作者：京东零售 李菲菲
1 前言
现有的大部分监控方案都是针对服务端的，而针对前端的监控很少，诸如线上页面的白屏时间是多少、静态资源的加载情况如何、接口请求耗时好久、什么时候挂掉了、为什么挂掉，这些都不清楚。
同时，在产品推广过程中，经常需要统计页面的使用情况及用户行为，从而可以从运营和产品的角度去了解用户群体，进而迭代升级产品，使其更加贴近用户，为业务的扩展提供更多可能性。
因而，我们需要一个前端的页面监控系统，持续监控和预警页面性能的状况，并且在发现瓶颈时用于指导优化工作。
2 前端监控目标
前端监控主要包含两大块：性能监控及异常监控
- 保证稳定性（异常监控）
错误监控包括 JavaScript 代码错误，Promsie 错误，接口（XHR，fetch）错误，资源加载错误（script，link等）等，这些错误大多会导致页面功能异常甚至白屏。
- 提升用户体验（性能监控）
性能监控包括页面的加载时间，接口响应时间等，侧面反应了用户体验的好坏。
3 性能监控
3.1 简单描述页面加载
简单看一下，从输入url到页面加载完成的过程如下：
首先需要通过 DNS（域名解析系统）将 URL 解析为对应的 IP 地址，然后与这个 IP 地址确定的那台服务器建立起 TCP 网络连接，随后我们向服务端抛出 HTTP 请求，服务端处理完我们的请求之后，把目标数据放在 HTTP 响应里返回给客户端，拿到响应数据的浏览器就可以开始走一个渲染的流程。渲染完毕，页面便呈现给了用户。
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我们可以将这个过程分为如下的过程片段：
- DNS 解析
- TCP 连接
- HTTP 请求抛出
- 服务端处理请求，HTTP 响应返回
- 浏览器拿到响应数据，解析响应内容，把解析的结果展示给用户
3.2 从开发者角度，看页面加载各阶段
从输入url到用户可以使用页面的全过程时间统计，会返回一个PerformanceTiming对象，单位均为毫秒。
关于performace，已经在《从前端角度浅谈性能》中进行过介绍,，下面再强调一下：
各阶段的性能耗时可以通过API：window.performance来获取，对应的具体方法有：performance.timing、performance.getEntriesByType(‘resource’)、performance.navigation等。
如上，开发者可以通过performance中各阶段的时间戳，分别获取到 页面各阶段的性能指标，具体的个静态资源的加载耗时、及 页面是否重定向和重定向耗时。
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按触发顺序排列所有属性：
- navigationStart:在同一个浏览器上下文中，前一个网页（与当前页面不一定同域）unload 的时间戳，如果无前一个网页 unload ，则与 fetchStart 值相等
- redirectStart:第一个 HTTP 重定向发生时的时间。有跳转且是同域名内的重定向才算，否则值为 0
- unloadEventStart:前一个网页（与当前页面同域）unload 的时间戳，如果无前一个网页 unload 或者前一个网页与当前页面不同域，则值为 0
- redirectEnd:最后一个 HTTP 重定向完成时的时间。有跳转且是同域名内的重定向才算，否则值为 0
- unloadEventEnd:和 unloadEventStart 相对应，返回前一个网页 unload 事件绑定的回调函数执行完毕的时间戳
- fetchStart:浏览器准备好使用 HTTP 请求抓取文档的时间，这发生在检查本地缓存之前
- domainLookupStart:DNS 域名查询开始的时间，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: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
- connectStart:HTTP（TCP） 开始建立连接的时间，如果是持久连接，则与 fetchStart 值相等,如果在传输层发生了错误且重新建立连接，则这里显示的是新建立的连接开始的时间
- secureConnectionStart:HTTPS 连接开始的时间，如果不是安全连接，则值为 0
- connectEnd:HTTP（TCP） 完成建立连接的时间（完成握手），如果是持久连接，则与 fetchStart 值相等,如果在传输层发生了错误且重新建立连接，则这里显示的是新建立的连接完成的时间
- requestStart:HTTP 请求读取真实文档开始的时间（完成建立连接），包括从本地读取缓存,连接错误重连时，这里显示的也是新建立连接的时间
- responseStart:HTTP 开始接收响应的时间（获取到第一个字节），包括从本地读取缓存
- responseEnd:HTTP 响应全部接收完成的时间（获取到最后一个字节），包括从本地读取缓存
- domLoading:开始解析渲染 DOM 树的时间，此时 Document.readyState 变为 loading，并将抛出 readystatechange 相关事件
- domInteractive:完成解析 DOM 树的时间，Document.readyState 变为 interactive，并将抛出 readystatechange 相关事件
- domContentLoadedEventStart:DOM 解析完成后，网页内资源加载开始的时间,文档发生 DOMContentLoaded事件的时间
- domContentLoadedEventEnd:DOM 解析完成后，网页内资源加载完成的时间（如 JS 脚本加载执行完毕），文档的DOMContentLoaded 事件的结束时间
- domComplete:DOM 树解析完成，且资源也准备就绪的时间，Document.readyState 变为 complete，并将抛出 readystatechange 相关事件
- loadEventStart:load 事件发送给文档，也即 load 回调函数开始执行的时间,如果没有绑定 load 事件，值为 0
- loadEventEnd:load 事件的回调函数执行完毕的时间,如果没有绑定 load 事件，值为 0
3.3 各阶段性能的计算（自定义）
1. `const { timing, navigation } = window.performance`
1. `const loadPageInfo = {};`
1. ``
1. `// 页面加载类型，区分第一次load还是reload, 0初次加载、1重加载`
1. `loadPageInfo.loadType = navigation.type;`
1. ``
1. `// 页面加载完成的时间 - 几乎代表了用户等待页面白屏的时间`
1. `loadPageInfo.loadPage = timing.loadEventEnd - timing.navigationStart;`
1. ``
1. `// 重定向的时间`
1. `loadPageInfo.redirect = timing.redirectEnd - timing.redirectStart;`
1. ``
1. `// 卸载页面的时间`
1. `loadPageInfo.unloadEvent = timing.unloadEventEnd - timing.unloadEventStart;`
1. ``
1. `// 查询 DNS 本地缓存的时间`
1. `loadPageInfo.appCache = timing.domainLookupStart - timing.fetchStart;`
1. ``
1. `// 【重要】DNS 查询时间`
1. `// 页面内是不是使用了太多不同的域名，导致域名查询的时间太长？推荐 DNS 预加载。`
1. `// 可使用 HTML5 Prefetch 预查询 DNS`
1. `loadPageInfo.lookupDomain = timing.domainLookupEnd - timing.domainLookupStart;`
1. ``
1. `// HTTP（TCP）建立连接完成握手的时间`
1. `loadPageInfo.connect = timing.connectEnd - timing.connectStart;`
1. ``
1. `// 【重要】HTTP请求及获取 文档内容的时间`
1. `loadPageInfo.request = timing.responseEnd - timing.responseStart;`
1. ``
1. `// 【重要】前一个页面 unload 到 HTTP获取到 页面第一个字节的时间`
1. `// 【原因】这可以理解为用户拿到你的资源占用的时间，推荐 加异地机房，加 CDN 处理，加宽带，加 CPU 运算速度`
1. `// TTFB 即 Time To First Byte`
1. `loadPageInfo.ttfb = timing.responseStart - timing.navigationStart;`
1. ``
1. `// 解析 DOM 树结构的时间`
1. `loadPageInfo.domReady = timing.domComplete - timing.responseEnd;`
1. ``
1. `// 【重要】执行 onload 回调函数的时间`
1. `// 【原因】是否太多不必要的操作都放在 onload 回调函数里执行了，推荐 延迟加载、按需加载的策略`
1. `loadPageInfo.loadEvent = timing.loadEventEnd - timing.loadE`
4 异常监控
前端需要监控的错误主要有两类：
- Javascript错误（js错误、promise错误）
- 监听error错误（资源加载错误）
4.1 console.error
1. `// 重写console.error，可以捕获更全面的报错信息`
1. `var oldError = console.error;`
1. ``
1. ``
1. `console.error = function(tempErrorMsg){`
1. `var errorMsg = ( arguments[0] && arguments[0].message ) || tempErrorMsg;`
1. `var lineNumber = 0;`
1. `var columnNumber = 0;`
1. `var errorStack = arguments[0] && arguments[0].stack;`
1. ``
1. ``
1. `if( !errorStack ){`
1. `saveJSError( 'console_error', errorMsg, '', lineNumber, columnNumber, 'CustomizeError: ' + errorMsg );`
1. `}else{`
1. `saveJSError( 'console_error', errorMsg, '', lineNumber, columnNumber, errorStack );`
1. `}`
1. ``
1. ``
1. `return oldError.apply( console, arguments );`
4.2 error事件
通过对error事件的监听，可以捕捉到 js语法 及 资源加载 的错误。根据 event.target.src / href 来判断是否为资源加载错误。
1. `window.addEventListener( 'error', function(e){`
1. `var errorMsg = e.error && e.error.message,`
1. `errorStack = e.error && e.error.stack,`
1. `pageUrl = e.filename,`
1. `lineNumber = e.lineno,`
1. `columnNumber = e.colno;`
1. ``
1. ``
1. `saveJSError( 'on_error', errorMsg, pageUrl, lineNumber, columnNumber, errorStack );`
1. `} );`
4.3 Promise
`// 捕获未处理的Promise错误`
`window.onunhandledrejection = function(e){`
`var errorMsg = '';`
`var errorStack = '';`
`if( typeof e.reason === 'object' ){`
`errorMsg = e.reason.message;`
`errorStack = e.reason.stack;`
`}else{`
`errorMsg = e.reason;`
`errorStack = '';`
`}`
`saveJSError( 'on_error', errorMsg, '', 0, 0, 'UncaughtInPromiseError: ' + errorStack );`
`}`
5 总结
以上，通过简单的js代码，即可实现对页面性能与异常的监控与数据上报，后续还需要相应具体的平台汇总，及相应的业务所需数据（如PV、UV等）的计算，才能真正实现对产品的页面数据呈现，用于业务扩展及宣导。
6 后续
上述代码，实现了对页面性能及异常的监控，但其实前端的监控还包括了请求接口的监控与埋点的实现，后续将陆续推出，敬请期待。
