AMP，来自 Google 的移动页面优化方案 - 哈喽比特

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更新：本站正文页已于 2017-03-08 上线 AMP 版，将 URL 中的 /post/ 改为 /amp/post/ 即可。例如这是本文的 AMP 版：https://imququ.com/amp/post/amp-project.html。

Web 性能优化（Web Performance Optimization，WPO）是一个老生常谈的话题，我也写过很多关于「性能优化」的文章。最近 Google 某个团队推出了一项名为 Accelerated Mobile Pages（AMP）的技术，号称能大大加快移动端页面呈现速度，提高整体体验。本文就带大家认识一下这项新技术。

AMP 介绍

Accelerated Mobile Pages（官网、GitHub），直译成中文是「加速的移动页面」的意思。根据官方说明，AMP 在 Speed Index（首屏展现时间平均值）测试中，性能有 15% ~ 85% 的提升，测试是在模拟 3G 网络环境并模拟 Nexus 5 的条件下完成（详情）。

AMP 如何让页面性能大幅提升暂且搁置一边，先来看看它是什么。根据官网文档得知，AMP 主要由 AMP HTML、AMP Runtime 以及 AMP Components 三部分组成。

AMP HTML

AMP HTML 是 HTML 的子集，在 AMP HTML 中只允许使用有限的标签。例如 <body>、<article> 这些标签可以直接使用，没有任何限制；有些标签允许有限制的使用，例如 <meta> 标签不能使用 http-equiv 属性；而像 <img>、<audio> 这样的标签需要替换为 <amp-img>、<amp-audio> 等 AMP Components；更多的标签如 <frame>、<form> 不允许使用。

完整说明可以查看官网的创建 AMP HTML 页面。以下是该文档中的 AMP HTML 示例：


<!doctype html>

    <html amp lang="en">
      <head>
        <meta charset="utf-8">
        <script async src="https://cdn.ampproject.org/v0.js"></script>
        <title>Hello, AMPs</title>
        <link rel="canonical" href="http://example.ampproject.org/article-metadata.html" />
        <meta name="viewport" content="width=device-width,minimum-scale=1,initial-scale=1">
        <script type="application/ld+json">
          {
            "@context": "http://schema.org",
            "@type": "NewsArticle",
            "headline": "Open-source framework for publishing content",
            "datePublished": "2015-10-07T12:02:41Z",
            "image": [
              "logo.jpg"
            ]
          }
        </script>
        <style amp-boilerplate>body{-webkit-animation:-amp-start 8s steps(1,end) 0s 1 normal both;-moz-animation:-amp-start 8s steps(1,end) 0s 1 normal both;-ms-animation:-amp-start 8s steps(1,end) 0s 1 normal both;animation:-amp-start 8s steps(1,end) 0s 1 normal both}@-webkit-keyframes -amp-start{from{visibility:hidden}to{visibility:visible}}@-moz-keyframes -amp-start{from{visibility:hidden}to{visibility:visible}}@-ms-keyframes -amp-start{from{visibility:hidden}to{visibility:visible}}@-o-keyframes -amp-start{from{visibility:hidden}to{visibility:visible}}@keyframes -amp-start{from{visibility:hidden}to{visibility:visible}}</style><noscript><style amp-boilerplate>body{-webkit-animation:none;-moz-animation:none;-ms-animation:none;animation:none}</style></noscript>
      </head>
      <body>
        <h1>Welcome to the mobile web</h1>
      </body>
    </html>

可以看出，AMP HTML 与普通 HTML 并没有什么太大区别，将上面这段代码保存为 .html 文件，在浏览器中可以正常运行。下面简单列举一些格式上的要求：

DTD 必须是： <!doctype html>；
顶层标签必须包含 AMP 属性，如：<html ⚡> 或 <html amp>（让其他程序能方便地识别出这是 AMP HTML）；
必须在 HEAD 区域中放置 <link rel="canonical" href="$SOME_URL" /> 标签，用来指定该文档普通版本的 URL；如果只有一个版本，使用当前 URL 即可（告诉搜索引擎，这是同一个页面不同的版本，否则可能会被判作弊）；
必须将 <meta charset="utf-8"> 放置在 HEAD 区域最开始的位置（实际上，普通 HTML 也应该这么做）；
必须在 HEAD 区域包含这个 ViewPort：<meta name="viewport" content="width=device-width,initial-scale=1,minimum-scale=1,maximum-scale=1,user-scalable=no,minimal-ui">；
必须将 <script async src="https://cdn.ampproject.org/v0.js"></script> 作为 HEAD 区域最后的元素；
必须在 HEAD 区域包含以下代码：<style>body {opacity: 0}</style><noscript><style>body {opacity: 1}</style></noscript>；

AMP Runtime

在上面的 AMP HTML 代码中，HEAD 区域最后外链引入的 JS 就是 AMP Runtime。AMP Runtime 提供对自定义元素（Custom Elements）的支持，负责协调资源的加载时机和优先级，以及提供验证器等调试功能。

访问 AMP HTML 时，在 URL 最后追加 #development=1 会开启开发者模式。这时 AMP Runtime 会自动加载验证器，并在控制台显示本页不符合 AMP 规范的位置信息。

AMP Components

AMP Components 是使用浏览器自定义元素（Custom Elements）实现的组件，用来替换 HTML 中默认的 <img> 和 <video> 等标签，用来实现对资源的自定义加载策略；它也用于实现一些复杂的交互效果，如图片轮播。AMP Components 分为两类：

1）内置组件，包括：amp-img、amp-audio、amp-anim、amp-ad、amp-pixel、amp-video，在 AMP HTML 引入了 AMP Runtime 之后，这些内置组件就可以直接使用。

2）扩展组件，包括：amp-carousel、amp-lightbox、amp-iframe、amp-instagram、amp-twitter、amp- youtube。要使用扩展组件，需要在 AMP HTML 中引入该组件对应的文件。例如要使用 amp-carousel 就必须引入以下文件（必须要有 async 和 custom-element 属性）：


<script async custom-element="amp-carousel" src="https://cdn.ampproject.org/v0
/amp-carousel-0.1.js"></script>

这里有一个按照 AMP HTML 规范编写的页面，大家可以直接用浏览器打开查看：AMP 示例（注：为了保证国内打开速度，我把 AMP JS 托管在了本地，实际上这么做并不符合规范）。

AMP 剖析

定位：解决单一问题

经过前面对 AMP 的介绍，你一定会感到奇怪，为什么 AMP HTML 有那么多限制和约束，这样阉割后的 HTML 还有什么适用场景。实际上，AMP 只关注于一件事 ---- 提高静态页面的性能。

这个「静态」并不是指没有服务端参与的页面，而是指没有复杂交互、以内容展现为主的资源页，典型例子就是新闻详情页。现在的网站类型很多，游戏类、视频类、电商类等等，每一类网站都有着自己的特点，优化策略也各不相同，用一种方案去解决所有问题不切实际。所以 AMP 项目将关注点放在了更容易优化且效果最明显的内容型页面。

选型：纯 web 技术方案

Web 优化有很多种方案，每种方案都有自己的适用范围。有些收益很高的优化手段，存在这样那样的限制：例如针对具体业务逻辑所做的优化，很难通用化；部署 Google 的 PageSpeed 模块等服务端优化方案，使用成本很高；借助客户端所做的优化，如现在广为流行的移动端 WebView 容器加速方案，优化效果局限在指定 APP 内，甚至还会导致使用通用浏览器访问速度更慢（这个话题很有意思，有机会以后再讨论）。

以内容为主的新闻详情页，大部分性能消耗在图片、视频等媒体资源以及第三方功能如广告、社会化组件的加载上。将这些内容替换为 AMP Components，避免资源默认被加载，再用 AMP Runtime 统一协调和管理，确实是一个通用化、低使用成本且能让所有浏览器受益的折中方案。而且，AMP 方案不依赖任何特定的服务端或客户端，可以将页面直接托管在 CDN，进一步提高用户访问速度。

实现：资源调度与控制

浏览器对不同资源加载和预加载有自己的策略，对于预加载，我们有一些控制权，但总的看来这一块对于开发者来说还是很不可控。例如浏览器默认会并行加载多张图片，但在屏幕小、网速慢、性能差的手机上，串行由上到下加载图片很可能体验更好。

移动设备在网络、CPU、内存等方面与 PC 差距很大，很多 PC 上可以忽略的问题，在移动端不得不重视起来。例如我们都知道图片是异步加载的，页面触发 DOMContentLoaded 事件并不需要等图片加载完，但在移动端，大量图片加载带来性能开销却会大幅延后 DOMContentLoaded 时机。以下是我们在某个移动产品中，将图片进行延迟加载处理后的 DOMContentLoaded 时间对比统计，可以看到明显的变化：

dom ready time

将图片、视频等标签和第三方功能换成 AMP Components 后，AMP Runtime 可以自动处理延迟加载、按需加载等逻辑，确保页面首屏性能。为了避免延迟加载的资源引发页面抖动，开发者必须给每个 AMP Components 都设置高宽属性，每个 Components 都支持多种 layout 布局，在 responsive 布局下，组件会根据初始高宽比例自动调整大小。

另外，一些资源非常消耗性能，例如 gif 和 video，AMP Runtime 可以在它们处于不可见时销毁元素，释放资源。总之，使用了 AMP 方案，相当于将页面资源托管给了 AMP Runtime 管理，一次修改就可以坐享后续所有策略升级带来的性能提升。

观点：很有借鉴意义

本文到这里，差不多快要结束了。经过上面的介绍，大家对 AMP 项目应该有了一定的认识。最后谈谈我的看法：

AMP 项目对书写代码设置了大量限制，例如所有资源只能托管给 AMP Runtime 加载；不允许使用 AMP Runtime、AMP Components 之外的 JS；不允许使用 inline JS；只能使用有限的 inline CSS 样式；JS 和 Web Font 必须使用指定的 CDN 等等，这都是为后面的优化策略做准备。整体原理并不复杂，难点是配套设施的建立，以及如何说服网站主改造代码。不过，Google 后续很可能对使用了 AMP 的页面提权，这样一来大家就有动力了。

符合 AMP 规范的页面不会比由 WPO 专家优化后的页面更快，它是一个通用化的技术，肯定包含很多业务用不上的代码逻辑，也有很多优化手段它无法提供。但对于不知道如何 WPO 的网站来说，使用 AMP 则是一个非常不错的选择。

不过，我认为 AMP 很难直接用在国内项目中。首先，前面说过，AMP Runtime、Components 必须从 cdn.ampproject.org 加载；Web Font 必须从 fonts.googleapis.com 加载。这样做的出发点是为了更可控，以及更好的在各网站之间共享缓存，但是这些域名在国内很难访问甚至直接被墙。其次，从目前 AMP 目前已有的扩展组件来看，instagram、twitter、youtube 这类国外媒体常用的服务在国内都无法使用，内置的 ad 组件也不符合国情。

但是，AMP 项目对我们进行移动 Web 优化仍然很有借鉴意义。实际上，控制资源加载、处理响应式元素避免页面抖动、主动释放资源等策略，我们在项目中都有自己的尝试与经验，但我们的方案要么过分依赖服务端，要么没有抽象成通用模式，导致无法推广到更多产品，这些都是后续可以努力的方向，而 AMP 规范和代码实现，将会是最好的参考资料。