shin-monitor源码分析

时间:2023-02-13 09:06:14

  在经过两年多的线上沉淀后,将监控代码重新用 TypeScript 编写,删除冗余逻辑,正式开源。

  根据 shin-monitor 的目录结构可知,源码集中在 src 目录中。关于监控系统的迭代过程,可以参考专栏

  入口文件是 index.ts,旁边的 utils.ts 是一个工具库。

  在 index.ts 中,将会引入 lib 目录中的 error、action 和 performance 三个文件。

1)defaults

  声明 defaults 变量,配置了各个参数的默认属性,各个参数的使用指南可以查看注释、readme 或 demo 目录中的文件。

const defaults: TypeShinParams = {
  src: '//127.0.0.1:3000/ma.gif',       // 采集监控数据的后台接收地址
  psrc: '//127.0.0.1:3000/pe.gif',      // 采集性能参数的后台接收地址
  pkey: '',                             // 性能监控的项目key
  subdir: '',                           // 一个项目下的子目录
  rate: 5,                              // 随机采样率,用于性能搜集,范围是 1~10,10 表示百分百发送
  version: '',                          // 版本,便于追查出错源
  record: {
    isOpen: true,                       // 是否开启录像
    src: '//cdn.jsdelivr.net/npm/rrweb@latest/dist/rrweb.min.js'   // 录像地址
  },
  error: {
    isFilterErrorFunc: null,            // 需要过滤的代码错误
    isFilterPromiseFunc: null,          // 需要过滤的Promise错误
  },
  console: {
    isOpen: true,               // 默认是开启,在本地调试时,可以将其关闭
    isFilterLogFunc: null,      // 过滤要打印的内容
  },
  crash: {
    isOpen: true,               // 是否监控页面奔溃,默认开启
    validateFunc: null,         // 自定义页面白屏的判断条件,返回值包括 {success: true, prompt:'提示'}
  },
  event: {
    isFilterClickFunc: null,    // 在点击事件中需要过滤的元素
  },
  ajax: {
    isFilterSendFunc: null      // 在发送监控日志时需要过滤的通信
  },
  identity: {
    value: '',                  // 自定义的身份信息字段
    getFunc: null,              // 自定义的身份信息获取函数
  }, 
};

2)setParams()

  在 setParams() 函数中,会初始化引入的 3 个类,然后开始监控页面错误、计算性能参数、监控用户行为。

function setParams(params: TypeShinParams): TypeShinParams {
  if (!params) {
    return null;
  }
  const combination = defaults;
  // 只重置 params 中的参数
  for(const key in params) {
    combination[key] = params[key];
  }
  // 埋入自定义的身份信息
  const { getFunc } = combination.identity;
  getFunc && getFunc(combination);
  
  // 监控页面错误
  const error = new ErrorMonitor(combination);
  error.registerErrorEvent();                   // 注册 error 事件
  error.registerUnhandledrejectionEvent();      // 注册 unhandledrejection 事件
  error.registerLoadEvent();                    // 注册 load 事件
  error.recordPage();
  shin.reactError = error.reactError.bind(error);   // 对外提供 React 的错误处理
  shin.vueError = error.vueError.bind(error);       // 对外提供 Vue 的错误处理

  // 启动性能监控
  const pe = new PerformanceMonitor(combination);
  pe.observerLCP();      // 监控 LCP
  pe.observerFID();      // 监控 FID
  pe.registerLoadAndHideEvent();    // 注册 load 和页面隐藏事件

  // 为原生对象注入自定义行为
  const action = new ActionMonitor(combination);
  action.injectConsole();   // 监控打印
  action.injectRouter();    // 监听路由
  action.injectEvent();     // 监听事件
  action.injectAjax();      // 监听Ajax
  
  return combination;
}

  函数中做了大量初始化工作,若不需要某些监控行为,可自行删除。

二、lib 目录

  在 lib 目录中,存放着整个监控系统的核心逻辑。

1)Http

  Http 的主要工作是通信,也就是将搜集起来的监控日志或性能参数,统一发送到后台。

  并且在 Http 中,还会根据算法生成身份标识字符串,以及做最后的参数组装工作。

  监控日志原先采用的发送方式是 Image,目的是跨域,但是发送的数据量有限,像 Ajax 通信,如果需要记录响应,那么长度就会不够。

  因此后期就改成了 fetch() 函数,默认只会上传 8000 长度的数据。

public send(data: TypeSendParams, callback?: ParamsCallback): void {
  // var ts = new Date().getTime().toString();
  // var img = new Image(0, 0);
  // img.src = shin.param.src + "?m=" + _paramify(data) + "&ts=" + ts;
  const m = this.paramify(data);
  // 大于8000的长度,就不在上报,废弃掉
  if (m.length >= 8000) {
    return;
  }
  const body: TypeSendBody = { m };
  callback && callback(data, body); // 自定义的参数处理回调
  // 如果修改headers,就会多一次OPTIONS预检请求
  fetch(this.params.src, {
    method: "POST",
    // headers: {
    //   'Content-Type': 'application/json',
    // },
    body: JSON.stringify(body)
  });
}

  而性能参数的发送采用了 sendBeacon() 方法,在页面关闭时也能上报,这是普通的请求所不具备的特性。

  它能将少量数据异步 POST 到后台,并且支持跨域,而少量是指多少并没有特别指明,由浏览器控制,网上查到的资料说一般在 64KB 左右。

public sendPerformance(data: TypeCaculateTiming): void {
  // 如果传了数据就使用该数据,否则读取性能参数,并格式化为字符串
  var str = this.paramifyPerformance(data);
  var rate = randomNum(10, 1); // 选取1~10之间的整数
  if (this.params.rate >= rate && this.params.pkey) {
    navigator.sendBeacon(this.params.psrc, str);
  }
}

2)Error

  在 Error 中,会注册 window 的 error 事件,用于监控脚本或资源错误,在脚本错误中,会提示行号和列号。

  不过资源错误是看不到具体的错误原因的,只会给个结果,出现了错误,连错误状态码也没有。

    window.addEventListener('error', (event: ErrorEvent): void => {
      const errorTarget = event.target as (Window | TypeEventTarget);
      // 过滤掉与业务无关或无意义的错误
      if (isFilterErrorFunc && isFilterErrorFunc(event)) {
        return;
      }
      // 过滤 target 为 window 的异常
      if (
        errorTarget !== window
          && (errorTarget as TypeEventTarget).nodeName
          && CONSTANT.LOAD_ERROR_TYPE[(errorTarget as TypeEventTarget).nodeName.toUpperCase()]
      ) {
        this.handleError(this.formatLoadError(errorTarget as TypeEventTarget));
      } else {
        // 过滤无效错误
        event.message && this.handleError(
          this.formatRuntimerError(
            event.message,
            event.filename,
            event.lineno,
            event.colno,
            // event.error,
          ),
        );
      }
    }, true); // 捕获

  还会注册 window 的 unhandledrejection 事件,用于监控未处理的 Promise 错误,当 Promise 被 reject 且没有 reject 处理器时触发。

  在 unhandledrejection 事件中,对于响应信息,其实是做了些扩展的,参考《SDK中的 unhandledrejection 事件》。

    window.addEventListener('unhandledrejection',(event: PromiseRejectionEvent): void => {
      // 处理响应数据,只抽取重要信息
      const { response } = event.reason;
      // 若无响应,则不监控
      if (!response || !response.request) {
        return;
      }
      const desc: TypeAjaxDesc = response.request.ajax;
      desc.status = event.reason.status || response.status;
      // 过滤掉与业务无关或无意义的错误
      if(isFilterPromiseFunc && isFilterPromiseFunc(desc)) {
        return;
      }
      this.handleError({
        type: CONSTANT.ERROR_PROMISE,
        desc,
        // stack: event.reason && (event.reason.stack || "no stack")
      });
    }, true);

  这 2 个错误的使用,都在 demo/error.html 中有所记录,另一个重要的错误是白屏。

  在白屏时,还会上报录像内容,白屏的迭代过程可以参考此处

  对 body 的子元素做深度优先搜索,若已找到一个有高度的元素、或若元素隐藏、或元素有高度并且不是 body 元素,则结束搜索。

  为了便于定位白屏原因,在白屏时,还会记录些元素信息,例如元素类型、样式、高度等。

  private isWhiteScreen(): TypeWhiteScreen {
    const visibles = [];
    const nodes = [];       //遍历到的节点的关键信息,用于查明白屏原因
    // 深度优先遍历子元素
    const dfs = (node: HTMLElement): void => {
      const tagName = node.tagName.toLowerCase();
      const rect = node.getBoundingClientRect();
      // 选取节点的属性作记录
      const attrs: TypeWhiteHTMLNode = {
        id: node.id,
        tag: tagName,
        className: node.className,
        display: node.style.display,
        height: rect.height
      };
      const src = (node as HTMLImageElement).src;
      if(src) {
        attrs.src = src;    // 记录图像的地址
      }
      const href =(node as HTMLAnchorElement).href;
      if(href) {
        attrs.href = href; // 记录链接的地址
      }
      nodes.push(attrs);
      // 若已找到一个有高度的元素,则结束搜索
      if(visibles.length > 0) return;
      // 若元素隐藏,则结束搜索
      if (node.style.display === 'none') return;
      // 若元素有高度并且不是 body 元素,则结束搜索
      if(rect.height > 0 && tagName !== 'body') {
        visibles.push(node);
        return;
      }
      node.children && [].slice.call(node.children).forEach((child: HTMLElement): void => {
        const tagName = child.tagName.toLowerCase();
        // 过滤脚本和样式元素
        if(tagName === 'script' || tagName === 'link') return;
        dfs(child);
      });
    };
    dfs(document.body);
    return {
      visibles: visibles,
      nodes: nodes
    };
  }

  监控白屏的时机,是在 load 事件中,延迟 1 秒触发。

  原先是在 DOMContentLoaded 事件内触发,经测试发现,当因为脚本错误出现白屏时,两个事件的触发时机会很接近。

  在线上监控时发现会有一些误报,HTML是有内容的,那很可能是 DOMContentLoaded 触发时,页面内容还没渲染好。

  对于热门的 React 和 Vue 库,声明了两个方法:reactError() 和 vueError(),将这两个方法分别应用于项目中,就能监控框架错误了。

  React 需要在项目中创建一个 ErrorBoundary 类,在类中调用 reactError() 方法。

  如果 Vue 是被模块化引入的,那么就得在模块的某个位置调用该方法,因为此时 Vue 不会绑定到 window 中,即不是全局变量。

3)Action

  在 Action 中会监控打印、路由、点击事件和 Ajax 通信。这 4 种行为都会对原生对象进行注入,它们的使用也都可以在 demo 目录中找到。

  以路由为例,不仅要监听 popstate 事件,还要重写 pushState 和 replaceState。

  public injectRouter(): void {
    /**
     * 全局监听跳转
     * 点击后退、前进按钮或者调用 history.back()、history.forward()、history.go() 方法才会触发 popstate 事件
     * 点击 <a href=/xx/yy#anchor>hash</a> 按钮也会触发 popstate 事件
     */
    const _onPopState = window.onpopstate;
    window.onpopstate = (args: PopStateEvent): void => {
      this.sendRouterInfo();
      _onPopState && _onPopState.apply(this, args);
    };
    /**
     * 监听 pushState() 和 replaceState() 两个方法
     */
    const bindEventListener = (type: string): TypeStateEvent => {
      const historyEvent: TypeStateEvent = history[type];
      return (...args): void => {
        // 触发 history 的原始事件,apply 的第一个参数若不是 history,就会报错
        const newEvent = historyEvent.apply(history, args);
        this.sendRouterInfo();
        return newEvent;
      };
    };
    history.pushState = bindEventListener('pushState');
    history.replaceState = bindEventListener('replaceState');
  }

4)Performance

  Performance 主要是对性能参数的搜集,大部分的性能参数是通过 performance.getEntriesByType('navigation')[0] 或 performance.timing 获取的。

  performance.timing 已被废弃,尽量不要使用,此处只是为了兼容。Performance 的迭代过程可以参考此处

  参数的发送时机有两者,第一种是 window.load 事件中,第二种是页面隐藏的事件中。

  LCP、FID、FP 等参数可通过浏览器提供的对象获取。

  public observerLCP(): void {
    const lcpType = 'largest-contentful-paint';
    const isSupport = this.checkSupportPerformanceObserver(lcpType);
    // 浏览器兼容判断
    if(!isSupport) {
      return;
    }
    const po = new PerformanceObserver((entryList): void=> {
      const entries = entryList.getEntries();
      const lastEntry = (entries as any)[entries.length - 1] as TypePerformanceEntry;
      this.lcp = {
        time: rounded(lastEntry.renderTime || lastEntry.loadTime),                  // 时间取整
        url: lastEntry.url,                                                         // 资源地址
        element: lastEntry.element ? removeQuote(lastEntry.element.outerHTML) : ''  // 参照的元素
      };
    });
    // buffered 为 true 表示调用 observe() 之前的也算进来
    po.observe({ type: lcpType, buffered: true } as any);
    // po.observe({ entryTypes: [lcpType] });
    /**
     * 当有按键或点击(包括滚动)时,就停止 LCP 的采样
     * once 参数是指事件被调用一次后就会被移除
     */
    ['keydown', 'click'].forEach((type): void => {
      window.addEventListener(type, (): void => {
        // 断开此观察者的连接
        po.disconnect();
      }, { once: true, capture: true });
    });
  }

  FMP 需要自行计算,才能得到,我采用了一套比较简单的规则。

  • 首先,通过 MutationObserver 监听每一次页面整体的 DOM 变化,触发 MutationObserver 的回调。
  • 然后在回调中,为每个 HTML 元素(不包括忽略的元素)打上标记,记录元素是在哪一次回调中增加的,并且用数组记录每一次的回调时间。
  • 接着在触发 load 事件时,先过滤掉首屏外和没有高度的元素,以及元素列表之间有包括关系的祖先元素,再计算各次变化时剩余元素的总分。
  • 最后在得到分数最大值后,从这些元素中挑选出最长的耗时,作为 FMP。

  为了能更好的描述出首屏的时间,将 LCP 和 FMP 两个时间做比较,取最长的那个时间。