node.js实现BigPipe详解(nodejs bff)

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BigPipe 是 Facebook 开发的优化网页加载速度的技术。网上几乎没有用 node.js 实现的文章，实际上，不止于 node.js，BigPipe 用其他语言的实现在网上都很少见。以至于这技术出现很久以后，我还以为就是整个网页的框架先发送完毕后，用另一个或几个 ajax 请求再请求页面内的模块。直到不久前，我才了解到原来 BigPipe 的核心概念就是只用一个 HTTP 请求，只是页面元素不按顺序发送而已。

了解了这个核心概念就好办了，得益于 node.js 的异步特性，很容易就可以用 node.js 实现 BigPipe。本文会一步一步详尽地用例子来说明 BigPipe 技术的起因和一个基于 node.js 的简单实现。

我会用 express 来演示，简单起见，我们选用 jade 作为模版引擎，并且我们不使用引擎的子模版（partial）特性，而是以子模版渲染完成以后的 HTML 作为父模版的数据。

先建一个 nodejs-bigpipe 的文件夹，写一个 package.json 文件如下：

运行 npm install 安装这三个库，consolidate 是用来方便调用 jade 的。

先做个最简单的尝试，两个文件：

app.js:

views/layout.jade

效果如下：

接下来我们把两个 section 模版放到两个不同的模版文件里：

views/s1.jade:

views/s2.jade:

在 layout.jade 的 style 里增加一些样式

将 app.js 的 app.use() 部分更改为：

之前我们说“以子模版渲染完成以后的 HTML 作为父模版的数据”，指的就是这样，temp.s1 和 temp.s2 两个方法会生成 s1.jade 和 s2.jade 两个文件的 HTML 代码，然后把这两段代码作为 layout.jade 里面 s1、s2 两个变量的值。

现在页面看起来是这样子：

一般来说，两个 section 的数据是分别获取的——不管是通过查询数据库还是 RESTful 请求，我们用两个函数来模拟这样的异步操作。

这样一来，app.use() 里的逻辑就会比较复杂了，最简单的处理方式是：

这样也可以得到我们想要的结果，但是这样的话，要足足 8 秒才会返回。

其实实现逻辑可以看出 getData.d2 是在 getData.d1 的结果返回后才开始调用，而它们两者并没有这样的依赖关系。我们可以用如 async 之类的处理 JavaScript 异步调用的库来解决这样的问题，不过我们这里就简单手写吧：

这样就只需 5 秒。

在接下来的优化之前，我们加入 jquery 库并把 css 样式放到外部文件，顺便，把之后我们会用到的浏览器端使用 jade 模板所需要的 runtime.js 文件也加入进来，在包含 app.js 的目录下运行：

并且把 layout.jade 中的 style 标签里的代码拿出来放到 static/style.css 里，然后把 head 标签改为：

在 app.js 里，我们把它们两者的下载速度都模拟为两秒，在app.use(function (req, res) {之前加入：

受外部静态文件的影响，我们的页面现在的加载时间为 7 秒左右。

如果我们一收到 HTTP 请求就把 head 部分返回，然后两个 section 等到异步操作结束后再返回，这是利用了 HTTP 的分块传输编码机制。在 node.js 里面只要使用 res.write() 方法就会自动加上 Transfer-Encoding: chunked 这个 header 了。这样就能在浏览器加载静态文件的同时，node 服务器这边等待异步调用的结果了，我们先删除 layout.jade 中的这 section 这两行：

因此我们在 res.render() 里也不用给 { s1: …, s2: … } 这个对象，并且因为 res.render() 默认会调用 res.end()，我们需要手动设置 render 完成后的回调函数，在里面用 res.write() 方法。layout.jade 的内容也不必在 writeResult() 这个回调函数里面，我们可以在收到这个请求时就返回，注意我们手动添加了 content-type 这个 header：

现在最终加载速度又回到大概 5 秒左右了。实际运行中浏览器先收到 head 部分代码，就去加载三个静态文件，这需要两秒时间，然后到第三秒，出现 Partial 1 部分，第 5 秒出现 Partial 2 部分，网页加载结束。就不给截图了，截图效果和前面 5 秒的截图一样。

但是要注意能实现这个效果是因为 getData.d1 比 getData.d2 快，也就是说，先返回网页中的哪个区块取决于背后的接口异步调用结果谁先返回，如果我们把 getData.d1 改成 8 秒返回，那就会先返回 Partial 2 部分，s1 和 s2 的顺序对调，最终网页的结果就和我们的预期不符了。

这个问题最终将我们引导到 BigPipe 上来，BigPipe 就是能让网页各部分的显示顺序与数据的传输顺序解耦的技术。

其基本思路就是，首先传输整个网页大体的框架，需要稍后传输的部分用空 div（或其他标签）表示：

然后将返回的数据用 JavaScript 写入

s2 的处理与此类似。这时你会看到，请求网页的第二秒，出现两个空白虚线框，第五秒，出现 Partial 2 部分，第八秒，出现 Partial 1 部分，网页请求完成。

至此，我们就完成了一个最简单的 BigPipe 技术实现的网页。

需要注意的是，要写入的网页片段有 script 标签的情况，如将 s1.jade 改为：

然后刷新网页，会发现这句 alert 没有执行，而且网页会有错误。查看源代码，知道是因为 <script> 里面的字符串出现 </script> 而导致的错误，只要将其替换为 </script> 即可

以上我们便说明了 BigPipe 的原理和用 node.js 实现 BigPipe 的基本方法。而在实际中应该怎样运用呢？下面提供一个简单的方法，仅供抛砖引玉，代码如下：

还要在 layout.jade 把两个 section 添加回来：

这里的思路是，需要 pipe 的内容先用一个 span 标签占位，异步获取数据并渲染完成相应的 HTML 代码后再输出给浏览器，用 jQuery 的 replaceWith 方法把占位的 span 元素替换掉。

本文的代码在 ，我把每一步做成一个 commit 了，希望你 clone 到本地实际运行并 hack 一下看看。因为后面几步涉及到加载顺序了，确实要自己打开浏览器才能体验到而无法从截图上看到（其实应该可以用 gif 动画实现，但是我懒得做了）。

关于 BigPipe 的实践还有很大的优化空间，比如说，要 pipe 的内容最好设置一个触发的时间值，如果异步调用的数据很快返回，就不需要用 BigPipe，直接生成网页送出即可，可以等到数据请求超过一定时间才用 BigPipe。使用 BigPipe 相比 ajax 既节省了浏览器到 node.js 服务器的请求数，又节省了 node.js 服务器到数据源的请求数。不过具体的优化和实践方法，等到雪球网用上 BigPipe 以后再分享吧。

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