前端性能监控指标介绍

为什么要统计监控指标

量化出一个页面的性能,根据不断阶段的耗时,找出其中的短板进行性能优化。

监控指标数据

window.performance API

W3C

MDN Performance

  • performance.memory 表示内存使用情况。

  • performance.navigation 表示是如何导航到这个页面的,以及重定向的次数。

  • performance.timing 统计了页面从网页开始导航到加载完成的一些时间点,通过计算某些特定事件的时间差,从而获取中间过程的耗时,就可以得出一些用于页面性能监控的指标。

  • navigationStart: 准备加载页面的时间点,相当于在地址栏输入地址后回车的那个时刻。

  • redirectStart 表示第一个重定向的开始时间点。

  • redirectEnd 表示最后一个重定向的结束时间点。

  • unloadEventStart 表示上一个网页 upload 事件开始的时间点(当卸载一个文档时就会触发 upload 事件)。

  • unloadEventEnd 表示上一个网页 upload 事件完成的时间点。

  • fetchStart 表示浏览器准备好开始请求 HTML 文档的时间点,发生在检查本地缓存之前。

  • domainLookupStart、domainLookupEnd 分别表示 DNS 查询开始和结束的时间点。如果直接使用了缓存,则两者的值都等于 fetchStart。

  • connectStart、connectEnd 分别表示 TCP 连接开始建立和连接成功的时间点。如果没有进行 TCP 连接(比如使用 Webscoket),则两者都等于 domainLookupEnd。

  • secureConnectionStart 如果使用了 HTTPS,则表示连接开始时的时间点。如果没有使用 HTTPS,则值为 0。

  • requestStart 表示浏览器开始请求 HTML 文档的时间点,包括从本地读取缓存。

  • responseStart、responseEnd 分别表示浏览器收到响应的第一个字节和最后一个字节的时间点。

  • domLoading 表示开始解析 HTML 文档的时间点,对应 Document.readyState 改变为 loading 的时刻。

  • domInteractive 表示 HTML 解析完毕的时间点,对应 Document.readyState 改变为 interactive 的时刻,此时 CSS 和 JS 等其他资源还没加载完成。

  • domContentLoadedEventStart 表示 DOMContentLoaded 事件发生的时间点。

  • domContentLoadedEventEnd 表示 DOMContentLoaded 事件结束的时间点。

  • domComplete 表示文档和其他所有资源都加载并执行完成的时间点,对应 Document.readyState 改变为 complete 的时刻。

  • loadEventStart、loadEventEnd 分别表示 onload 事件触发和结束的时间点。

性能指标

  • DNS 查询耗时 = domainLookupEnd - domainLookupStart
  • TCP 连接耗时 = connectEnd - connectStart
  • 请求响应耗时 = responseEnd - requestStart
  • 白屏时间 = domLoading - navigationStart
  • 首屏时间 = loadEventStart - navigationStart
  • DOM 树解析耗时 = domInteractive - domLoading
  • Domready 时间 = domComplete - navigationStart
  • onload 时间 = loadEventEnd - navigationStart

performance.getEntries

返回值是一个包含了所有静态资源的数组,包括请求资源的绝对路径、类型、耗时等信息。

其他基于用户视觉反馈的性能指标

window.performance API 虽然提供了很多数据指标,但在某些方面依旧存在缺陷。比如:

  1. SPA 切换路由时,performance.timing 的数据不会更新,所以无法获得每一个路由所对应的页面性能指标。

  2. 假如页面渲染出来了,但还无法响应用户的操作(JS 线程繁忙),此时 window.performance API 也没有相关的统计指标(TTI)。

FP (First Paint)

  • 含义:首次渲染的时间点,指页面第一次有内容渲染出来的时间。

  • 获取:可以直接通过 performance.getEntriesByType('paint') 方法获取到。

FCP (First Contentful Paint)

  • 含义:首次内容绘制的时间点,指浏览器第一次向屏幕绘制内容。只有首次绘制文本、图片/背景图、非白色的 canvas 或 SVG 时才算数。

  • 获取:同 FP。

  • FP 和 FCP 的区别:FP 是当浏览器开始绘制内容到屏幕上的时候,只要在视觉上开始发生变化,无论是什么内容触发的视觉变化,这一个时间点就叫做 FP。而 FCP 指的是浏览器首次绘制来自 DOM 的内容例如文本、图片等。所以 FP 和 FCP 可能是相同的时间,也可能是先 FP 后 FCP。

FMP(First Meaningful Paint)

Time to First Meaningful Paint

  • 含义:首次有效绘制,指页面的主要内容开始出现在屏幕上的时间点。这里的主要内容通常等于页面渲染过中元素增量最大的点。

  • 计算:通过 MutationObserver 监听 DOM 变化,比较哪个时刻 DOM 节点增量最大。这种计算方法存在的问题是,对于不在屏幕可视范围内的 DOM 节点,它们的渲染与否与用户体验没多大关系,所以不可见 DOM 节点的增量不应该计入到 FMP。

  • 改良后计算方法:

  1. 还是通过 MutationObserver 监听 DOM 变化,计算当前 DOM 结构的得分,得分增量最大的那个点就是 FMP。对 DOM 的计分规则是:满足

    • 挂载在 body 节点下。
    • 位于屏幕可视范围之内。
    • 图片节点存在有效的 src 属性。
    • 非图片节点节点需宽高不为 0,且存在 textContent 或 backgroundImage。

满足以上条件的 DOM 几点称为有效节点,每个节点为 1 分。通过深度递归从根节点开始遍历,逐级计算出整个 DOM 的分数。期间如果遇到不在屏幕可视范围内的 DOM 节点,则结束向下递归,因为它的子孙节点也必然不可见。参考 fmp-tti

  1. 基本上同上,不同点在于为不同类型的标签增加一个权重,每个节点的分数为这个权重值。引入权重的好处是考虑到不同标签对页面的影响是不等效的,比如 video、canvas 等有时候会比 div 等常用标签更加影响到用户体验。参考 GMTC 大前端时代前端监控的最佳实践
  • 疑惑点:
  1. 在页面渲染的时候,就去频繁计算 DOM 得分,不是更加影响页面性能?

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