 首屏内容展示

「首页渲染」完成后,小程序启动流程完成,Loading 消失,此时一般情况下用户应该能立刻看到首屏内容。

但是如果首页的主体内容依赖网络请求(例如 wx.request)等异步来源,用户并不一定能立刻看的有意义的完整界面,可能看到的仍然是白屏界面。需要等待网络请求异步返回后,调用 setData 进行页面更新,才能呈现真正的页面。

通常情况下,开发者也会选择先展示「骨架屏」来避免白屏,以优化用户体验。

# 对启动耗时的影响

异步 setData 触发绘制的首屏内容展示不一定会计入启动耗时统计,但是会延迟用户看到页面内容的时间,影响用户体验。

# 常见问题

(1) 为什么「开发版」和「体验版」小程序启动比「正式版」慢一些?

「开发版」和「体验版」小程序的启动流程和代码包下载链路会和「正式版」有所差别,也会有更严格的权限控制,因此启动耗时要慢于「正式版」小程序。

对于「开发版」小程序,为了方便开发调试,基础库会启用很多调试相关的能力,例如 vConsole、sourceMap 等,日志输出的等级也会更低,因此启动耗时和页面切换耗时也会有一定延长。

(2) 为什么安卓和 iOS 的启动耗时差异那么大?

两个平台的设备性能、系统功能和启动流程实现存在一定差异:

  • iOS 设备的平均性能要好于安卓;
  • iOS 小程序和微信共用进程,而 Android 上小程序运行在独立进程,需要额外的进程创建和一些基础模块的初始化流程;
  • iOS 上需要使用系统提供的 WebView 和 JavaScript Core,初始化开销几乎可以忽略;
  • 安卓 UI 和系统组件的创建的开销远高于 iOS。