利用懒加载和代码分割优化Angular性能

理解 Angular 中的懒加载

懒加载的概念

在前端开发中，懒加载是一种至关重要的性能优化策略。简单来说，懒加载就是在需要的时候才加载特定的模块或组件，而不是在应用启动时就一次性加载所有内容。想象一下，你开发了一个大型的 Angular 应用，包含众多功能模块，如用户管理、订单处理、数据分析等。如果所有这些模块在应用启动时就被加载，用户在等待应用初始化的过程中可能会经历较长的延迟，特别是在网络状况不佳或者设备性能有限的情况下。

懒加载改变了这种状况，它允许我们将应用拆分成多个较小的部分，只有当用户实际访问到某个特定功能时，对应的模块才会被加载到浏览器中。这不仅显著加快了应用的初始加载速度，还减少了初始加载时的网络流量，为用户提供了更加流畅的体验。

Angular 中懒加载的工作原理

在 Angular 中，懒加载是通过路由机制来实现的。Angular 的路由模块提供了一种声明式的方式来定义应用的导航结构。当我们配置路由时，可以指定某些路由对应的模块为懒加载模块。

Angular 使用loadChildren属性来实现懒加载。例如，假设我们有一个AdminModule，它包含与管理员相关的功能。我们可以这样配置路由以实现懒加载：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'admin',
    loadChildren: () => import('./admin/admin.module').then(m => m.AdminModule)
  }
];

在这个例子中，loadChildren属性的值是一个函数，该函数使用动态import()语法。这种语法是 ECMAScript 2020 引入的，它允许我们动态地导入 JavaScript 模块。当用户导航到/admin路径时，Angular 会调用这个函数，从而动态地加载AdminModule。

懒加载对性能的影响

加快初始加载速度：应用启动时，只加载必要的核心模块，减少了初始加载的代码量，使得应用能够更快地呈现在用户面前。
减少网络流量：用户未访问到的模块不会被加载，节省了网络带宽，特别是对于移动设备用户或者在网络环境较差的情况下，这一点尤为重要。
提高应用的可维护性：将应用拆分成多个懒加载模块，每个模块专注于特定的功能，使得代码结构更加清晰，易于维护和扩展。

代码分割与懒加载的关系

什么是代码分割

代码分割是一种将代码库拆分成多个较小部分的技术，这些部分可以按需加载。它与懒加载密切相关，实际上，懒加载是实现代码分割的一种方式。通过代码分割，我们可以将应用的代码按照功能、路由或者其他逻辑单元进行划分，每个部分可以独立加载。

在 Angular 中，代码分割主要通过 Webpack 来实现。Webpack 是一个流行的 JavaScript 模块打包工具，Angular CLI 内部使用 Webpack 来构建和优化应用。Webpack 能够分析应用的依赖关系，并将代码分割成多个块（chunks），这些块可以根据需要在运行时加载。

为什么要进行代码分割

优化加载性能：如同懒加载一样，代码分割减少了初始加载的代码量，提高了应用的加载速度。较小的代码块可以更快地传输和解析，特别是在网络延迟较高的情况下。
提高缓存效率：当代码被分割成多个块时，每个块可以独立缓存。如果某个块没有发生变化，浏览器可以直接从缓存中加载，而不需要重新下载整个应用代码。
便于代码管理：将代码按照功能模块进行分割，使得代码结构更加清晰，不同团队成员可以独立开发和维护不同的模块，提高开发效率。

代码分割在 Angular 中的实现方式

基于路由的代码分割：这是最常见的代码分割方式，通过在路由配置中使用loadChildren实现懒加载，Webpack 会自动将懒加载的模块分割成单独的代码块。例如，我们前面提到的AdminModule的懒加载配置，Webpack 会将AdminModule及其相关的代码打包成一个单独的文件，只有在用户访问/admin路径时才会加载。
手动代码分割：在某些情况下，我们可能需要手动对代码进行分割，而不仅仅依赖于路由。Angular 支持使用webpack.optimize.SplitChunksPlugin来手动配置代码分割。例如，我们可以将一些通用的库或者频繁使用的组件提取到单独的代码块中，以便更好地利用缓存。

module.exports = {
  optimization: {
    splitChunks: {
      chunks: 'all'
    }
  }
};

在这个配置中，splitChunks.chunks: 'all'表示所有类型的块（包括初始块、异步块等）都将被考虑进行代码分割。Webpack 会自动分析应用的依赖关系，将重复的模块提取到单独的块中。

深入探究 Angular 懒加载的配置与优化

懒加载模块的路由配置细节

延迟加载的时机控制：在 Angular 中，懒加载模块的加载时机与路由导航紧密相关。当用户在应用中进行导航操作，触发与懒加载模块相关的路由时，对应的模块才会被加载。例如，我们有一个包含用户资料查看和编辑功能的UserModule，其路由配置如下：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'user',
    children: [
      {
        path: ':id',
        loadChildren: () => import('./user/user.module').then(m => m.UserModule)
      }
    ]
  }
];

在这个例子中，只有当用户导航到类似于/user/123这样的路径时，UserModule才会被加载。这就要求我们在设计路由结构时，要充分考虑用户的操作流程，合理安排懒加载模块的路由位置，以确保在用户真正需要某个功能时才进行加载，避免过早或过晚加载导致的性能问题。 2. 嵌套懒加载模块：Angular 支持嵌套懒加载模块，这在构建复杂应用结构时非常有用。例如，一个电商应用可能有一个ProductModule，它包含了产品列表、产品详情等功能。而在产品详情页面中，又可能有一个ReviewModule用于展示和提交产品评论。我们可以这样配置路由：

const productRoutes: Routes = [
  {
    path: 'product/:id',
    loadChildren: () => import('./product/product.module').then(m => m.ProductModule),
    children: [
      {
        path:'reviews',
        loadChildren: () => import('./product/review/review.module').then(m => m.ReviewModule)
      }
    ]
  }
];

这样，ReviewModule只有在用户进入产品详情页面并访问评论相关路径时才会被加载，进一步优化了加载性能。但需要注意的是，嵌套懒加载模块的层级不宜过深，否则可能会增加路由配置的复杂性，导致维护困难。

懒加载模块的预加载策略

预加载的概念与作用：虽然懒加载在减少初始加载代码量方面效果显著，但有时我们可能希望某些懒加载模块在应用空闲时提前加载，以提高用户后续访问这些模块时的响应速度。这就是预加载策略的作用。Angular 提供了预加载策略机制，允许我们控制哪些懒加载模块需要在应用启动后尽快加载。
内置预加载策略：Angular 内置了两种预加载策略：NoPreloading和PreloadAllModules。NoPreloading是默认策略，它表示不进行任何预加载，所有懒加载模块都在用户导航到相关路由时才加载。而PreloadAllModules策略则会在应用启动后，尽快加载所有懒加载模块。例如，我们可以在AppModule的providers数组中配置预加载策略：

@NgModule({
  providers: [
    { provide: PreloadingStrategy, useClass: PreloadAllModules }
  ]
})
export class AppModule {}

这种配置会使得应用在启动后，立即开始加载所有懒加载模块。虽然这会增加应用启动时的一些开销，但对于那些希望用户在后续操作中几乎无延迟地访问各个功能模块的应用来说，是一个不错的选择。 3. 自定义预加载策略：除了内置的预加载策略，我们还可以根据应用的具体需求自定义预加载策略。例如，我们可能只想预加载某些特定的懒加载模块，或者根据网络状况、用户行为等因素来决定是否预加载。下面是一个简单的自定义预加载策略示例：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { PreloadingStrategy, Route } from '@angular/router';
import { Observable, of } from 'rxjs';

@Injectable()
export class CustomPreloadingStrategy implements PreloadingStrategy {
  preload(route: Route, load: () => Observable<any>): Observable<any> {
    if (route.data && route.data.preload) {
      return load();
    }
    return of(null);
  }
}

在这个示例中，我们通过检查路由的data属性中的preload字段来决定是否预加载该路由对应的懒加载模块。如果preload为true，则执行预加载；否则，不进行预加载。然后我们可以在路由配置中使用这个自定义策略：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'feature1',
    loadChildren: () => import('./feature1/feature1.module').then(m => m.Feature1Module),
    data: { preload: true }
  },
  {
    path: 'feature2',
    loadChildren: () => import('./feature2/feature2.module').then(m => m.Feature2Module),
    data: { preload: false }
  }
];

这样，Feature1Module会在应用启动后根据自定义策略进行预加载，而Feature2Module则会在用户导航到相关路由时才加载。

懒加载与模块依赖优化

减少模块间不必要的依赖：在设计懒加载模块时，要尽量减少模块之间不必要的依赖关系。过多的依赖会导致模块的加载体积增大，影响加载性能。例如，如果一个DashboardModule只需要展示一些统计数据，而不需要与用户认证模块进行频繁交互，那么就不应该在DashboardModule中引入用户认证模块的依赖。通过合理设计模块的功能边界，确保每个模块只依赖于其真正需要的其他模块。
共享模块的合理使用：对于一些通用的功能，如工具函数、UI 组件等，可以将它们提取到共享模块中。共享模块可以被多个懒加载模块复用，避免了代码的重复。例如，我们有一个SharedModule，它包含了一些常用的表单组件和验证函数。多个懒加载模块，如UserModule和OrderModule，都可以依赖这个SharedModule。但需要注意的是，共享模块也不宜过大，否则会影响到所有依赖它的模块的加载性能。我们可以进一步对共享模块进行细分，根据功能的相关性将其拆分成更小的子模块。
Tree - shaking 技术的应用：Tree - shaking 是一种消除未使用代码的技术，在 Angular 应用中，Webpack 会自动进行 Tree - shaking。当我们使用 ES6 模块语法（import和export）时，Webpack 可以分析模块的导入和导出关系，只打包应用中实际使用到的代码。例如，如果一个懒加载模块中引入了一个大型库，但只使用了其中的一小部分功能，Webpack 会通过 Tree - shaking 技术，只将应用实际使用的部分代码打包到该模块中，从而减少模块的体积。为了更好地利用 Tree - shaking，我们应该尽量使用 ES6 模块的默认导出和命名导出，避免使用 CommonJS 模块语法（require和module.exports），因为 CommonJS 模块语法在静态分析时存在一定的局限性，不利于 Tree - shaking 的实施。

代码示例与实践

基本懒加载模块的创建与配置

创建懒加载模块：首先，我们使用 Angular CLI 创建一个新的懒加载模块。假设我们要创建一个BlogModule用于展示博客文章，在终端中执行以下命令：

ng generate module blog --routing

这会创建一个BlogModule及其对应的路由模块BlogRoutingModule。 2. 配置路由实现懒加载：打开app - routing.module.ts文件，添加如下路由配置：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'blog',
    loadChildren: () => import('./blog/blog.module').then(m => m.BlogModule)
  }
];

在BlogModule中添加组件：我们再创建一些组件来展示博客文章列表和文章详情。执行以下命令创建组件：

ng generate component blog/blog - list
ng generate component blog/blog - detail

然后在BlogModule的declarations数组中注册这些组件，并在BlogRoutingModule中配置相应的路由：

const blogRoutes: Routes = [
  {
    path: '',
    component: BlogListComponent
  },
  {
    path: ':id',
    component: BlogDetailComponent
  }
];

这样，当用户导航到/blog路径时，BlogModule会被懒加载，用户可以看到博客文章列表，点击文章链接可以查看文章详情。

嵌套懒加载模块的示例

创建嵌套结构：假设我们在BlogModule中添加一个评论功能，需要创建一个嵌套的CommentModule。首先创建CommentModule及其路由：

ng generate module blog/comment --routing

配置嵌套路由：在BlogRoutingModule中添加如下配置：

const blogRoutes: Routes = [
  {
    path: '',
    component: BlogListComponent
  },
  {
    path: ':id',
    component: BlogDetailComponent,
    children: [
      {
        path: 'comments',
        loadChildren: () => import('./comment/comment.module').then(m => m.CommentModule)
      }
    ]
  }
];

在CommentModule中添加组件：创建CommentListComponent和CommentFormComponent来展示评论列表和提交评论表单：

ng generate component blog/comment/comment - list
ng generate component blog/comment/comment - form

并在CommentModule和CommentRoutingModule中进行相应的配置。这样，只有当用户进入博客文章详情页并访问/comments路径时，CommentModule才会被懒加载。

自定义预加载策略的实现

创建自定义预加载策略类：在src/app目录下创建一个custom - preloading - strategy.ts文件，内容如下：

import { Injectable } from '@angular/core';
import { PreloadingStrategy, Route } from '@angular/router';
import { Observable, of } from 'rxjs';

@Injectable()
export class CustomPreloadingStrategy implements PreloadingStrategy {
  preload(route: Route, load: () => Observable<any>): Observable<any> {
    if (route.data && route.data.preload) {
      return load();
    }
    return of(null);
  }
}

在AppModule中配置自定义策略：在app.module.ts的providers数组中添加如下配置：

@NgModule({
  providers: [
    { provide: PreloadingStrategy, useClass: CustomPreloadingStrategy }
  ]
})
export class AppModule {}

在路由中使用自定义策略：在app - routing.module.ts的路由配置中，为需要预加载的路由添加preload属性：

const routes: Routes = [
  {
    path: 'feature1',
    loadChildren: () => import('./feature1/feature1.module').then(m => m.Feature1Module),
    data: { preload: true }
  },
  {
    path: 'feature2',
    loadChildren: () => import('./feature2/feature2.module').then(m => m.Feature2Module),
    data: { preload: false }
  }
];

通过以上步骤，我们实现了一个自定义预加载策略，只有标记了preload: true的懒加载模块才会在应用启动后进行预加载。

代码分割与懒加载结合优化实践

手动代码分割配置：假设我们有一个SharedModule，其中包含一些通用的 UI 组件和工具函数，我们希望将其拆分成更小的模块以提高加载性能。首先，在webpack.extra.js文件（如果没有则创建）中添加如下配置：

const path = require('path');

module.exports = {
  optimization: {
    splitChunks: {
      cacheGroups: {
        shared: {
          name:'shared',
          chunks: 'all',
          minChunks: 2
        }
      }
    }
  }
};

在这个配置中，cacheGroups.shared表示创建一个名为shared的缓存组，chunks: 'all'表示所有类型的块都参与分割，minChunks: 2表示至少被两个模块引用的模块才会被提取到shared块中。 2. 在 Angular CLI 中使用自定义 Webpack 配置：打开angular.json文件，在architect下添加如下配置：

{
  "builder": "@angular - webpack:browser",
  "options": {
    "customWebpackConfig": {
      "path": "./webpack.extra.js"
    },
    // 其他原有配置...
  }
}

这样，Webpack 会根据我们的配置将共享模块提取到单独的代码块中，与懒加载模块结合使用，进一步优化应用的加载性能。例如，当多个懒加载模块都依赖SharedModule中的某些组件时，这些组件会被提取到shared块中，在应用启动时可以提前加载，提高后续懒加载模块的加载速度。

通过以上代码示例和实践，我们可以更深入地理解和应用 Angular 中的懒加载和代码分割技术，从而优化应用的性能，提升用户体验。在实际项目中，需要根据应用的具体需求和特点，灵活运用这些技术，不断进行性能调优。同时，要注意随着应用的发展和功能的增加，持续关注性能指标，及时调整懒加载和代码分割的策略，确保应用始终保持良好的性能表现。