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深入了解前端监控原理
The following article is from 掘金开发者社区 Author 谭光志
（给前端大全加星标，提升前端技能）
转自：掘金 - 谭光志
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
https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Performance
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: {
// 同一个浏览器上一个页面卸载(unload)结束时的时间戳。如果没有上一个页面，这个值会和fetchStart相同。
navigationStart: 1543806782096,
// 上一个页面unload事件抛出时的时间戳。如果没有上一个页面，这个值会返回0。
unloadEventStart: 1543806782523,
// 和 unloadEventStart 相对应，unload事件处理完成时的时间戳。如果没有上一个页面,这个值会返回0。
unloadEventEnd: 1543806782523,
// 第一个HTTP重定向开始时的时间戳。如果没有重定向，或者重定向中的一个不同源，这个值会返回0。
redirectStart: 0,
// 最后一个HTTP重定向完成时（也就是说是HTTP响应的最后一个比特直接被收到的时间）的时间戳。
// 如果没有重定向，或者重定向中的一个不同源，这个值会返回0.
redirectEnd: 0,
// 浏览器准备好使用HTTP请求来获取(fetch)文档的时间戳。这个时间点会在检查任何应用缓存之前。
fetchStart: 1543806782096,
// DNS 域名查询开始的UNIX时间戳。
//如果使用了持续连接(persistent connection)，或者这个信息存储到了缓存或者本地资源上，这个值将和fetchStart一致。
domainLookupStart: 1543806782096,
// DNS 域名查询完成的时间.
//如果使用了本地缓存（即无 DNS 查询）或持久连接，则与 fetchStart 值相等
domainLookupEnd: 1543806782096,
// HTTP（TCP） 域名查询结束的时间戳。
//如果使用了持续连接(persistent connection)，或者这个信息存储到了缓存或者本地资源上，这个值将和 fetchStart一致。
connectStart: 1543806782099,
// HTTP（TCP） 返回浏览器与服务器之间的连接建立时的时间戳。
// 如果建立的是持久连接，则返回值等同于fetchStart属性的值。连接建立指的是所有握手和认证过程全部结束。
connectEnd: 1543806782227,
// HTTPS 返回浏览器与服务器开始安全链接的握手时的时间戳。如果当前网页不要求安全连接，则返回0。
secureConnectionStart: 1543806782162,
// 返回浏览器向服务器发出HTTP请求时（或开始读取本地缓存时）的时间戳。
requestStart: 1543806782241,
// 返回浏览器从服务器收到（或从本地缓存读取）第一个字节时的时间戳。
//如果传输层在开始请求之后失败并且连接被重开，该属性将会被数制成新的请求的相对应的发起时间。
responseStart: 1543806782516,
// 返回浏览器从服务器收到（或从本地缓存读取，或从本地资源读取）最后一个字节时
//（如果在此之前HTTP连接已经关闭，则返回关闭时）的时间戳。
responseEnd: 1543806782537,
// 当前网页DOM结构开始解析时（即Document.readyState属性变为“loading”、相应的 readystatechange事件触发时）的时间戳。
domLoading: 1543806782573,
// 当前网页DOM结构结束解析、开始加载内嵌资源时（即Document.readyState属性变为“interactive”、相应的readystatechange事件触发时）的时间戳。
domInteractive: 1543806783203,
// 当解析器发送DOMContentLoaded 事件，即所有需要被执行的脚本已经被解析时的时间戳。
domContentLoadedEventStart: 1543806783203,
// 当所有需要立即执行的脚本已经被执行（不论执行顺序）时的时间戳。
domContentLoadedEventEnd: 1543806783216,
// 当前文档解析完成，即Document.readyState 变为 'complete'且相对应的readystatechange 被触发时的时间戳
domComplete: 1543806783796,
// load事件被发送时的时间戳。如果这个事件还未被发送，它的值将会是0。
loadEventStart: 1543806783796,
// 当load事件结束，即加载事件完成时的时间戳。如果这个事件还未被发送，或者尚未完成，它的值将会是0.
loadEventEnd: 1543806783802
}
通过以上数据，我们可以得到几个有用的时间
// 重定向耗时
redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,
// DOM 渲染耗时
dom: timing.domComplete - timing.domLoading,
// 页面加载耗时
load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,
// 页面卸载耗时
unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,
// 请求耗时
request: timing.responseEnd - timing.requestStart,
// 获取性能信息时当前时间
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
// 通过 domLoading 和 navigationStart 也可以
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：
sciprt link img css fetch other xmlhttprequest
我们只需用到以下几个信息：
// 资源的名称
name: item.name,
// 资源加载耗时
duration: item.duration.toFixed(2),
// 资源大小
size: item.transferSize,
// 资源所用协议
protocol: item.nextHopProtocol,
现在，写几行代码来收集这些数据。
// 收集性能信息
const getPerformance = () => {
if (!window.performance) return
const timing = window.performance.timing
const performance = {
// 重定向耗时
redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,
// 白屏时间
whiteScreen: whiteScreen,
// DOM 渲染耗时
dom: timing.domComplete - timing.domLoading,
// 页面加载耗时
load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,
// 页面卸载耗时
unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,
// 请求耗时
request: timing.responseEnd - timing.requestStart,
// 获取性能信息时当前时间
time: new Date().getTime(),
}
return performance
}
// 获取资源信息
const getResources = () => {
if (!window.performance) return
const data = window.performance.getEntriesByType('resource')
const resource = {
xmlhttprequest: [],
css: [],
other: [],
script: [],
img: [],
link: [],
fetch: [],
// 获取资源信息时当前时间
time: new Date().getTime(),
}
data.forEach(item => {
const arry = resource[item.initiatorType]
arry && arry.push({
// 资源的名称
name: item.name,
// 资源加载耗时
duration: item.duration.toFixed(2),
// 资源大小
size: item.transferSize,
// 资源所用协议
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：
资源过多、过大 网速过慢 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:
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。js 执行错误，通过 window.onerror捕捉 js 错误。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：
// 捕获资源加载失败错误 js css img...
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',
// 错误发生的时间
time: new Date().getTime(),
})
}
}, true)
// 监听 js 错误
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,
// 错误发生的时间
time: new Date().getTime(),
})
}
// 监听 promise 错误 缺点是获取不到行数数据
addEventListener('unhandledrejection', e => {
monitor.errors.push({
type: 'promise',
msg: (e.reason && e.reason.msg) || e.reason || '',
// 错误发生的时间
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 = () => {
// 在浏览器空闲时间获取性能及资源信息
// https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestIdleCallback
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。
// 监听 js 错误
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,
// 错误发生的时间
time: new Date().getTime(),
}
// 即时上报
axios.post({ url: 'xxx', data, })
}
经网友提醒，可以使用 navigator.sendBeacon() 来进行上报。
window.addEventListener('unload', logData, false);
function logData() {
navigator.sendBeacon("/log", analyticsData);
}
它的技术特点是：
使用 sendBeacon() 方法会使用户代理（浏览器）在有机会时异步地向服务器发送数据，同时不会延迟页面的卸载或影响下一导航的载入性能。这就解决了提交分析数据时的所有的问题：数据可靠，传输异步并且不会影响下一页面的加载。
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 name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
<meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="ie=edge">
<script>
function monitorInit() {
const monitor = {
// 数据上传地址
url: '',
// 性能信息
performance: {},
// 资源信息
resources: {},
// 错误信息
errors: [],
// 用户信息
user: {
// 屏幕宽度
screen: screen.width,
// 屏幕高度
height: screen.height,
// 浏览器平台
platform: navigator.platform,
// 浏览器的用户代理信息
userAgent: navigator.userAgent,
// 浏览器用户界面的语言
language: navigator.language,
},
// 手动添加错误
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)
},
// 重置 monitor 对象
reset() {
window.performance && window.performance.clearResourceTimings()
monitor.performance = getPerformance()
monitor.resources = getResources()
monitor.errors = []
},
// 清空 error 信息
clearError() {
monitor.errors = []
},
// 上传监控数据
upload() {
// 自定义上传
// axios.post({
// url: monitor.url,
// data: {
// performance,
// resources,
// errors,
// user,
// }
// })
},
// 设置数据上传地址
setURL(url) {
monitor.url = url
},
}
// 获取性能信息
const getPerformance = () => {
if (!window.performance) return
const timing = window.performance.timing
const performance = {
// 重定向耗时
redirect: timing.redirectEnd - timing.redirectStart,
// 白屏时间
whiteScreen: whiteScreen,
// DOM 渲染耗时
dom: timing.domComplete - timing.domLoading,
// 页面加载耗时
load: timing.loadEventEnd - timing.navigationStart,
// 页面卸载耗时
unload: timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart,
// 请求耗时
request: timing.responseEnd - timing.requestStart,
// 获取性能信息时当前时间
time: new Date().getTime(),
}
return performance
}
// 获取资源信息
const getResources = () => {
if (!window.performance) return
const data = window.performance.getEntriesByType('resource')
const resource = {
xmlhttprequest: [],
css: [],
other: [],
script: [],
img: [],
link: [],
fetch: [],
// 获取资源信息时当前时间
time: new Date().getTime(),
}
data.forEach(item => {
const arry = resource[item.initiatorType]
arry && arry.push({
// 资源的名称
name: item.name,
// 资源加载耗时
duration: item.duration.toFixed(2),
// 资源大小
size: item.transferSize,
// 资源所用协议
protocol: item.nextHopProtocol,
})
})
return resource
}
window.onload = () => {
// 在浏览器空闲时间获取性能及资源信息 https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Window/requestIdleCallback
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)
}
}
// 捕获资源加载失败错误 js css img...
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',
// 错误发生的时间
time: new Date().getTime(),
})
console.log('所有的错误信息')
console.log(monitor.errors)
}
}, true)
// 监听 js 错误
window.onerror = function(msg, url, row, col, error) {
monitor.errors.push({
type: 'javascript', // 错误类型
row: row, // 发生错误时的代码行数
col: col, // 发生错误时的代码列数
msg: error && error.stack? error.stack : msg, // 错误信息
url: url, // 错误文件
time: new Date().getTime(), // 错误发生的时间
})
console.log('所有的错误信息')
console.log(monitor.errors)
}
// 监听 promise 错误 缺点是获取不到行数数据
addEventListener('unhandledrejection', e => {
monitor.errors.push({
type: 'promise',
msg: (e.reason && e.reason.msg) || e.reason || '',
// 错误发生的时间
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 class="btn1">错误测试按钮1</button>
<button class="btn2">错误测试按钮2</button>
<button class="btn3">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>
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