前端代码异常监控实战

前言

之前在对公司的前端代码脚本错误进行排查,试图降低 JS Error 的错误量,结合自己之前的经验对这方面内容进行了实践并总结,下面就此谈谈我对前端代码异常监控的一些见解。

本文大致围绕下面几点展开讨论:

  1. JS 处理异常的方式
  2. 上报方式
  3. 异常监控上报常见问题

JS 异常处理

对于 Javascript 而言,我们面对的仅仅只是异常,异常的出现不会直接导致 JS 引擎崩溃,最多只会使当前执行的任务终止。

  1. 当前代码块将作为一个任务压入任务队列中,JS 线程会不断地从任务队列中提取任务执行。
  2. 当任务执行过程中出现异常,且异常没有捕获处理,则会一直沿着调用栈一层层向外抛出,最终终止当前任务的执行。
  3. JS 线程会继续从任务队列中提取下一个任务继续执行。

在对脚本错误进行上报之前,我们需要对异常进行处理,程序需要先感知到脚本错误的发生,然后再谈异常上报。

脚本错误一般分为两种:语法错误,运行时错误。

下面就谈谈几种异常监控的处理方式:

try-catch 异常处理

try-catch 在我们的代码中经常见到,通过给代码块进行 try-catch 进行包装后,当代码块发生出错时 catch 将能捕捉到错误的信息,页面也将可以继续执行。

但是 try-catch 处理异常的能力有限,只能捕获捉到运行时非异步错误,对于语法错误和异步错误就显得无能为力,捕捉不到。

示例:运行时错误

然而对于语法错误和异步错误就捕捉不到了。

示例:语法错误

一般语法错误在编辑器就会体现出来,常表现的错误信息为: Uncaught SyntaxError: Invalid or unexpected token xxx 这样。但是这种错误会直接抛出异常,常使程序崩溃,一般在编码时候容易观察得到。

示例:异步错误

除非你在 setTimeout 函数中再套上一层 try-catch,否则就无法感知到其错误,但这样代码写起来比较啰嗦。

window.onerror 异常处理

window.onerror 捕获异常能力比 try-catch 稍微强点,无论是异步还是非异步错误,onerror 都能捕获到运行时错误。

示例:运行时同步错误

示例:异步错误

然而 window.onerror 对于语法错误还是无能为力,所以我们在写代码的时候要尽可能避免语法错误的,不过一般这样的错误会使得整个页面崩溃,还是比较容易能够察觉到的。

在实际的使用过程中,onerror 主要是来捕获预料之外的错误,而 try-catch 则是用来在可预见情况下监控特定的错误,两者结合使用更加高效。

需要注意的是,window.onerror 函数只有在返回 true 的时候,异常才不会向上抛出,否则即使是知道异常的发生控制台还是会显示 Uncaught Error: xxxxx。

关于 window.onerror 还有两点需要值得注意

  1. 对于 onerror 这种全局捕获,最好写在所有 JS 脚本的前面,因为你无法保证你写的代码是否出错,如果写在后面,一旦发生错误的话是不会被 onerror 捕获到的。
  2. 另外 onerror 是无法捕获到网络异常的错误。

当我们遇到 <img src="./404.png"> 报 404 网络请求异常的时候,onerror 是无法帮助我们捕获到异常的。

由于网络请求异常不会事件冒泡,因此必须在捕获阶段将其捕捉到才行,但是这种方式虽然可以捕捉到网络请求的异常,但是无法判断 HTTP 的状态是 404 还是其他比如 500 等等,所以还需要配合服务端日志才进行排查分析才可以。

这点知识还是需要知道,要不然用户访问网站,图片 CDN 无法服务,图片加载不出来而开发人员没有察觉就尴尬了。

Promise 错误

通过 Promise 可以帮助我们解决异步回调地狱的问题,但是一旦 Promise 实例抛出异常而你没有用 catch 去捕获的话,onerror 或 try-catch 也无能为力,无法捕捉到错误。

虽然在写 Promise 实例的时候养成最后写上 catch 函数是个好习惯,但是代码写多了就容易糊涂,忘记写 catch。

所以如果你的应用用到很多的 Promise 实例的话,特别是你在一些基于 promise 的异步库比如 axios 等一定要小心,因为你不知道什么时候这些异步请求会抛出异常而你并没有处理它,所以你最好添加一个 Promise 全局异常捕获事件 unhandledrejection。

当然,如果你的应用没有做 Promise 全局异常处理的话,那很可能就像某乎首页这样:

异常上报方式

监控拿到报错信息之后,接下来就需要将捕捉到的错误信息发送到信息收集平台上,常用的发送形式主要有两种:

  1. 通过 Ajax 发送数据
  2. 动态创建 img 标签的形式

实例 – 动态创建 img 标签进行上报

监控上报常见问题

下述例子我全部放在我的 github 上,读者可以自行查阅,后面不再赘述。

Script error 脚本错误是什么

因为我们在线上的版本,经常做静态资源 CDN 化,这就会导致我们常访问的页面跟脚本文件来自不同的域名,这时候如果没有进行额外的配置,就会容易产生 Script error。

可通过 npm run nocors 查看效果。

Script error 是浏览器在同源策略限制下产生的,浏览器处于对安全性上的考虑,当页面引用非同域名外部脚本文件时中抛出异常的话,此时本页面是没有权利知道这个报错信息的,取而代之的是输出 Script error 这样的信息。

这样做的目的是避免数据泄露到不安全的域中,举个简单的例子,

上面我们并没有引入一个 js 文件,而是一个 html,这个 html 是银行的登录页面,如果你已经登录了,那 login 页面就会自动跳转到 Welcome xxx...,如果未登录则跳转到 Please Login...,那么报错也会是 Welcome xxx... is not defined,Please Login... is not defined,通过这些信息可以判断一个用户是否登录他的帐号,给入侵者提供了十分便利的判断渠道,这是相当不安全的。

介绍完背景后,那么我们应该去解决这个问题?

首先可以想到的方案肯定是同源化策略,将 JS 文件内联到 html 或者放到同域下,虽然能简单有效地解决 script error 问题,但是这样无法利用好文件缓存和 CDN 的优势,不推荐使用。正确的方法应该是从根本上解决 script error 的错误。

跨源资源共享机制( CORS )

首先为页面上的 script 标签添加 crossOrigin 属性

当你修改完前端代码后,你还需要额外给后端在响应头里加上 Access-Control-Allow-Origin: localhost:8080,这里我以 Koa 为例。

读者可通过 npm run cors 详细的跨域知识我就不展开了,有兴趣可以看看我之前写的文章:跨域,你需要知道的全在这里

你以为这样就完了吗?并没有,下面就说一些 Script error 你不常遇见的点:

我们都知道 JSONP 是用来跨域获取数据的,并且兼容性良好,在一些应用中仍然会使用到,所以你的项目中可能会用这样的代码:

因为返回的信息会当做脚本文件来执行,一旦返回的脚本内容出错了,也是无法捕捉到错误的信息。

解决办法也不难,跟之前一样,在添加动态添加脚本的时候加上 crossOrigin,并且在后端配上相应的 CORS 字段即可.

读者可以通过 npm run jsonp 查看效果

知道原理之后你可能会觉得没什么,不就是给每个动态生成的脚本添加 crossOrigin 字段嘛,但是在实际工程中,你可能是面向很多库来编程,比如使用 jQuery,Seajs 或者 webpack 来异步加载脚本,许多库封装了异步加载脚本的能力,以 jQeury 为例你可能是这样来触发异步脚本。

假如这些库中没有提供 crossOrigin 的能力的话(jQuery jsonp 可能有,假装你不知道),那你只能去修改人家写的源代码了,所以我这里提供一个思路,就是去劫持 document.createElement,从根源上去为每个动态生成的脚本添加 crossOrigin 字段。

效果也是一样的,读者可以通过 npm run jsonpjq 来查看效果:

这样重写 createElement 理论上没什么问题,但是入侵了原本的代码,不保证一定不会出错,在工程上还是需要多尝试下看看再使用,可能存在兼容性上问题,如果你觉得会出现什么问题的话也欢迎留言讨论下。

关于 Script error 的问题就写到这里,如果你理解了上面的内容,基本上绝大部分的 Script error 都能迎刃而解。

window.onerror 能否捕获 iframe 的错误

当你的页面有使用 iframe 的时候,你需要对你引入的 iframe 做异常监控的处理,否则一旦你引入的 iframe 页面出现了问题,你的主站显示不出来,而你却浑然不知。

首先需要强调,父窗口直接使用 window.onerror 是无法直接捕获,如果你想要捕获 iframe 的异常的话,有分好几种情况。

如果你的 iframe 页面和你的主站是同域名的话,直接给 iframe 添加 onerror 事件即可。

读者可以通过 npm run iframe 查看效果:

如果你嵌入的 iframe 页面和你的主站不是同个域名的,但是 iframe 内容不属于第三方,是你可以控制的,那么可以通过与 iframe 通信的方式将异常信息抛给主站接收。与 iframe 通信的方式有很多,常用的如:postMessage,hash 或者 name 字段跨域等等,这里就不展开了,感兴趣的话可以看:跨域,你需要知道的全在这里

如果是非同域且网站不受自己控制的话,除了通过控制台看到详细的错误信息外,没办法捕获,这是出于安全性的考虑,你引入了一个百度首页,人家页面报出的错误凭啥让你去监控呢,这会引出很多安全性的问题。

压缩代码如何定位到脚本异常位置

线上的代码几乎都经过了压缩处理,几十个文件打包成了一个并丑化代码,当我们收到 a is not defined 的时候,我们根本不知道这个变量 a 究竟是什么含义,此时报错的错误日志显然是无效的。

第一想到的办法是利用 sourcemap 定位到错误代码的具体位置,详细内容可以参考:Sourcemap 定位脚本错误

另外也可以通过在打包的时候,在每个合并的文件之间添加几行空格,并相应加上一些注释,这样在定位问题的时候很容易可以知道是哪个文件报的错误,然后再通过一些关键词的搜索,可以快速地定位到问题的所在位置。

收集异常信息量太多,怎么办

如果你的网站访问量很大,假如网页的 PV 有 1kw,那么一个必然的错误发送的信息就有 1kw 条,我们可以给网站设置一个采集率:

这个采集率可以通过具体实际的情况来设定,方法多样化,可以使用一个随机数,也可以具体根据用户的某些特征来进行判定。

上面差不多是我对前端代码监控的一些理解,说起来容易,但是一旦在工程化运用,难免需要考虑到兼容性等种种问题,读者可以通过自己的具体情况进行调整,前端代码异常监控对于我们的网站的稳定性起着至关重要的作用。如若文中所有不对的地方,还望指正。

参考文章

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