5 分钟撸一个前端性能监控工具

编者按:本文作者是来自360奇舞团的前端开发工程师刘宇晨,同时也是W3C 性能工作组成员。跟着他一起学习一下前端性能监控吧~

用(上)户(帝)说,这个页面怎么这么慢,还有没有人管了?!

为什么监控

简单而言,有三点原因:

  • 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。

一次性能重构,在千兆网速和万元设备的条件下,页面加载时间的提升可能只有 0.1%,但是这样的数(土)据(豪)不具备代表性。网络环境、硬件设备千差万别,对于中低端设备而言,性能提升的主观体验更为明显,对应的数据变化更具备代表性。

不少项目都会把资源上传到 CDN。而 CDN 部分节点出现问题的时候,一般不能精准的告知“某某,你的 xx 资源挂了”,因此需要我们主动监控。

根据谷歌数据显示,当页面加载超过 10s 时,用户会感到绝望,通常会离开当前页面,并且很可能不再回来。

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 Time 、 Frame Timing 、 Navigation Timing 、 Performance Timeline 、Resource Timing 、 User 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。

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。

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

看了看时间,已经过去了 4 分钟,小编表示情绪稳定,没有一丝波动。

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:

getEntriesByType 是我们获取性能数据的一种方式。performance 还提供了 getEntries 以及 getEntriesByName 等其他方式,由于“时间限制”,具体区别不在此赘述,各位看官可以移步到此:https://www.w3.org/TR/performance-timeline-2/#dom-performance。

返回结果是一个数组,其中的元素结构如下所示:

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

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:

定义个方法,获取 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:

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:

以上为 2018 年 7 月 7 日,在 https://cn.bing.com 下搜索 test 时,performance.getEntriesByType(“resource”) 返回的第二条结果。

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:

同 Navigation Timing 相似,关于 startTime 、 fetchStart、connectStart 和 requestStart 的区别, Resource Timing Level 2 给出了详细说明:

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:

这样一来,我们获取了所有超时的资源列表。

简单封装一下:

上报数据

获取数据之后,需要向服务端上报:

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:

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):

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:

如何?是不是不复杂?甚至有点简单~

调用

如果想追(吹)求(毛)极(求)致(疵)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:

跨域等请求问题

工具在数据上报时,没有考虑跨域问题,也没有处理 GET 和 POST 同时存在的情况。

5 分钟还要什么自行车!

如有需求,可以自行覆盖 pMonitor.logPackage 方法,改为动态创建 <form/><iframe/> ,或者使用更为常见的图片打点方式~

说好的报警呢?光有报没有警?!

这个还是需要服务端配合的嘛[认真脸.jpg]。

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。

细粒度

现在仅仅针对超时资源进行了简单统计,但是没有上报具体的超时原因(DNS?TCP?request? response?),这就留给读者去优化了,动手试试吧~

下一步

本文介绍了关于页面加载方面的性能监控, 此外,JavaScript 代码的解析 + 执行,也是制约页面首屏渲染快慢的重要因素(特别是单页面应用)。下一话,小编将带领大家  进一步探索 Performance Timeline Level 2, 实现更多对于 JavaScript 运行时的性能监控,敬请期待~

参考资料

  • https://w3c.github.io/navigation-timing
  • https://www.w3.org/TR/resource-timing-2
  • https://www.w3.org/TR/performance-timeline-2
  • https://developers.google.com/web/fundamentals/performance/rail
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