前言: 小程序是一种新的开放能力， 开发者可以快速地开发一个小程序，便可以在微信内被便捷得获取和传播，同时具有出色的使用体验。随着近两年来小程序风口的爆发，越来越多的开发者、企业开始接入小程序，那么在在线教育领域，我们可以通过小程序玩出什么花样呢？本文将介绍腾讯在线教育的小程序矩阵，以及如何进行框架选型设计，工程化探索，性能优化等实践。
一、 腾讯在线教育小程序矩阵
首先介绍下腾讯在线教育下的3个主要业务：
- 面向成人职业化，兴趣化学习的腾讯课堂
- 面向小学，初高中k12领域的企鹅辅导
- 面向少儿英语学习的ABCmouse
每个业务下都有PC Web,客户端,H5,APP这几端，来满足学生的多端上课需求。但由于教育的前身是基于QQ群视频孵化出来的，后续也是围绕QQ生态去搭建产品形态，所以在流量上面，QQ相关的流量占比较多。
我们希望能够通过小程序生态，来为教育业务带来微信端流量的增长，并且优化学生的微信端上课体验，所以我们打造了在线教育的小程序矩阵。
我们通过工具，内容型的小程序，来获取流量。比如腾讯课堂打开小程序，腾讯微课堂，企鹅速算，口语拼读等工具型小程序，并最终转化到平台小程序上。
二、小程序基础架构设计及工程化探索
上面提到的那么多小程序，我们是如何进行框架选型 以及团队在多人协作的开发中，是如何制定统一的开发规范，小程序工程化的探索呢？下面将一一介绍。
框架选型时，我们对小程序几大主流开发框架，taro, wepy, mpvue跟原生开发框架进行了对比。可以看出原生框架在CSS预处理，多端复用，数据管理，自动构建这几块能力对比其他框架是欠缺的。但考虑到以下几点，我们比较倾向于使用原生框架进行开发：
- 小程序的特性更新迭代速度较快，我们希望能最快使用上最新特性，其他第三方框架可能会有迭代滞后到问题
- 我们的多端复用需求较弱
- 对性能调优，问题排查要求较高，希望直接操控原生API
那么以上这些开发上的缺陷，使用原生框架是否可以解决，如何解决呢？
1. CSS预处理
首先来看CSS预处理，我们是期望能够在小程序中使用到CSS预处理，包括嵌套语法，mixin，变量等以及styleLint等工具。经过调研后，我们可以直接使用PostCSS来写样式文件并编译处理成wxss。
并且通过引入插件，可以解决小程序样式开发中的痛点。比如 postcss-url 解决 background-image 不支持本地图片问题，将其变成 base64 格式；通过 postcss-font-base64 插件将字体变成 base64 格式。
2. 数据管理
数据管理方面可以使用westore来接入。
3. 构建
小程序的构建需要完成什么事情呢？小程序开发者工具已经提供了部分能力: ES7/ES6转ES5，NPM包管理，代码分包，组件化，打包合并。我们借助gulp来实现图片压缩以及前面提到的PostCSS编译。
为什么使用gulp而不用更流行的webpack呢，这里补齐的能力主要涉及文件处理比较多，使用gulp开发效率较高，小程序一些官方脚手架也是使用gulp。
最后，我们选择了小程序原生框架作为我们的开发框架。并且补齐了跟其他开发框架对比欠缺的基础能力。当然，这里并非说其他框架不好，具体选择还是需要看具体的业务场景。
4. 目录规范
确定好开发框架后，统一的目录规范也是团队协同开发必须约束的。在引入npm包管理后，我们在小程序的基础目录中，通过新起了一个miniprogram目录来作为小程序代码的根目录。这是由于小程序会对node_modules里面的包打包编译到miniprogram_npm目录，为了避免小程序的node_modules跟其他工程化相关的node_modules混在一起，才新起了一个文件夹来存放小程序工程代码。可以通过修改project.config.js可以配置小程序代码的根目录路径。
5. 编码规范
约束好目录，那么在团队协同开发，如何维护规范化，风格统一的代码，我们希望可以团队成员开发时可以统一代码规范, 提交规范, 风格保持一致。因此，跟我们其他Web项目一样，我们可以使用 eslint，stylelint，commitment，prettier等插件来对我们的代码进行约束，规范。通过git hook来在做提交时的校验检测，不通过则不允许提交。
通过Commitizen以及standard-version来自动化生成统一的版本号以及ChangeLog。会自动将你在本次版本迭代中，提交的规范化log（遵循Angular团队的commit规范： https://github.com/angular/angular.js/blob/master/DEVELOPERS.md#commits )自动生成ChangeLog, 注明是特性发布，bugfix还是breakingChange，以及对应的log信息。后续我们在需要回滚或者回溯某一版本的改动时，就可以一目了然。
我们基于上面的能力以及约束规范，做成统一的脚手架，方便团队在统一的环境下快速开发，并且开源了出去(https://github.com/imweb/generator-imweb-wxapp)。
三、小程序开发实践
介绍完我们的框架选型，工程化探索，接下去分享下在线教育小程序的开发实践经历。
1. 小程序音视频
第一部分是小程序音视频能力相关的实践。腾讯课堂是一个在线学习的平台，那么最核心的就是音视频直播，录播能力。那么在小程序上面，我们如何搭建课堂音视频能力呢？
1）直播场景
我们先来看未接入小程序前，腾讯课堂的直播架构。我们通过老师上行到云上，再实时下行到端上, App学生以及通过WebRTC下行到PC Web学生。对于延迟要求不高的场景，我们可以将直播流旁路转码到CDN，再供用户拉流观看，以节省成本。
这是各端使用的直播协议以及延迟对比，小程序应该采用那种协议，如何接入呢？
揭秘之前，我们先来了解下小程序音视频能力的发展历史。最初，小程序音视频只有原生的video标签。意味着只能支持HLS高延时直播场景。
2017年4月份，腾讯云与小程序达成合作，在小程序上嵌入腾讯云音视频SDK，并封装成了live-pusher,live-player标签,使小程序能够支持更低延迟的直播协议，如：rtmp, http-flv等。
因此，我们可以使用live-player来播放rtmp,http-flv协议的流媒体来播放，降低小程序直播场景上的延迟。
不过目前live-player还存在一些不足:
- 比如全屏按钮不支持，需要自己定义。
- 由于live-player是原生组件，因此需要通过cover-view以及一些hack方式来实现自定义控制条的全屏按钮跟视频窗口显示层级的bug。
- iOS全屏时，bindevent无效 不过小程序后面采用同层渲染的方案，解决了原生组件需要使用cover-view来解决显示层级问题，使用最新版本的基础库即可。
使用live-player大概1-2s的延迟，那么小程序上还有没更低延迟的直播方案呢？
加入你是在腾讯云上面开通了WebRTC后，可以使用webrtc-room去实现小程序上更低延迟的直播。其原理是基于live-player的RTMP，但走的高速专线，不经过CDN，降低了延迟。
(小程序接入课堂音视频的整体架构图)
2）录播场景
介绍完直播接入方案，接着讲下录播。由于版权保护，腾讯课堂录播播放采用了加密HLS。
由于录播对延迟没要求，小程序上面可以直接使用video标签来播放加密hls流。
在Web上，播放加密HLS的流程如下：
1，获取到加密HLS的m3u8地址，传给video; 2，浏览器video底层解析m3u8，发现其带有加密协议标识-EXT-X-KEY，其值是一个获取解密key的接口地址； 3，浏览器会自动发起该请求，发起请求，去获取解密key； 4，浏览器自动发起请求时，会把用户登陆态通过cookie方式带上，业务后台对cookie鉴权后返回解密key，之后浏览器拿到解密key后就可以解密播放了。
但在小程序中，由于小程序是没有cookie的，那么怎么去针对小程序发起的获取解密key请求鉴权呢？
我们通过在获取m3u8文件时，在meu8地址加入加密后的鉴权参数，并加上前缀"voddrm.token."，这样server返回m3u8文件时，会在EXT-X-KEY的请求地址上，将鉴权参数拼接进去。后面发起请求时，业务后台获取到鉴权参数，按照协商好到方式解密，即可获取到用户登陆票据进行判断是否合法用户。之后就按照之前的流程，鉴权通过即返回解密key。
2. 小程序自动化发布
补齐了音视频能力后，我们项目也正常上线。由于平台功能不断增加，小程序也在按照以下流程进行迭代发布。
但是上面流程是存在一些隐藏问题的，特别对于新人，容易因疏忽导致出错，我们也因此导致了一个现网bug。不知道大家能发现不？
揭晓下答案，主要有2个问题：
- 1，多人开发过程，npm包可能存在不同版本，比如登录能力的npm包，有可能会忘记更新最新包。
- 2，构建npm按钮在开发者工具上面入口比较隐蔽，容易导致更新了npm包但是忘记点击构建npm，覆盖了线上的特性 上面操作对于熟悉小程序开发的人来说不容易出错，但对于新人，由于不熟悉，容易疏忽。即使犯错但概率很小，但是也必须解决。
那么我们能否通过自动化工具来帮我们校验检测这些隐患呢？
我们希望在上传发布前，可以进行以下流程的自动检测：
1，代码合并主干检测； 2，node_modules版本检测，必须是大于或者等于当前package.json的版本； 3，自动执行构建npm操作； 4，自动执行上传操作，包括填写版号以及备注信息。
其中1跟2可以通过githook以及npm命令来判断，3跟4涉及到小程序相关到能力调用，是否有暴露相关到接口可以调用呢？
这里小程序开发者工具提供了命令行以及http调用方式（https://developers.weixin.qq.com/miniprogram/dev/devtools/cli.html），可以让你操作项目打开/关闭，代码上传，预览，构建npm, 自动化测试等功能。因此，我们利用这个能力，采用cli调用等方式，实现了构建npm以及自动发布等能力。
具体流程如下：
1，进行是否更新最新主干代码检测； 2，判断是否安装了小程序开发者工具且正常设置到环境变量； 3，进行本地node_modules版本检测； 4，调用构建npm命令； 5，自动获取package.json的版本号作为上传版本，获取git提交log作为备注； 6，调用上传命令进行上传。
自动化发布流程示例
3. 小程序第三方平台
有了以上工具后，我们就可以愉快地进行开发迭代发布了。但随着我们课堂平台小程序的推广，课堂平台的各家机构都想拥有其自己的机构小程序，并且其页面是课堂平台小程序的一个子集。
通过分析后，我们决定通过构建的方式，从平台小程序中拆离出机构小程序代码。通过2份模版配置信息, 通过构建，可以动态生成平台小程序以及机构小程序的app.json。这样进行上传的时候，就只会上传对应的页面。
代码复用的问题解决了，但随着而来还有另外一个问题。需要生成的机构有80多家，有些机构不一定有开发人员，如果帮助机构快速上传发布他们自己的机构小程序呢？
这里引入微信第三方平台的概念(https://open.weixin.qq.com/cgi-bin/showdocument?action=dir_list&t=resource/res_list&verify=1&id=open1489144594_DhNoV&token=&lang=zh_CN)，我们可以往微信开发平台申请成为第三方平台。机构申请完独立的小程序账号后，将其授权给我们腾讯课堂第三方平台。这样我们就可以获取到该机构到代码管理，版本发布到权限。通过上传我们之前构建好到机构小程序模版，再调用发布接口，就可以快速实现帮助机构发布其独立个体到机构小程序了。
4. 性能优化实践
我们的小程序上线后，通过在小程序管理后台看到的启动总耗时，发现几个问题：
1，小程序管理后台只展示了启动总耗时，下载耗时，渲染耗时这3个数据纬度，但是启动总耗时!= 下载耗时 渲染耗时； 2，启动耗时居然达到了3.8s，这是一个合格都数据吗？除了下载耗时跟渲染耗时，其他耗时消耗在哪个环节呢？
要想知道耗时消耗在哪里，首先要先了解小程序启动过程中究竟发生了什么。
1， 小程序初始化 在这个步骤，微信会初始化小程序环境，比如逻辑层的js引擎，视图层的WebView，并且注入公共基础库。
2，下载小程序代码包 这里会进行业务小程序代码包的下载。
3，加载业务代码包
对下载完成对代码包进行注入执行 - 小程序的代码会被加载到适当的线程中执行。此时，所有app.js、页面所在的JS文件和所有其他被require的JS文件会被自动执行一次，小程序基础库会完成所有页面的注册。
4，初始化小程序首页 拉取数据，从逻辑层传递到视图层，生成VD树，进行渲染。
了解完小程序的启动过程后，我们经过分析定位，个阶段耗时如上图所示。
其中灰色部分是小程序底层的执行耗时，这块开发者是无法操控的。那在其他耗时中，下载代码包这块占比比较高。我们能怎么去减少这块耗时呢？
原先对课堂小程序的所有页面都是在一个包里面，那么这里我们采用分包方案。将主tab的3个页面以及util, 常用组件这种公共模块放在主包。其他每个页面单独分成300-500k左右大小对子包，子包可以引用主包对公共模块。
经过分包处理后，下载代码包对耗时减少了500ms左右，整体启动耗时降到了3.2s。整体来说，已经比小程序大盘平均启动耗时4.5s少了1.3s。
不过随着而来的，也有其他问题的引入，比如从首页打开课程详情页这一场景。
这个时候点击详情页时，需要先下载完详情页分包，才能打开课程详情页，显然这样的体验是极差的。
我们可以通过分包预加载的方案，来解决这个问题。打开首页，加载完主包后，可以静默加载其他分包，通过配置preloadRule即可实现分包预加载。
下面是一组本地测试数据，可以看到使用分包以及分包预加载的方案，可以减少启动耗时以及提高用户体验。
除了普通分包方案，小程序还有独立分包的方案。不依赖主包加载，即可打开分包页面。常用于一些比较独立的页面，比如活动页等。
但使用独立分包也有一些限制：
- 独立分包无法引用主包或其他分包的资源
- 全局App对象只能在主包定义，独立分包不能使用App对象
- 生命周期只能通过：wx.onAppShow, wx.onAppHide来监听
解决了代码包下载的耗时以及采用分包，以及分包与加载提高页面打开性能以及效率。我们接下来看渲染耗时这块。
这是一个典型但小程序双线程通信的模型。每次调用setData方法，都会将数据从逻辑层传递到native层，再到渲染层，形成VD树进行渲染。
以上是setData传输数据量以及传输时间的关系图，可以看到当数据量大于64kb时，传输时间呈指数级增长。
因此，在使用setData时，应该尽量遵循以下建议：
- 不要频繁调用setData, 尽量合并到一次setData调用
- 传输数据量跟通信性能有关，尽量少于64k，避免一些不需要在页面展示的复杂数据结构或者长字符串
- 与界面无关的数据最好不要设置在data中
- 去掉不必要的事件绑定，减少通信的数据量以及次数
- 不要在节点data前缀放置过大数据（需要传输target的currentTarget和dataset）
5. 公共基础组件库
为了提高开发效率，代码复用率，我们对常见的一些能力以及功能型组件进行了封装（后续计划开源）。
这里拿基础能力的request组件来看，我们基于wx.request来封装，利用storage来存储登陆后的cookie信息，并在后续发起请求的时候，将登陆票据设置到请求头中。
采用可插拔插件式封装方法，来做各种插件到扩展。例如有loading插件，一个可以在发起请求的时候，自动显示loading，请求完成后，自动隐藏的插件。
以上就是小程序开发实践相关的分享。
四、QQ小程序
QQ小程序是一个基于手Q庞大流量，面向年轻化群体，跟随小程序行业标准的小程序平台。启动于18年12月份，并于6月底全量发布，目前覆盖微信小程序API达到了95%以上。
从用户侧来看，基本跟微信小程序类似。在聊天下拉即可发现小程序入口，里面有小程序商城，可发现各类小程序以及小游戏。它的开发者工具的UI也类似微信开发者工具。
它跟微信小程序之间有以下的一些区别：
API以及功能方面
- 调用前缀：例如：qq.getSystemInfoSync (也兼容wx语法) ，覆盖率95%
- webview: QQ小程序暂不支持webview
- 唤起方式：支持http链接唤起小程序
- 组件：不支持live-player, live-pusher组件
- 分享：QQ小程序支持分享到QQ空间
开发者工具方面
- 底层框架：都是基于nw.js
- 编译能力：
- 不支持增强型编译
- 不支持多核心编译
- 其他
- 不支持体验评分
- 不支持自动化测试
总的来说，QQ小程序的API基本对齐微信小程序，它的迭代速度较快，能力逐渐补齐中。并且拥有QQ生态流量红利，最重要的是从微信小程序迁移到QQ小程序工作量较小，代码95%以上基本可以复用。
总结
小程序生态发展之迅速，支付宝，百度等各大厂商都在各自研发自己的小程序。从开发者的角度来说，希望能够统一一套API规范，形成行业标准。前不久W3C中文兴趣组也在对小程序的生态进行了规范的相关讨论，相信后续必然会朝着标准化的方向发展。
