深入了解前端监控原理

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前端监控分为性能监控和错误监控。其中监控又分为两个环节：数据采集和数据上报。本文主要讲的就是如何进行数据采集和数据上报。

数据采集

性能数据采集

性能数据采集需要使用 window.performance API。

Performance 接口可以获取到当前页面中与性能相关的信息，它是 High Resolution Time API 的一部分，同时也融合了 Performance Timeline API、Navigation Timing API、 User Timing API 和 Resource Timing API。

从 MDN 的文档可以看出，window.performance.timing 包含了页面加载各个阶段的起始及结束时间。

这些属性需要结合下图一起看，更好理解：

为了方便大家理解 timing 各个属性的意义，我在知乎找到一位网友对于 timing 写的简介，在此转载一下。

timing: {

 navigationStart: 1543806782096,


 unloadEventStart: 1543806782523,


 unloadEventEnd: 1543806782523,


 redirectStart: 0,



 redirectEnd: 0,


 fetchStart: 1543806782096,



 domainLookupStart: 1543806782096,



 domainLookupEnd: 1543806782096,



 connectStart: 1543806782099,



 connectEnd: 1543806782227,


 secureConnectionStart: 1543806782162,


 requestStart: 1543806782241,



 responseStart: 1543806782516,



 responseEnd: 1543806782537,


 domLoading: 1543806782573,


 domInteractive: 1543806783203,


 domContentLoadedEventStart: 1543806783203,


 domContentLoadedEventEnd: 1543806783216,


 domComplete: 1543806783796,


 loadEventStart: 1543806783796,


 loadEventEnd: 1543806783802
}

通过以上数据，我们可以得到几个有用的时间

redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,

dom: timing.domComplete - timing.domLoading,

load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,

unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,

request: timing.responseEnd - timing.requestStart,

time: new Date().getTime(),

还有一个比较重要的时间就是白屏时间，它指从输入网址，到页面开始显示内容的时间。

将以下脚本放在 </head> 前面就能获取白屏时间。

<script>
    whiteScreen = new Date() - performance.timing.navigationStart

    whiteScreen = performance.timing.domLoading - performance.timing.navigationStart
</script>

通过这几个时间，就可以得知页面首屏加载性能如何了。

另外，通过 window.performance.getEntriesByType('resource') 这个方法，我们还可以获取相关资源（js、css、img...）的加载时间，它会返回页面当前所加载的所有资源。

它一般包括以下几个类型：

我们只需用到以下几个信息：

name: item.name,

duration: item.duration.toFixed(2),

size: item.transferSize,

protocol: item.nextHopProtocol,

现在，写几行代码来收集这些数据。

const getPerformance = () => {
    if (!window.performance) return
    const timing = window.performance.timing
    const performance = {

        redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,

        whiteScreen: whiteScreen,

        dom: timing.domComplete - timing.domLoading,

        load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,

        unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,

        request: timing.responseEnd - timing.requestStart,

        time: new Date().getTime(),
    }

    return performance
}


const getResources = () => {
    if (!window.performance) return
    const data = window.performance.getEntriesByType('resource')
    const resource = {
        xmlhttprequest: [],
        css: [],
        other: [],
        script: [],
        img: [],
        link: [],
        fetch: [],

        time: new Date().getTime(),
    }

    data.forEach(item => {
        const arry = resource[item.initiatorType]
        arry && arry.push({

            name: item.name,

            duration: item.duration.toFixed(2),

            size: item.transferSize,

            protocol: item.nextHopProtocol,
        })
    })

    return resource
}

小结

通过对性能及资源信息的解读，我们可以判断出页面加载慢有以下几个原因：

  1. 资源过多、过大
  2. 网速过慢
  3. DOM 元素过多

除了用户网速过慢，我们没办法之外，其他两个原因都是有办法解决的，性能优化的文章和书籍网上已经有很多了，有兴趣可自行查找资料了解。

PS：其实页面加载慢还有其他原因，例如没有使用按需加载、没有使用 CDN 等等。不过这里我们强调的仅通过对性能和资源信息的解读来获取原因。

错误数据采集

目前所能捕捉的错误有三种:

  1. 资源加载错误，通过 addEventListener('error', callback, true) 在捕获阶段捕捉资源加载失败错误。
  2. js 执行错误，通过 window.onerror 捕捉 js 错误。
  3. promise 错误，通过 addEventListener('unhandledrejection', callback)捕捉 promise 错误，但是没有发生错误的行数，列数等信息，只能手动抛出相关错误信息。

我们可以建一个错误数组变量 errors 在错误发生时，将错误的相关信息添加到数组，然后在某个阶段统一上报，具体如何操作请看下面的代码：

addEventListener('error', e => {
    const target = e.target
    if (target != window) {
        monitor.errors.push({
            type: target.localName,
            url: target.src || target.href,
            msg: (target.src || target.href) + ' is load error',

            time: new Date().getTime(),
        })
    }
}, true)


window.onerror = function(msg, url, row, col, error) {
    monitor.errors.push({
        type: 'javascript',
        row: row,
        col: col,
        msg: error && error.stack? error.stack : msg,
        url: url,

        time: new Date().getTime(),
    })
}


addEventListener('unhandledrejection', e => {
    monitor.errors.push({
        type: 'promise',
        msg: (e.reason && e.reason.msg) || e.reason || '',

        time: new Date().getTime(),
    })
})

小结

通过错误收集，可以了解到网站发生错误的类型及数量，从而做出相应的调整，以减少错误发生。完整代码和 DEMO 会在文章末尾放出，大家可以复制代码（HTML 文件）在本地测试一下。

数据上报

性能数据上报

性能数据可以在页面加载完之后上报，尽量不要对页面性能造成影响。

window.onload = () => {


    if (window.requestIdleCallback) {
        window.requestIdleCallback(() => {
            monitor.performance = getPerformance()
            monitor.resources = getResources()
        })
    } else {
        setTimeout(() => {
            monitor.performance = getPerformance()
            monitor.resources = getResources()
        }, 0)
    }
}

当然，你也可以设一个定时器，循环上报。不过每次上报最好做一下对比去重再上报，避免同样的数据重复上报。

错误数据上报

我在 DEMO 里提供的代码，是用一个 errors 数组收集所有的错误，再在某一阶段统一上报（延时上报）。

其实，也可以改成在错误发生时上报（即时上报）。这样可以避免 “收集完错误，但延时上报还没触发，用户却已经关掉网页导致错误数据丢失” 的问题。

window.onerror = function(msg, url, row, col, error) {
    const data = {
        type: 'javascript',
        row: row,
        col: col,
        msg: error && error.stack? error.stack : msg,
        url: url,

        time: new Date().getTime(),
    }


    axios.post({ url: 'xxx', data, })
}

扩展

SPA

window.performance API 是有缺点的，在 SPA 切换路由时，window.performance.timing 的数据不会更新。所以我们需要另想办法来统计切换路由到加载完成的时间。拿 Vue 举例，一个可行的办法就是切换路由时，在路由的全局前置守卫 beforeEach 里获取开始时间，在组件的 mounted 钩子里执行 vm.$nextTick 函数来获取组件的渲染完毕时间。

router.beforeEach((to, from, next) => {
 store.commit('setPageLoadedStartTime', new Date())
})
mounted() {
 this.$nextTick(() => {
  this.$store.commit('setPageLoadedTime', new Date() - this.$store.state.pageLoadedStartTime)
 })
}

除了性能和错误监控，其实我们还可以收集更多的信息。

用户信息收集

navigator

使用 window.navigator 可以收集到用户的设备信息，操作系统，浏览器信息...

UV（Unique visitor）

是指通过互联网浏览这个网页的访客，00:00-24:00 内相同的设备访问只被计算一次。一天内同个访客多次访问仅计算一个 UV。

在用户访问网站时，可以生成一个随机字符串 + 时间日期，保存在本地。在网页发生请求时（如果超过当天 24 小时，则重新生成），把这些参数传到后端，后端利用这些信息生成 UV 统计报告。

PV（Page View）

即页面浏览量或点击量，用户每 1 次对网站中的每个网页访问均被记录 1 个 PV。用户对同一页面的多次访问，访问量累计，用以衡量网站用户访问的网页数量。

页面停留时间

传统网站

用户在进入 A 页面时，通过后台请求把用户进入页面的时间捎上。过了 10 分钟，用户进入 B 页面，这时后台可以通过接口捎带的参数可以判断出用户在 A 页面停留了 10 分钟。

SPA

可以利用 router 来获取用户停留时间，拿 Vue 举例，通过 router.beforeEach、destroyed 这两个钩子函数来获取用户停留该路由组件的时间。

浏览深度

通过 document.documentElement.scrollTop 属性以及屏幕高度，可以判断用户是否浏览完网站内容。

页面跳转来源

通过 document.referrer 属性，可以知道用户是从哪个网站跳转而来。

小结

通过分析用户数据，我们可以了解到用户的浏览习惯、爱好等等信息，想想真是恐怖，毫无隐私可言。

DEMO

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <meta >
    <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
    <script>
        function monitorInit() {
            const monitor = {

                url: '',

                performance: {},

                resources: {},

                errors: [],

                user: {

                    screen: screen.width,

                    height: screen.height,

                    platform: navigator.platform,

                    userAgent: navigator.userAgent,

                    language: navigator.language,
                },

                addError(error) {
                    const obj = {}
                    const { type, msg, url, row, col } = error
                    if (type) obj.type = type
                    if (msg) obj.msg = msg
                    if (url) obj.url = url
                    if (row) obj.row = row
                    if (col) obj.col = col
                    obj.time = new Date().getTime()
                    monitor.errors.push(obj)
                },

                reset() {
                    window.performance && window.performance.clearResourceTimings()
                    monitor.performance = getPerformance()
                    monitor.resources = getResources()
                    monitor.errors = []
                },

                clearError() {
                    monitor.errors = []
                },

                upload() {










                },

                setURL(url) {
                    monitor.url = url
                },
            }


            const getPerformance = () => {
                if (!window.performance) return
                const timing = window.performance.timing
                const performance = {

                    redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,

                    whiteScreen: whiteScreen,

                    dom: timing.domComplete - timing.domLoading,

                    load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,

                    unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,

                    request: timing.responseEnd - timing.requestStart,

                    time: new Date().getTime(),
                }

                return performance
            }


            const getResources = () => {
                if (!window.performance) return
                const data = window.performance.getEntriesByType('resource')
                const resource = {
                    xmlhttprequest: [],
                    css: [],
                    other: [],
                    script: [],
                    img: [],
                    link: [],
                    fetch: [],

                    time: new Date().getTime(),
                }

                data.forEach(item => {
                    const arry = resource[item.initiatorType]
                    arry && arry.push({

                        name: item.name,

                        duration: item.duration.toFixed(2),

                        size: item.transferSize,

                        protocol: item.nextHopProtocol,
                    })
                })

                return resource
            }

            window.onload = () => {

                if (window.requestIdleCallback) {
                    window.requestIdleCallback(() => {
                        monitor.performance = getPerformance()
                        monitor.resources = getResources()
                        console.log('页面性能信息')
                        console.log(monitor.performance)
                        console.log('页面资源信息')
                        console.log(monitor.resources)
                    })
                } else {
                    setTimeout(() => {
                        monitor.performance = getPerformance()
                        monitor.resources = getResources()
                        console.log('页面性能信息')
                        console.log(monitor.performance)
                        console.log('页面资源信息')
                        console.log(monitor.resources)
                    }, 0)
                }
            }


            addEventListener('error', e => {
                const target = e.target
                if (target != window) {
                    monitor.errors.push({
                        type: target.localName,
                        url: target.src || target.href,
                        msg: (target.src || target.href) + ' is load error',

                        time: new Date().getTime(),
                    })

                    console.log('所有的错误信息')
                    console.log(monitor.errors)
                }
            }, true)


            window.onerror = function(msg, url, row, col, error) {
                monitor.errors.push({
                    type: 'javascript', 
                    row: row, 
                    col: col, 
                    msg: error && error.stack? error.stack : msg, 
                    url: url, 
                    time: new Date().getTime(), 
                })

                console.log('所有的错误信息')
                console.log(monitor.errors)
            }


            addEventListener('unhandledrejection', e => {
                monitor.errors.push({
                    type: 'promise',
                    msg: (e.reason && e.reason.msg) || e.reason || '',

                    time: new Date().getTime(),
                })

                console.log('所有的错误信息')
                console.log(monitor.errors)
            })

            return monitor
        }

        const monitor = monitorInit()
    </script>
    <link rel="stylesheet" href="test.css">
    <title>Document</title>
</head>
<body>
    <button>错误测试按钮1</button>
    <button>错误测试按钮2</button>
    <button>错误测试按钮3</button>
    <img src="https://avatars3.githubusercontent.com/u/22117876?s=460&v=4" alt="">
    <img src="test.png" alt="">
<script src="192.168.10.15/test.js"></script>
<script>
document.querySelector('.btn1').onclick = () => {
    setTimeout(() => {
        console.log(button)
    }, 0)
}

document.querySelector('.btn2').onclick = () => {
    new Promise((resolve, reject) => {
        reject({
            msg: 'test.js promise is error'
        })
    })
}

document.querySelector('.btn3').onclick = () => {
    throw ('这是一个手动扔出的错误')
}
</script>
</body>
</html>

参考资料

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