WebView缓存机制
一 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。
二 WebView存在的性能问题
- Android WebView 里 H5 页面加载速度慢
- 耗费流量
2.1 H5 页面加载速度慢
2.1.1 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。
2.1.2 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
1.HTML 主 URL 自身的请求；
2.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。
2.2 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
2.3 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。
三 解决方案
针对上述Android WebView的性能问题，我提出了3种解决方案：
- 前端H5的缓存机制（WebView 自带）
- 资源预加载
- 资源拦截
3.1 前端H5的缓存机制
-
定义
缓存，即离线存储
1.这意味着 H5网页 加载后会存储在缓存区域，在无网络连接时也可访问
2.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
3.Android WebView除了新的File System缓存机制还不支持，其他都支持。
-
作用
1.离线浏览：用户可在没有网络连接时进行H5页面访问
2.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 前端H5的缓存机制 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
3.1.1 缓存机制
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。
3.1.1.1 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
1.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。
2.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
3.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。
4.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
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。
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
Android 4.4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
3.1.1.2 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()
3.1.1.3. 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
3.1.1.4 Dom Storage 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
3.1.1.5. 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。
3.1.1.6 . File System
a. 原理
- 为 H5页面的数据 提供一个虚拟的文件系统
1.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
2.虚拟的文件系统是运行在沙盒中
3.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
1.临时的存储空间：由浏览器自动分配，但可能被浏览器回收
2.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
3.1.2 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
// 设置参数即可
WebView.getSettings().setCacheMode(WebSettings.LOAD_CACHE_ELSE_NETWORK);
3.2 资源预加载
- 定义
提早加载将需使用的H5页面，即 提前构建缓存 - 具体实现
预加载WebView对象 & 预加载H5资源
3.2.1 预加载WebView对象
- 此处主要分为2方面：首次使用的WebView对象 & 后续使用的WebView对象
3.2.2 预加载H5资源
- 原理
1.在应用启动、初始化第一个WebView对象时，直接开始网络请求加载H5页面
2.后续需打开这些H5页面时就直接从该本地对象中获取
a. 从而 事先加载常用的H5页面资源（加载后就有缓存了）
b. 此方法虽然不能减小WebView初始化时间，但数据请求和WebView初始化可以并行进行，总体的页面加载时间就缩短了；缩短总体的页面加载时间：
- 具体实现
在Android 的BaseApplication里初始化一个WebView对象（用于加载常用的H5页面资源）；当需使用这些页面时再从BaseApplication里取过来直接使用
3.2.3 应用场景
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
3.3 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。
3.3.1 需求场景
3.3.2 实现步骤
- 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
3.3.3 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);
}
});
}
3.3.4 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
Manifest.xml
<uses-permission android:name="android.permission.INTERNET"/>
activity_main.xml
<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>
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);
}
});
}
}
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
1.没有改变前端H5的任何代码，不需要为 APP 做定制化的东西
2.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