Web应用开发中的几个问题

　Introduction

　　由于Ajax技术在Gmail中的成功应用和高性能的V8引擎的推出使得编写Web应用变得流行起来，使用前端技术也可以编写具有复杂交互的应用。相对于native应用，Web应用具有如下优点：

跨平台，开发和维护成本低；
升级和发布方便，没有版本的概念，随时随地发布，用户没有感知，不需要安装；
响应式设计(Responsive Design)使得Web应用可以跨平台，同一份代码自适应各种屏幕大小
即使最终不采用Web应用方案，也很适合开发原型

　　当然，Web应用也不是没有缺点。由于不同平台和厂商的浏览器并不完全一样，跨平台也有一些兼容成本。另外，Web应用的性能不如native应用，交互有时候不是很流畅，再加上HTML5的API上的限制，使得有些功能采用Web应用不太合适。由于这些原因，结合两者优点的混合方案变得流行起来（比如微信、手机QQ和手机QQ浏览器中会嵌入一些Web页面）。

　　根据笔者的开发经验，下面总结一些Web应用开发过程中的要面临的几个问题。

　模块化编程

　　模块化编程是编写大规模应用必不可少的一个特性，与其它主流的编程语言相比 Javascript没有对模块提供直接的支持，更不用说维护模块之间的依赖关系，这使得维护Javascript代码变得异常困难，在<script>标签中包含代码的顺序需要人工维护。

　　要支持模块化编程必须解决两个问题：

支持编写模块并为模块命名，防止名字冲突和全局变量的使用；
支持显示指定模块之间的依赖关系，并在程序执行时自动加载依赖的模块。

　　Douglas Crockford在”Javascript: The Good Parts”一书中提出的Module Pattern利用Javascript的闭包技术来模拟模块的概念，防止名字冲突和全局变量的使用。这解决了第一个问题。

var moduleName = function () {
    // Define private variables and functions
    var private = ...

    // Return public interface.
    return {
        foo: ...
    };
}();

　　为了解决第二个问题CommonJS组织定义了 AMD规范方便开发者显示指定模块之间的依赖关系，并在需要时加载依赖的模块。 RequireJS是AMD规范的一个比较流行的实现。

　　首先我们在a.js中定义模块A.

define(function () {
    return {
        color: "black",
        size: 10
    };
});

　　然后定义模块B依赖模块A.

define(["a"], function (A) {
    // ...
});

　　当模块B执行时RequireJS保证模块A已被加载。具体细节可参考RequireJS官方文档。

　脚本加载

　　最简单的脚本加载方式是放在<head>加载。

<head>
  <script src="base.js" type="text/javascript"></script>
  <script src="app.js" type="text/javascript"></script>
</head>

　　其缺点是：

加载和解析是顺序是同步执行的，先下载base.js然后解析和执行，然后再下载 app.js；
加载脚本时还会阻塞对<script>之后的DOM元素的渲染。

　　为了缓解这些问题，现在的普遍做法是将<script>放在<body>的底部。

  <script src="base.js" type="text/javascript"></script>
  <script src="app.js" type="text/javascript"></script>
</body>

　　但并不是所有的脚本都可以放在<body>的底部，比如有些逻辑要在页面渲染时执行，不过大多数脚本没有这样的要求。

　　将脚本放在<body>底部仍然没有解决顺序下载的问题，一些浏览器厂商也意识到了这个问题并开始支持异步下载。HTML5也提供了标准的解决方案：

<script src="base.js" type="text/javascript" async></script>
<script src="app.js" type="text/javascript" async></script>

　　标上async属性的脚本表明你没有在里面使用document.write之类的代码。浏览器将异步下载和执行这些脚本，并且不会组织DOM树的渲染。但是这会导致另一个问题：由于是异步执行，app.js可能在base.js之前执行，如果它们之间有依赖关系这将导致错误。

　　讲到这里从开发者角度来看我们其实需要的是这些特性：

异步下载，不要阻塞DOM的渲染；
按照模块的依赖关系解析和执行脚本。

　　所以脚本的加载其实需要与模块化编程问题结合起来解决。RequireJS不仅记录了模块之间的依赖关系，并且提供了根据依赖关系的按需加载和执行（详情请参考 RequireJS官方文档）。

　　关于脚本加载的更多方案请看这里.

　静态资源文件的部署

　　这里的静态资源文件是指CSS、Javascript和CSS需要的一些图片文件。它们的部署需要考虑两个问题：

下载速度
版本管理

　　静态资源文件的一个特点变化不频繁，且与用户身份无关（即与Cookie无关），因此很适合缓存。另一方面，一旦静态资源文件变化时，浏览器必须从Web服务器下载最新的版本。当发布新版本的Web应用时，并不是所有用户马上就用上新版本，老版本和新版本将会共存，这就涉及到版本匹配问题。老版本的应用需要下载老版本的CSS和 Javascript，新版本的应用需要下载新版本的静态资源。

为了防止版本不一致，每当发布新版本的应用时静态资源文件都需要改名，让旧的 HTML引用旧的静态文件，新的HTML引用新的静态文件。一个常见办法就是在文件名中加时间戳；
为了防止悬挂引用，资源文件应该比HTML先发布。

　　上述方案可以解决版本问题，这样每个静态文件的缓存时间可以设置得任意大，防止重复下载，同时在新版本发布时浏览器将及时更新。

　　为解决下载速度问题，可以考虑以下几个方案：

合并静态文件以免文件数量过多，过多的文件需要更多的连接来下载，浏览器通常对同一个域名的连接数量有限制；
压缩静态文件；为了可读性，CSS和Javascript通常有很多空行、缩进和注释，这些在发布时都可以去掉；
静态文件通常与Cookie没有关系，所以为了减小传输大小和增加缓存命中率（缓存的key需要考虑Cookie），静态文件最好托管在没有Cookie的域名上；

　　最后也是最重要的，要使上述过程自动化。

　MVC编程模型

　　Web应用采用的是事件驱动编程模型，与native应用是一样的，区别仅在于基础设施提供的API不一样。UI编程通常采用MVC设计模式，以流行的 Backbone.js为例包括如下部分：

Model
- 数据的唯一来源
- 负责获取和存储数据
- 可提供缓存机制
- 数据变化时通过事件通知其它对象
View
- 负责渲染
- 监听UI事件和Model事件并重绘UI
- 渲染结果取决于两类数据：Model和UI交互状态
- UI的交互状态通常存在View对象中，有时候为了方便也存在DOM树节点中
- 为了降低渲染成本，尽量减少需要渲染的区域，每次当数据变化时只渲染受影响的区域
Router
- 负责监听URL的变化，并通知相应的View对象渲染页面

　　为了有效地使用MVC，有几个问题需要注意。

　　Model应与View完全隔离

　　Model仅提供数据的访问，不应该依赖View，因此Model不应该知道View的存在。所以 Model不能持有对任何View对象的引用。Model的数据发生变化时只能通过事件通知 View.

　　View在初始化时采用委派方式监听UI事件

　　这里有两个关键点：

在初始化时监听事件var View = Backbone.View.extend({ initialize: function () { this.$el.on(‘click’, ‘#id’, function () { // … }); } });

　　除了一些特殊情况外（请看下文），所有UI事件都应该在View初始化时初始化，防止同一个事件被绑定多次。即使有些事件是动态监听的（有时候需要监听，有时候有不需要监听，比如有些按钮有时候是有效的，有时候又无效），也需要在初始化时监听，然后在事件回调函数里判断是否需要处理。这样逻辑更简单，更容易维护。

采用委派方式监听UI事件

　　关于委派方式监听请参考jQuery文档.

　　上面已强调要在初始化时监听事件，但是初始化时需要监听的DOM节点可能还不存在，所以没法直接绑定事件，只能采用委派方式。不过采用委派方式要求事件可以冒泡。

　　对于那些没法冒泡的事件（比如<img>的load事件）只能在保证其存在的情况下直接绑定，而不一定要在初始化时绑定。

　　复杂的View组织成树形层次结构

　　函数太大了需要拆分成几个子函数。同样，View的逻辑如果过于复杂也应根据页面结构拆成几个子View：

父View通过引用访问子View，但是子View不应该持有父View的引用；
子View只负责自己区域的渲染，其它区域由父View负责渲染；
父View通过函数调用访问子View的功能，子View通过事件与父View通信；
子View之间不能直接通信。

　　其它技巧可查看 Backbone技巧与模式.

　离线应用缓存

　　为使Web应用体验更加流畅，可考虑使用HTML5离线应用缓存，不过有以下几点需要注意：

不要将离线应用缓存与HTTP缓存机制搞混淆，前者是HTML5引入的新特性，与HTTP缓存机制是相互独立并存的；
Cache manifest文件不应被HTTP缓存太久（通过HTTP头Cache-Control控制缓存时间），否则发布新版后浏览器不会及时监测到变化并下载新文件；
在Cache manifest文件的NETWORK节放一个*，否则没有列在这个文件的资源不会被请求；
不适合缓存的请求最好都放在NETWORK节；
如果之前使用过离线应用缓存现在不想再使用了，从<html>删除manifest属性，并发送404响应给manifest文件请求。仅仅删除manifest属性是没有效的。

　线上错误报告

　　Javascript是一个动态语言，许多检查都是在运行时执行的，所以大多数错误只有执行到的时候才能检查到，只能在发布前通过大量测试来发现。即使这样仍可能有少数没有执行到的路径有错误，这只能通过线上错误报告来发现了。

window.onerror = function (errorMsg, fileLoc, linenumber) {
    var s = 'url: ' + document.URL + '\nfile:  ' + fileLoc
        + '\nline number: ' + linenumber
        + '\nmessage: ' + errorMsg;
    Log.error(s);       // 发给服务器统计监控
    console.log(s);
};

　　通常线上的Javascript都是经过了合并和压缩的，上报的文件名和行号基本上没法对应到源代码，对查错帮助不是很大。不过最新版的Chrome支持在onerror的回调函数中获取出错时的栈轨迹：window.event.error.stack.

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