前端性能优化之自定义性能指标及上报方法详解

背景

性能优化是所有前端人的追求，在这条路上，方法多种多样。这篇文章，说一下利用浏览器的一些API，可以怎样进行自定义性能指标及上报。

PS：后面会出一篇利用chrome开发者工具进行性能分析的哦，敬请期待～

自定义性能指标介绍

自定义性能指标这里，主要要介绍的是 Performance 接口,这个接口可以获取到当前页面中与性能相关的信息。主要包含了Performance Timeline API、Navigation Timing API、 User Timing API 和 Resource Timing API。

Performance类型的对象可以通过调用只读属性 window.performance 来获得,截止目前，其支持度已经很高了，支持性如下：

performance.now()

在chrome浏览器中返回的时间是以毫秒为单位的，更精确。

performance.now() 与 Date.now() 不同的是，返回了以微秒（百万分之一秒）为单位的时间，更加精准。

并且与 Date.now() 会受系统程序执行阻塞的影响不同，performance.now() 的时间是以恒定速率递增的，不受系统时间的影响（系统时间可被人为或软件调整）。

这里主要是一些需要入侵业务代码打点的时候，可以使用这个 API 来获取时间戳

注意：Date.now() 输出的是距离 1970 的毫秒数，而 performance.now() 输出的是相对于 performance.timing.navigationStart(页面初始化) 的时间。

使用 Date.now() 的差值并非绝对精确，因为计算时间时受系统限制（可能阻塞）。但使用 performance.now() 的差值，并不影响我们计算程序执行的精确时间。

window.performance.navigation

window.performance.navigation 对象提供了在指定的时间段里发生的操作相关信息，包括页面是加载还是刷新、发生了多少次重定向等。我们可以看看：

其中，type 的取值及含义如下表：

具体数据示例：

这个数据，主要是帮助我们看看页面重定向次数是否过多(能否减少重定向)，页面访问的方式主要是怎样的，针对访问方式较多的场景我们能否做些优化。

这种情况下，我们只需要把数据直接上报，然后自己查看数据的时候，再跟具体含义结合起来理解即可。

window.performance.timing

window.performance.timing里面有很多的性能相关的时间戳记录，我们来看一些常用的：

更多查看：https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/PerformanceTiming

关键指标

这样，我们就可以定出一些关键步骤耗时：

DNS查询耗时 = domainLookupEnd - domainLookupStart
TCP链接耗时 = connectEnd - connectStart
request请求耗时 = responseEnd - responseStart
解析dom树耗时 = domComplete - domInteractive
白屏时间 = domloading - fetchStart
domready时间 = domContentLoadedEventEnd - fetchStart
onload时间 = loadEventEnd - fetchStart

这个数据，上报到数据平台系统。就可以看到页面的性能情况如何，然后进行对应的优化了。不过，实际情况中，前端更关注的性能指标在首屏，比如：

• HTML 加载完成时间
• 首屏图片加载完成时间
• 首屏接口完成加载完成时间

代码实现

这个时候，我们可以自己手动加上一些时间点(这里的手动添加的点都推荐使用performance.now来实现)，结合一起上报。代码示例如下：

//window.loadHtmlTime 在html中的</body>标签前面用打个时间戳即可
HTMLComplete = window.loadHtmlTime - window.performance.timing.navigationStart

//window.lastImgLoadTime 在首屏中的每张图onload之后都更新一次这个时间戳
firstScreenImgFinished = window.lastImgLoadTime - window.performance.timing.navigationStart

//Report.SPEED.MAINCGI 在首屏中的每个接口调用成功后更新时间戳
firstScreenApiFinished = Report.SPEED.MAINCGI - window.performance.timing.navigationStart

//在所有接口打时间点
apiFinishes = Report.SPEED.LASTCGI - window.performance.timing.navigationStart);

注意：

我们在做性能埋点的时候，最好不要入侵业务代码。这里我的想法是，每个api调用的方法，我们都返回一个Promise，这样，我们再另外封装一个sdk去找到这些方法，然后分别注册then方法来计时即可。

window.performance.getEntries()

window.performance.getEntries 是一个方法，方法调用后可以获取一个包含了页面中所有的 HTTP 请求的时间数据的数组.这个数组是一个按startTime排序的对象数组，数组成员除了会自动根据所请求资源的变化而改变以外，还可以用mark(),measure()方法自定义添加。

其与 performance.timing 对比的差别就是没有与 DOM 相关的属性。而要注意的是， HTTP 请求有可能命中本地缓存，这种情况下请求响应的间隔将非常短，数据可能不准确。

我们来看看它都包含来了哪些时间，如下一个例子图：

由图可以看出，每个对象的属性中除了包含资源加载过程各个阶段的时间外，还有以下五个属性：

• name：资源名称，是资源的绝对路径或调用mark方法自定义的名称
• startTime:开始时间
• duration：加载时间
• entryType：资源类型，entryType类型不同数组中的对象结构也不同
• initiatorType：发起的请求者

其中，常用entryType的值含义如下：

通过performance.mark()
方法添加到数组中的对象

其中，常见initiatorType的值含义如下：

关键指标

由以上，我们可以得出一些，我们比较关心的性能指标如下：

• 首屏图片完成时间
• 各资源耗时(主要统计css/js资源耗时)
• FP(首次绘制时间)
• FCP(首次内容渲染时间)

代码实现

当我们调用这个方法的时候，我们得到的是调用方法前的所有资源的数据，一些资源可能有延时，或者在一些特殊的逻辑下才加载，这种情况下，我们就需要轮询上报了。

但是，浏览器考虑到这些复杂的情况，它为了我们提供了一个 PerformanceObserver,用于监测性能度量事件，在浏览器的性能时间轴记录下一个新的 performance entries 的时候将会被通知.

简单来说，我们可以利用 PerformanceObserver 做到当有性能数据产生时，主动通知你(观察者模式)，所以我们监听自己需要的资源类型，当有这个资源的时候进行上报即可。如下代码：

function perf_observer(list, observer) {
   // Process the "measure" and "resource" event
    list
    .getEntries()
    .map(({ name, entryType, startTime, duration }) => {
      const perfObj = {
        "Duration": duration,
        "Entry Type": entryType,
        "Name": name,
        "Start Time": startTime,
      };
      return JSON.stringify(obj, null, 2);
    })
    .forEach(console.log); // 可以加上报逻辑
}
var observer2 = new PerformanceObserver(perf_observer);
observer2.observe({entryTypes: ["paint","resource"]});

这里，关于首屏图片的获取和统计逻辑，我这里贴一个我使用的通用的逻辑，大家可以参考一下：

// 可以在
const getFirstScreenImageLoadTime = () => {
    // 获取所有的 img dom 节点
    const images = document.getElementsByTagName('img');
    const imageEntries = performance.getEntries().filter(function (entry) {
        return entry.initiatorType === 'img'
    });

    // 获取在首屏内的 img dom 节点
    const firstScreenEntry = [];
    for (let i = 0; i < images.length; i++) {
        const image = images[i];
        const ret = image.getBoundingClientRect();
        if (ret.top < (window.innerHeight - 2) && ret.right > 0 && ret.left < (window.innerWidth - 2)) {
            // 如果在首屏内
            const imageEntry = imageEntries.filter(function (entry) {
                return entry.name === image.src;
            })[0];
            imageEntry && firstScreenEntry.push(imageEntry);
        }
    }

    // 获取最晚加载完成的一张
    let maxEntry;
    if (firstScreenEntry.length >= 1) {
        maxEntry = firstScreenEntry.reduce(function (prev, curr) {
            if (curr.responseEnd > prev.responseEnd) {
                return curr;
            } else {
                return prev
            }
        });
    }

    return maxEntry && maxEntry.responseEnd || null;
}

注意：

该方法有个草案，可以直接传入过滤参数，然后得到想要的结果，如window.performance.getEntries(PerformanceEntryFilterOptions),但是我试了一下，目前 chrome 都还不支持，可以参考这里：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Performance/getEntries。

总结

最后总结一下，我们自定义的前端比较关心的性能指标大概有：

• 白屏时间
• HTML 加载完成时间
• 首屏图片加载完成时间
• 首屏接口完成加载完成时间
• 各资源耗时(主要统计css/js资源耗时)
• FP(首次绘制时间)
• FCP(首次内容渲染时间)
• onload时间

而这些指标的统计方法，本文都详细写了。可以参考一下实现方案～

完