Performance — 前端性能监控利器

2023-01-08 09:35:05

Performance是一个做前端性能监控离不开的API，最好在页面完全加载完成之后再使用，因为很多值必须在页面完全加载之后才能得到。最简单的办法是在window.onload事件中读取各种数据。

大概长这个样子，小程序也支持

Performance — 前端性能监控利器

属性

timing （PerformanceTiming）

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
Performance — 前端性能监控利器

按触发顺序排列所有属性：(更详细标准的解释请参看：W3C Editor's Draft)
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
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
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
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
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
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
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

注意:这里握手结束，包括安全连接建立完成、SOCKS 授权通过

secureConnectionStart:HTTPS 连接开始的时间，如果不是安全连接，则值为 0
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

注意:只是 DOM 树解析完成，这时候并没有开始加载网页内的资源

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

// 计算加载时间
function getPerformanceTiming () { 
    var performance = window.performance;
  
    if (!performance) {
        // 当前浏览器不支持
        console.log('你的浏览器不支持 performance 接口');
        return;
    }
  
    var t = performance.timing;
    var times = {};
  
    //【重要】页面加载完成的时间
    //【原因】这几乎代表了用户等待页面可用的时间
    times.loadPage = t.loadEventEnd - t.navigationStart;
  
    //【重要】解析 DOM 树结构的时间
    //【原因】反省下你的 DOM 树嵌套是不是太多了！
    times.domReady = t.domComplete - t.responseEnd;
  
    //【重要】重定向的时间
    //【原因】拒绝重定向！比如，http://example.com/ 就不该写成 http://example.com
    times.redirect = t.redirectEnd - t.redirectStart;
  
    //【重要】DNS 查询时间
    //【原因】DNS 预加载做了么？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？
    // 可使用 HTML5 Prefetch 预查询 DNS ，见：[HTML5 prefetch](http://segmentfault.com/a/1190000000633364)
    times.lookupDomain = t.domainLookupEnd - t.domainLookupStart;
  
    //【重要】读取页面第一个字节的时间
    //【原因】这可以理解为用户拿到你的资源占用的时间，加异地机房了么，加CDN 处理了么？加带宽了么？加 CPU 运算速度了么？
    // TTFB 即 Time To First Byte 的意思
    times.ttfb = t.responseStart - t.navigationStart;
 
 
 //【重要】内容加载完成的时间
    //【原因】页面内容经过 gzip 压缩了么，静态资源 css/js 等压缩了么？
    times.request = t.responseEnd - t.requestStart;
  
    //【重要】执行 onload 回调函数的时间
    //【原因】是否太多不必要的操作都放到 onload 回调函数里执行了，考虑过延迟加载、按需加载的策略么？
    times.loadEvent = t.loadEventEnd - t.loadEventStart;
  
    // DNS 缓存时间
    times.appcache = t.domainLookupStart - t.fetchStart;
  
    // 卸载页面的时间
    times.unloadEvent = t.unloadEventEnd - t.unloadEventStart;
  
    // TCP 建立连接完成握手的时间
    times.connect = t.connectEnd - t.connectStart;
  
    return times;
}


常用计算：

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 ：responseStart - navigationStart
domready时间(用户可操作时间节点) ：domContentLoadedEventEnd - navigationStart
onload时间(总下载时间) ：loadEventEnd - navigationStart

navigation

旨在告诉开发者当前页面是通过什么方式导航过来的，只有两个属性：type，redirectCount

type:标志页面导航类型,值如下表

type常数枚举值描述

TYPE_NAVIGATE 0 普通进入，包括：点击链接、在地址栏中输入 URL、表单提交、或者通过除下表中 TYPE_RELOAD 和 TYPE_BACK_FORWARD 的方式初始化脚本。
TYPE_RELOAD 1 通过刷新进入，包括：浏览器的刷新按钮、快捷键刷新、location.reload()等方法。
TYPE_BACK_FORWARD 2 通过操作历史记录进入，包括：浏览器的前进后退按钮、快捷键操作、history.forward()、history.back()、history.go(num)。
TYPE_UNDEFINED 255 其他非以上类型的方式进入。

注意：稍带个小知识，history.go(url)这种非标准写法目前主流浏览器均不支持，问题可参考http://*.com/questions/6277283/history-gourl-issue

redirectCount:表示到达最终页面前，重定向的次数，但是这个接口有同源策略限制，即仅能检测同源的重定向。

注意：所有前端模拟的重定向都无法统计到，因为不属于HTTP重定向

memory

描述内存多少，是在Chrome中添加的一个非标准属性。单位字节
jsHeapSizeLimit: 内存大小限制
totalJSHeapSize: 可使用的内存
usedJSHeapSize: JS对象(包括V8引擎内部对象)占用的内存，不能大于totalJSHeapSize，如果大于，有可能出现了内存泄漏

方法

getEntries()

这个函数返回的将是一个数组，包含了页面中所有的 HTTP 请求.注意 HTTP 请求有可能命中本地缓存，所以请求响应的间隔将非常短 可以看到，与 performance.timing 对比： 没有与 DOM 相关的属性

获取所有资源请求的时间数据,这个函数返回一个按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，该对象的属性中除了包含资源加载时间还有以下五个属性。

Performance — 前端性能监控利器
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！具体见下
initiatorType：谁发起的请求，具体见下

entryType的值：

值该类型对象描述

mark PerformanceMark 通过mark()方法添加到数组中的对象
measure PerformanceMeasure 通过measure()方法添加到数组中的对象
resource PerformanceResourceTiming 所有资源加载时间，用处最多
navigation PerformanceNavigationTiming 现除chrome和Opera外均不支持，导航相关信息
frame PerformanceFrameTiming 现浏览器均未支持
server PerformanceServerTiming 未查到相关资料

initiatorType的值：

发起对象值描述

a Element link/script/img/iframe等 通过标签形式加载的资源，值是该节点名的小写形式
a CSS resourc css 通过css样式加载的资源，比如background的url方式加载资源
a XMLHttpRequest object xmlhttprequest 通过xhr加载的资源
a PerformanceNavigationTiming object navigation 当对象是PerformanceNavigationTiming时返回

  1. //根据entryType类型返回的不同对象

  2. PerformanceMark:{ //通过mark()方法添加的对象

  3. entryType："mark"

  4. name：调用mark()方法时自定义的名字

  5. startTime: 做标记的时间

  6. duration：0

  7. }

  8. PerformanceMeasure:{ //通过measure()方法添加的对象

  9. entryType："measure"

  10. name：调用measure()方法时自定义的名字

  11. startTime: 开始量的时间

  12. duration：标记的两个量的时间间隔

  13. }

  14. PerformanceResourceTiming:{ //可以用来做一个精准的进度条

  15. entryType："resource"

  16. name：资源的绝对路径,即URL

  17. startTime: 即将抓取资源的时间，

  18. duration： responseEnd - startTime

  19. initiatorType：略！/:傲娇脸

  20. //其他属性请参考performance.timing

  21. }

  22. PerformanceNavigationTiming:{

  23. entryType："navigation"

  24. name：本页路由，即地址栏看到的地址

  25. startTime: 0

  26. duration： loadEventEnd - startTime

  27. initiatorType："navigation"

  28. //其他属性请参考performance.timing

  29. }

请注意：

  1. 目前通过<audio>，<video>加载资源,initiatorType还无法返回"audio"和"video"，chrome中只能返回空字符串,firfox返回"other"
  2. 如果一个图片在页面内既用img引入，又作为背景图片引入，那么initiatorType返回的"img"
  3. performance.getEntries(params)这种形式仍出于草案阶段，目前所有浏览器均为支持。但是非常有用，期待早些实现。
  4. 使用该方法统计资源信息的时候首先可以合理利用clearResourceTimings清除已统计过的对象避免重复统计，其次要过滤掉因上报统计数据而产生的对象。

可以像 getPerformanceTiming 获取网页的时间一样，获取某个资源的时间：

// 计算加载时间
function getEntryTiming (entry) { 
    var t = entry;
    var times = {};
  
    // 重定向的时间
    times.redirect = t.redirectEnd - t.redirectStart;
  
    // DNS 查询时间
    times.lookupDomain = t.domainLookupEnd - t.domainLookupStart;
  
    // 内容加载完成的时间
    times.request = t.responseEnd - t.requestStart;
  
    // TCP 建立连接完成握手的时间
    times.connect = t.connectEnd - t.connectStart;
  
    // 挂载 entry 返回
    times.name = entry.name;
    times.entryType = entry.entryType;
    times.initiatorType = entry.initiatorType;
    times.duration = entry.duration;
  
    return times;
}
  
// test
// var entries = window.performance.getEntries();
// entries.forEach(function (entry) {
//     var times = getEntryTiming(entry);
//     console.log(times);
// });

getEntriesByName(name,type[optional])，getEntriesByType(type)

name:想要筛选出的资源名
type:entryType的值中一个
返回值仍是一个数组，这个数组相当于getEntries()方法经过所填参数筛选后的一个子集

clearResourceTimings();

该方法无参数无返回值，可以清楚目前所有entryType为"resource"的数据，用于写单页应用的统计脚本非常有用

mark(name),measure(name, startMark, endMark),clearMarks(),clearMeasures()

用于做标记和清除标记，供用户自定义统计一些数据，比如某函数运行耗时等

name:自定义的名称，不要和getEntries()返回的数组中其他name重复
startMark:作为开始时间的标记名称或PerformanceTiming的一个属性
endMark:作为结束时间的标记名称或PerformanceTiming的一个属性

创建标记：mark(name)；
记录两个标记的时间间隔：measure(name, startMark, endMark);
清除指定标记：window.performance.clearMarks(name);
清除所有标记：window.performance.clearMarks();
清除指定记录间隔数据：window.performance.clearMeasures(name);
清除所有记录间隔数据：window.performance.clearMeasures();

使用 performance.mark() 也可以精确计算程序执行时间

使用 performance.mark() 标记各种时间戳（就像在地图上打点），保存为各种测量值（测量地图上的点之间的距离），便可以批量地分析这些数据了。

直接上示例代码看注释便明白：

function randomFunc (n) { 
    if (!n) {
        // 生成一个随机数
        n = ~~(Math.random() * 10000);
    }
    var nameStart = 'markStart' + n;
    var nameEnd   = 'markEnd' + n;
    // 函数执行前做个标记
    window.performance.mark(nameStart);
  
    for (var i = 0; i < n; i++) {
        // do nothing
    }
  
    // 函数执行后再做个标记
    window.performance.mark(nameEnd);
  
    // 然后测量这个两个标记间的时间距离，并保存起来
    var name = 'measureRandomFunc' + n;
    window.performance.measure(name, nameStart, nameEnd);
}
  
// 执行三次看看
randomFunc(); 
randomFunc(); 
// 指定一个名字
randomFunc(888); 
// 看下保存起来的标记 mark
var marks = window.performance.getEntriesByType('mark'); 
console.log(marks);

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// 看下保存起来的测量 measure
var measure = window.performance.getEntriesByType('measure'); 
console.log(measure);

Performance — 前端性能监控利器

// 看下我们自定义的测量
var entries = window.performance.getEntriesByName('measureRandomFunc888'); 
console.log(entries);

Performance — 前端性能监控利器

可以看到，for 循环 measureRandomFunc888 的时候

结束时间为: 4875.1199999969685

开始时间为：4875.112999987323

执行时间为：4875.1199999969685 – 4875.112999987323 = 0.00700000964

标记和测量用完了可以清除掉：

// 清除指定标记
window.performance.clearMarks('markStart888'); 
// 清除所有标记
window.performance.clearMarks();
  
// 清除指定测量
window.performance.clearMeasures('measureRandomFunc'); 
// 清除所有测量
window.performance.clearMeasures();

当然 performance.mark() 只是提供了一些简便的测量方式，比如之前我们测量 domReady 是这么测的：

// 计算 domReady 时间
var t = performance.timing 
var domReadyTime = t.domComplete - t.responseEnd; 
console.log(domReadyTime)

其实就可以写成：

window.performance.measure('domReady','responseEnd' , 'domComplete'); 
var domReadyMeasure = window.performance.getEntriesByName('domReady'); 
console.log(domReadyMeasure);

Performance — 前端性能监控利器

使用 performance.now() 精确计算程序执行时间

Performance — 前端性能监控利器

谷歌以毫秒为单位，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）。

注意 Date.now() 输出的是 UNIX 时间，即距离 1970 的时间，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。

// 计算程序执行的精确时间
function getFunctionTimeWithDate (func) { 
    var timeStart = Data.now();
  
    // 执行开始
    func();
    // 执行结束
    var timeEnd = Data.now();
  
    // 返回执行时间
    return (timeEnd - timeStart);
}
function getFunctionTimeWithPerformance (func) { 
    var timeStart = window.performance.now();
  
    // 执行开始
    func();
    // 执行结束
    var timeEnd = window.performance.now();
  
    // 返回执行时间
    return (timeEnd - timeStart);
}

友情提示

目前主流浏览器虽然都已支持Performance对象，但是并不能支持它上面的全部属性和方法，本文主要依据chrome编写，因此提到的chrome浏览器都是兼容的，其他具体使用时兼容性请自行测试，目前已测如下：
1.safari浏览器(包括mac和ios)只支持navigation,timing,now其余均不支持
2.微信浏览器支持timing,navigation属性，不支持performance.getEntries方法

推荐及参考文章

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