设计一个性能监控系统
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。
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
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：
const navTimes = performance.getEntriesByType("navigation");
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：www.w3.org/TR/performa。
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：
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') 复制代码不难联想，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
}
以上为 2018 年 7 月 7 日，在 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：
const [{ startTime, responseEnd }] = performance.getEntriesByType("resource");
const loadTime = responseEnd - startTime;
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：
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
如何？是不是不复杂？甚至有点简单～
再次看了看时间，5 分钟什么的，还是不要在意这些细节了吧 orz
补充说明
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：
// 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);
}
};
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。
如有需求，可以自行覆盖 pMonitor.logPackage 方法，改为动态创建 <form/> 和 <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。 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～