如何精确统计页面停留时长
作者：今日头条技术
https://techblog.toutiao.com/2018/06/05/ru-he-jing-que-tong-ji-ye-mian-ting-liu-shi-chang/
1.背景
页面停留时间（Time on Page）简称 Tp，是网站分析中很常见的一个指标，用于反映用户在某些页面上停留时间的长短，传统的Tp统计方法会存在一定的统计盲区，比如无法监控单页应用，没有考虑用户切换Tab、最小化窗口等操作场景。基于上述背景，重新调研和实现了精确统计页面停留时长的方案，需要 兼容单页应用和多页应用，并且不耦合或入侵业务代码。
2.分析
我们可以把一个页面生命周期抽象为三个动作：「进入」、「活跃状态切换」、「离开」
如下图，计算页面停留时长既如何监控这三个动作，然后在对应触发的事件中记录时间戳，比如要统计活跃停留时长就把 active 区间相加即可，要统计总时长既 tn -t0 。
2.1 如何监听页面的进入和离开？
对于常规页面的 首次加载、页面关闭、刷新 等操作都可以通过 window.onload 和 window.onbeforeunload 事件来监听页面进入和离开，浏览器前进后退可以通过 pageshow 和 pagehide 处理。
load / beforeunload
pageshow / pagehide
对于单页应用内部的跳转可以转化为两个问题：
监听路由变化
判断变化的URL是否为不同页面 。
2.1.1 监听路由变化
目前主流的单页应用大部分都是基于 browserHistory (history api) 或者 hashHistory 来做路由处理，我们可以通过监听路由变化来判断页面是否有可能切换。注意是有可能切换，因为URL发生变化不代表页面一定切换，具体的路由配置是由业务决定的（既URL和页面的匹配规则）。
browserHistory
路由的变化本质都会调用 History.pushState() 或 History.replaceState() ，能监听到这两个事件就能知道。通过 popstate 事件能解决一半问题，因为 popstate 只会在浏览器前进后退的时候触发，当调用 history.pushState() or history.replaceState() 的时候并不会触发。
The popstate event is fired when the active history entry changes. If the history entry being activated was created by a call to history.pushState() or was affected by a call to history.replaceState(), the popstate event’s state property contains a copy of the history entry’s state object.
Note that just calling history.pushState() or history.replaceState() won’t trigger apopstateevent. The popstate event will be triggered by doing a browser action such as a click on the back or forward button (or calling。history.back() or history.forward() in JavaScript).
这里需要通过猴子补丁(Monkeypatch)解决，运行时重写 history.pushState 和 history.replaceState 方法：
let _wr = function (type) {
let orig = window.history[type]
return function () {
let rv = orig.apply(this, arguments)
let e = new Event(type.toLowerCase())
e.arguments = arguments
window.dispatchEvent(e)
return rv
}
}
window.history.pushState = _wr('pushState')
window.history.replaceState = _wr('replaceState')
window.addEventListener('pushstate', function (event) {})
window.addEventListener('replacestate', function (event) {})hashHistory
hashHistory 的实现是基于 hash 的变化，hash 的变化可以通过 hashchange 来监听
2.1.2 判断URL是否为不同页面
方案1: 客户端定义
通过业务方在初始化的时候配置页面规则，然后JS通过URL匹配不同的规则来区分不同的页面，这种方案在客户端数据上报的时候就已经明确了不同的页面，伪代码：
new Tracer({
rules: [
{ path: '/index' },
{ path: '/detail/:id' },
{ path: '/user', query: {tab: 'profile'} }
]
)方案2: 数据分析平台定义
假设我们最终上报后有一个数据分析平台来展现，我们可以在类似数据平台来配置页面规则，这样在客户端实现的代码逻辑就不需要区分页面，而是每次URL发生变化就将数据上报，最终通过数据平台配置的页面URL规则来求和、过滤数据等。
当数据展现平台不支持配置URL规则来区分页面的时候，可以采用方案1；当有数据平台支持的时候采用方案2更合理；
2.1.3 对于页面进入和离开相关事件整理
2.2 如何监听页面活跃状态切换？
可以通过 Page Visibility API 以及在 window 上声明 onblur/onfocus 事件来处理。
2.2.1 Page Visibility API
一个网页的可见状态可以通过 Page Visibility API 获取，比如当用户 切换浏览器Tab、最小化窗口、电脑睡眠 的时候，系统API会派发一个当前页面可见状态变化的 visibilitychange 事件，然后在事件绑定函数中通过 document.hidden 或者 document.visibilityState 读取当前状态。
document.addEventListener('visibilitychange', function (event) {
console.log(document.hidden, document.visibilityState)
})2.2.2 onblur/onfocus
可以通过 Page Visibility API 以及在 window 上声明 onblur/onfocus 事件来处理。对于PC端来说，除了监听上述相关事件外，还可以考虑监听鼠标行为，比如当一定时间内鼠标没有操作则认为用户处于非活跃状态。
2.3 什么时机上报数据？
2.3.1 页面离开时上报
对于页面刷新或者关闭窗口触发的操作可能会造成数据丢失
2.3.2 下次打开页面时上报
会丢失历史访问记录中的最后一个页面数据
目前采用的方案2，对于单页内部跳转是即时上报，对于单页/多页应用触发 window.onbeforeunload 事件的时候会把当前页面数据暂存在 localStorage 中，当用户下次进入页面的时候会把暂存数据上报。有个细节问题，如果用户下次打开页面是在第二天，对于统计当天的活跃时长会有一定的误差，所以在数据上报的同时会把该条数据的页面进入时间/离开时间带上。
3.设计
3.1 UML类关系图
Tracer
核心类，用来实例化一个监控，对原生事件和自定义事件的封装，监听 enter activechange exit 事件来操作当前 Page 实例。
P.S. 取名来自暴雪旗下游戏守望先锋英雄猎空(Tracer)，直译为：追踪者。
Page
页面的抽象类，用来实例化一个页面，封装了 enter exit active inactive 等操作，内部通过 state 属性来维护当前页面状态。
3.2 事件派发关系图
4.兼容性
Desktop
Mobile
5.思考
对于页面停留时长的定义可能在不同场景会有差异，比如内部业务系统或者OA系统，产品可能更关心用户在页面的活跃时长；而对于资讯类型的产品，页面可见时长会更有价值。单一的数据对业务分析是有限的，所以在具体的代码实过程中我们会把停留时长分三个指标，这样能更好的帮助产品/运营分析。
active 页面活跃时长
visible 页面可见时长 //仅支持Desktop
duration 页面总停留时长
6.参考
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/WindowEventHandlers/onhashchange
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/Events/popstate
https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/PageVisibilityAPI
https://stackoverflow.com/questions/4570093/how-to-get-notified-about-changes-of-the-history-via-history-pushstate