Web优化相关,前端性能监控工具

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Web优化相关,前端性能监控工具相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

  • 关注性能是工程师的本性 + 本分;
  • 页面性能对用户体验而言十分关键。每次重构对页面性能的提升,仅靠工程师开发设备的测试数据是没有说服力的,需要有大量的真实数据用于验证;
  • 资源挂了、加载出现异常,不能总靠用户投诉才后知后觉,需要主动报警。

用什么监控

关于前端性能指标,W3C 定义了强大的 Performance API,其中又包括了 High Resolution TimeFrame TimingNavigation TimingPerformance TimelineResource TimingUser Timing 等诸多具体标准。

本文主要涉及 Navigation Timing 以及 Resource Timing。截至到 2018 年中旬,各大主流浏览器均已完成了基础实现。

技术图片

 

 

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Performance API 功能众多,其中一项,就是将页面自身以及页面中各个资源的性能表现(时间细节)记录了下来。而我们要做的就是查询和使用。

读者可以直接在浏览器控制台中输入 performance ,查看相关 API。

接下来,我们将使用浏览器提供的 window.performance 对象(Performance API 的具体实现),来实现一个简易的前端性能监控工具。

5 分钟撸一个前端性能监控工具

第一行代码

将工具命名为 pMonitor,含义是 performance monitor

const pMonitor = {}

监控哪些指标

既然是“5 分钟实现一个 xxx”系列,那么就要有取舍。因此,本文只挑选了最为重要的两个指标进行监控:

  • 页面加载时间
  • 资源请求时间

页面加载

有关页面加载的性能指标,可以在 Navigation Timing 中找到。Navigation Timing 包括了从请求页面起,到页面完成加载为止,各个环节的时间明细。

可以通过以下方式获取 Navigation Timing 的具体内容:

const navTimes = performance.getEntriesByType(‘navigation‘)

返回结果是一个数组,其中的元素结构如下所示:

{
  "connectEnd": 64.15495765894057,
  "connectStart": 64.15495765894057,
  "domainLookupEnd": 64.15495765894057,
  "domainLookupStart": 64.15495765894057,
  "domComplete": 2002.5385066728431,
  "domContentLoadedEventEnd": 2001.7384263440083,
  "domContentLoadedEventStart": 2001.2386167400286,
  "domInteractive": 1988.638474368076,
  "domLoading": 271.75174283737226,
  "duration": 2002.9385468372606,
  "entryType": "navigation",
  "fetchStart": 64.15495765894057,
  "loadEventEnd": 2002.9385468372606,
  "loadEventStart": 2002.7383663540235,
  "name": "document",
  "navigationStart": 0,
  "redirectCount": 0,
  "redirectEnd": 0,
  "redirectStart": 0,
  "requestStart": 65.28225608537441,
  "responseEnd": 1988.283025689508,
  "responseStart": 271.75174283737226,
  "startTime": 0,
  "type": "navigate",
  "unloadEventEnd": 0,
  "unloadEventStart": 0,
  "workerStart": 0.9636893776343863
}

关于各个字段的时间含义,Navigation Timing Level 2 给出了详细说明:

 

技术图片

 

不难看出,细节满满。因此,能够计算的内容十分丰富,例如 DNS 查询时间,TLS 握手时间等等。可以说,只有想不到,没有做不到~

既然我们关注的是页面加载,那自然要读取 domComplete:

const [{ domComplete }] = performance.getEntriesByType(‘navigation‘)

定义个方法,获取 domComplete

pMonitor.getLoadTime = () => {
  const [{ domComplete }] = performance.getEntriesByType(‘navigation‘)
  return domComplete
}

到此,我们获得了准确的页面加载时间。

 

资源加载

既然页面有对应的 Navigation Timing,那静态资源是不是也有对应的 Timing 呢?

答案是肯定的,其名为 Resource Timing。它包含了页面中各个资源从发送请求起,到完成加载为止,各个环节的时间细节,和 Navigation Timing 十分类似。

获取资源加载时间的关键字为 ‘resource‘, 具体方式如下:

performance.getEntriesByType(‘resource‘)

不难联想,返回结果通常是一个很长的数组,因为包含了页面上所有资源的加载信息。

每条信息的具体结构为:

{
  "connectEnd": 462.95008929525244,
  "connectStart": 462.95008929525244,
  "domainLookupEnd": 462.95008929525244,
  "domainLookupStart": 462.95008929525244,
  "duration": 0.9620853673520173,
  "entryType": "resource",
  "fetchStart": 462.95008929525244,
  "initiatorType": "img",
  "name": "https://cn.bing.com/sa/simg/SharedSpriteDesktopRewards_022118.png",
  "nextHopProtocol": "",
  "redirectEnd": 0,
  "redirectStart": 0,
  "requestStart": 463.91217466260445,
  "responseEnd": 463.91217466260445,
  "responseStart": 463.91217466260445,
  "startTime": 462.95008929525244,
  "workerStart": 0
}

我们关注的是资源加载的耗时情况,可以通过如下形式获得:

const [{ startTime, responseEnd }] = performance.getEntriesByType(‘resource‘)
const loadTime = responseEnd - startTime

Navigation Timing 相似,关于 startTimefetchStartconnectStartrequestStart 的区别, Resource Timing Level 2 给出了详细说明:

 

技术图片

 

并非所有的资源加载时间都需要关注,重点还是加载过慢的部分。

出于简化考虑,定义 10s 为超时界限,那么获取超时资源的方法如下:

const SEC = 1000
const TIMEOUT = 10 * SEC
const setTime = (limit = TIMEOUT) => time => time >= limit
const isTimeout = setTime()
const getLoadTime = ({ startTime, responseEnd }) => responseEnd - startTime
const getName = ({ name }) => name
const resourceTimes = performance.getEntriesByType(‘resource‘)
const getTimeoutRes = resourceTimes
  .filter(item => isTimeout(getLoadTime(item)))
  .map(getName)

这样一来,我们获取了所有超时的资源列表。

简单封装一下:

const SEC = 1000
const TIMEOUT = 10 * SEC
const setTime = (limit = TIMEOUT) => time => time >= limit
const getLoadTime = ({ requestStart, responseEnd }) =>
  responseEnd - requestStart
const getName = ({ name }) => name
pMonitor.getTimeoutRes = (limit = TIMEOUT) => {
  const isTimeout = setTime(limit)
  const resourceTimes = performance.getEntriesByType(‘resource‘)
  return resourceTimes.filter(item => isTimeout(getLoadTime(item))).map(getName)
}

上报数据

获取数据之后,需要向服务端上报:

// 生成表单数据
const convert2FormData = (data = {}) =>
  Object.entries(data).reduce((last, [key, value]) => {
    if (Array.isArray(value)) {
      return value.reduce((lastResult, item) => {
        lastResult.append(`${key}[]`, item)
        return lastResult
      }, last)
    }
    last.append(key, value)
    return last
  }, new FormData())
// 拼接 GET 时的url
const makeItStr = (data = {}) =>
  Object.entries(data)
    .map(([k, v]) => `${k}=${v}`)
    .join(‘&‘)
// 上报数据
pMonitor.log = (url, data = {}, type = ‘POST‘) => {
  const method = type.toLowerCase()
  const urlToUse = method === ‘get‘ ? `${url}?${makeItStr(data)}` : url
  const body = method === ‘get‘ ? {} : { body: convert2FormData(data) }
  const option = {
    method,
    ...body
  }
  fetch(urlToUse, option).catch(e => console.log(e))
}

回过头来初始化

数据上传的 url、超时时间等细节,因项目而异,所以需要提供一个初始化的方法:

// 缓存配置
let config = {}
/**
 * @param {object} option
 * @param {string} option.url 页面加载数据的上报地址
 * @param {string} option.timeoutUrl 页面资源超时的上报地址
 * @param {string=} [option.method=‘POST‘] 请求方式
 * @param {number=} [option.timeout=10000]
 */
pMonitor.init = option => {
  const { url, timeoutUrl, method = ‘POST‘, timeout = 10000 } = option
  config = {
    url,
    timeoutUrl,
    method,
    timeout
  }
  // 绑定事件 用于触发上报数据
  pMonitor.bindEvent()
}

何时触发

性能监控只是辅助功能,不应阻塞页面加载,因此只有当页面完成加载后,我们才进行数据获取和上报(实际上,页面加载完成前也获取不到必要信息):

// 封装一个上报两项核心数据的方法
pMonitor.logPackage = () => {
  const { url, timeoutUrl, method } = config
  const domComplete = pMonitor.getLoadTime()
  const timeoutRes = pMonitor.getTimeoutRes(config.timeout)
  // 上报页面加载时间
  pMonitor.log(url, { domeComplete }, method)
  if (timeoutRes.length) {
    pMonitor.log(
      timeoutUrl,
      {
        timeoutRes
      },
      method
    )
  }
}
// 事件绑定
pMonitor.bindEvent = () => {
  const oldOnload = window.onload
  window.onload = e => {
    if (oldOnload && typeof oldOnload === ‘function‘) {
      oldOnload(e)
    }
    // 尽量不影响页面主线程
    if (window.requestIdleCallback) {
      window.requestIdleCallback(pMonitor.logPackage)
    } else {
      setTimeout(pMonitor.logPackage)
    }
  }
}

汇总

到此为止,一个完整的前端性能监控工具就完成了~全部代码如下:

const base = {
  log() {},
  logPackage() {},
  getLoadTime() {},
  getTimeoutRes() {},
  bindEvent() {},
  init() {}
}

const pm = (function() {
  // 向前兼容
  if (!window.performance) return base
  const pMonitor = { ...base }
  let config = {}
  const SEC = 1000
  const TIMEOUT = 10 * SEC
  const setTime = (limit = TIMEOUT) => time => time >= limit
  const getLoadTime = ({ startTime, responseEnd }) => responseEnd - startTime
  const getName = ({ name }) => name
  // 生成表单数据
  const convert2FormData = (data = {}) =>
    Object.entries(data).reduce((last, [key, value]) => {
      if (Array.isArray(value)) {
        return value.reduce((lastResult, item) => {
          lastResult.append(`${key}[]`, item)
          return lastResult
        }, last)
      }
      last.append(key, value)
      return last
    }, new FormData())
  // 拼接 GET 时的url
  const makeItStr = (data = {}) =>
    Object.entries(data)
      .map(([k, v]) => `${k}=${v}`)
      .join(‘&‘)
  pMonitor.getLoadTime = () => {
    const [{ domComplete }] = performance.getEntriesByType(‘navigation‘)
    return domComplete
  }
  pMonitor.getTimeoutRes = (limit = TIMEOUT) => {
    const isTimeout = setTime(limit)
    const resourceTimes = performance.getEntriesByType(‘resource‘)
    return resourceTimes
      .filter(item => isTimeout(getLoadTime(item)))
      .map(getName)
  }
  // 上报数据
  pMonitor.log = (url, data = {}, type = ‘POST‘) => {
    const method = type.toLowerCase()
    const urlToUse = method === ‘get‘ ? `${url}?${makeItStr(data)}` : url
    const body = method === ‘get‘ ? {} : { body: convert2FormData(data) }
    const init = {
      method,
      ...body
    }
    fetch(urlToUse, init).catch(e => console.log(e))
  }
  // 封装一个上报两项核心数据的方法
  pMonitor.logPackage = () => {
    const { url, timeoutUrl, method } = config
    const domComplete = pMonitor.getLoadTime()
    const timeoutRes = pMonitor.getTimeoutRes(config.timeout)
    // 上报页面加载时间
    pMonitor.log(url, { domeComplete }, method)
    if (timeoutRes.length) {
      pMonitor.log(
        timeoutUrl,
        {
          timeoutRes
        },
        method
      )
    }
  }
  // 事件绑定
  pMonitor.bindEvent = () => {
    const oldOnload = window.onload
    window.onload = e => {
      if (oldOnload && typeof oldOnload === ‘function‘) {
        oldOnload(e)
      }
      // 尽量不影响页面主线程
      if (window.requestIdleCallback) {
        window.requestIdleCallback(pMonitor.logPackage)
      } else {
        setTimeout(pMonitor.logPackage)
      }
    }
  }

  /**
   * @param {object} option
   * @param {string} option.url 页面加载数据的上报地址
   * @param {string} option.timeoutUrl 页面资源超时的上报地址
   * @param {string=} [option.method=‘POST‘] 请求方式
   * @param {number=} [option.timeout=10000]
   */
  pMonitor.init = option => {
    const { url, timeoutUrl, method = ‘POST‘, timeout = 10000 } = option
    config = {
      url,
      timeoutUrl,
      method,
      timeout
    }
    // 绑定事件 用于触发上报数据
    pMonitor.bindEvent()
  }

  return pMonitor
})()

export default pm

调用

如果想追求极致的话,在页面加载时,监测工具不应该占用主线程的 javascript 解析时间。因此,最好在页面触发 onload 事件后,采用异步加载的方式:

// 在项目的入口文件的底部
const log = async () => {
  const pMonitor = await import(‘/path/to/pMonitor.js‘)
  pMonitor.init({ url: ‘xxx‘, timeoutUrl: ‘xxxx‘ })
  pMonitor.logPackage()
  // 可以进一步将 bindEvent 方法从源码中删除
}
const oldOnload = window.onload
window.onload = e => {
  if (oldOnload && typeof oldOnload === ‘string‘) {
    oldOnload(e)
  }
  // 尽量不影响页面主线程
  if (window.requestIdleCallback) {
    window.requestIdleCallback(log)
  } else {
    setTimeout(log)
  }
}

设置报警

既可以是每个项目对应不同的上报 url,也可以是统一的一套 url,项目分配唯一 id 作为区分。

当超时次数在规定时间内超过约定的阈值时,邮件/短信通知开发人员。

以上是关于Web优化相关,前端性能监控工具的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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