# 前端性能监控指标

## 1. 前端性能统计的指标有哪些？
1. 白屏时间：从打开网站到有内容渲染出来的时间节点；
2. 首屏时间：首屏内容渲染完毕的时间节点；
3. 用户可操作时间节点：domready触发节点；
4. 总下载时间：window.onload的触发节点。


## 2. 如何统计前端的性能（量化统计）？
下面介绍几种以上几个数据的统计方案。

### 2.1 常规统计方案
使用注入代码监控的方式统计以上指标，在没有一些浏览器新API（如下文将提到的timing API）的支持下，得到的数据大都是估值，虽然不准确，但也有一定的参考价值。

#### 2.1.1 白屏时间
白屏时间节点指的是从用户进入网站（输入url、刷新、跳转等方式）的时刻开始计算，一直到页面有内容展示出来的时间节点。这个过程包括dns查询、建立tcp连接、发送首个http请求（如果使用https还要介入TLS的验证时间）、返回html文档、html文档head解析完毕。

使用注入代码监控无法获取解析html文档之前的时间信息，目前普遍使用的白屏时间统计方案是在html文档的head中所有的静态资源以及内嵌脚本/样式之前记录一个时间点，在head最底部记录另一个时间点，两者的差值作为白屏时间。如下：
```html
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8"/>
    
    <script>
    var start_time = new Date();//统计起点，实际为html开始解析的时间节点
    </script>
    <link href='a.css'></link>
    <script src='a.js'></script>
    <script>
    var end_time = new Date();//统计起点，实际为html开始解析的时间节点
    </script>
</head>
<body>
</body>
</html>
```
上述代码中的end_time和start_time的差值一般作为白屏时间的估值，但理论上来讲，这个差值只是浏览器解析html文档head的时间，并非准确的白屏时间。

#### 2.1.2 首屏时间
首屏时间的统计比较复杂，目前应用比较广的方案是将首屏的图片、iframe等资源添加onload事件，获取最慢的一个。

这种方案比较适合首屏元素数量固定的页面，比如移动端首屏不论屏幕大小都展示相同数量的内容，响应式得改变内容的字体、尺寸等。但是对于首屏元素不固定的页面，这种方案并不适用，最典型的就是PC端页面，不同屏幕尺寸下展示的首屏内容不同。上述方案便不适用于此场景。

#### 2.1.3 可操作时间
用户可操作的时间节点即dom ready触发的时间，使用jquery可以通过$(document).ready()获取此数据，如果不使用jQuery可以参考这里通过原生方法实现dom ready。

#### 2.1.4 总下载时间
> [!NOTE]
> 总下载时间即window.onload触发的时间节点。

目前大多数web产品都有异步加载的内容，比如图片的lazyload等。如果总下载时间需要统计到这些数据，可以借鉴AOP的理念，在请求异步内容之前和之后分别打点，最后计算差值。不过通常来讲，我们说的总下载时间并不包括异步加载的内容。

### 2.2 使用window.performance API
> [!NOTE]
> window.performance 是W3C性能小组引入的新的API，目前IE9以上的浏览器都支持。

一个performance对象的完整结构包括：

1. memory字段代表JavaScript对内存的占用。

2. navigation字段统计的是一些网页导航相关的数据：

3. redirectCount:重定向的数量（只读），但是这个接口有同源策略限制，即仅能检测同源的重定向；
   
4. type 返回值应该是0,1,2 中的一个。分别对应三个枚举值:
    - 0 : TYPE_NAVIGATE (用户通过常规导航方式访问页面，比如点一个链接，或者一般的get方式)
    - 1 : TYPE_RELOAD (用户通过刷新，包括JS调用刷新接口等方式访问页面)
    - 2 : TYPE_BACK_FORWARD (用户通过后退按钮访问本页面)
    最重要的是timing字段的统计数据，它包含了网络、解析等一系列的时间数据。

#### 2.2.1 timing API
timing的整体结构包括：

![性能监控](../../img/性能监控-timing.png)

1. startTime：有些浏览器实现为navigationStart，代表浏览器开始unload前一个页面文档的开始时间节点。比如我们当前正在浏览baidu.com，在地址栏输入google.com并回车，浏览器的执行动作依次为：unload当前文档（即baidu.com）->请求下一文档（即google.com）。navigationStart的值便是触发unload当前文档的时间节点。

    - 如果当前文档为空，则navigationStart的值等于fetchStart。

2. redirectStart和redirectEnd：如果页面是由redirect而来，则redirectStart和redirectEnd分别代表redirect开始和结束的时间节点；

3. unloadEventStart和unloadEventEnd：如果前一个文档和请求的文档是同一个域的，则unloadEventStart和unloadEventEnd分别代表浏览器unload前一个文档的开始和结束时间节点。否则两者都等于0；

4. fetchStart是指在浏览器发起任何请求之前的时间值。在fetchStart和domainLookupStart之间，浏览器会检查当前文档的缓存；

5. domainLookupStart和domainLookupEnd分别代表DNS查询的开始和结束时间节点。如果浏览器没有进行DNS查询（比如使用了cache），则两者的值都等于fetchStart；

6. connectStart和connectEnd分别代表TCP建立连接和连接成功的时间节点。如果浏览器没有进行TCP连接（比如使用持久化连接webscoket），则两者都等于domainLookupEnd；

7. secureConnectionStart：可选。如果页面使用HTTPS，它的值是安全连接握手之前的时刻。如果该属性不可用，则返回undefined。如果该属性可用，但没有使用HTTPS，则返回0；

8. requestStart代表浏览器发起请求的时间节点，请求的方式可以是请求服务器、缓存、本地资源等；

9. responseStart和responseEnd分别代表浏览器收到从服务器端（或缓存、本地资源）响应回的第一个字节和最后一个字节数据的时刻；

10. domLoading代表浏览器开始解析html文档的时间节点。我们知道IE浏览器下的document有readyState属性，domLoading的值就等于readyState改变为loading的时间节点；

11. domInteractive代表浏览器解析html文档的状态为interactive时的时间节点。domInteractive并非DOMReady，它早于DOMReady触发，代表html文档解析完毕（即dom tree创建完成）但是内嵌资源（比如外链css、js等）还未加载的时间点；

12. domContentLoadedEventStart：代表DOMContentLoaded事件触发的时间节点：

13. 页面文档完全加载并解析完毕之后,会触发DOMContentLoaded事件，HTML文档不会等待样式文件,图片文件,子框架页面的加载(load事件可以用来检测HTML页面是否完全加载完毕(fully-loaded))。

14. domContentLoadedEventEnd：代表DOMContentLoaded事件完成的时间节点，此刻用户可以对页面进行操作，也就是jQuery中的domready时间；

15. domComplete：html文档完全解析完毕的时间节点；
    
16. loadEventStart和loadEventEnd分别代表onload事件触发和结束的时间节点

#### 2.2.2 计算性能指标
> [!NOTE]
> 可以使用Navigation.timing 统计到的时间数据来计算一些页面性能指标，比如DNS查询耗时、白屏时间、domready等等。

- 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 = domloadng - fetchStart
- domready时间 = domContentLoadedEventEnd - fetchStart
- onload时间 = loadEventEnd - fetchStart


#### 2.2.3 统计代码

```js
// 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
    // 维基百科：https://en.wikipedia.org/wiki/Time_To_First_Byte
    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;
}
```

【性能优化】performance性能监控

1. 前端性能统计的指标有哪些？

2. 如何统计前端的性能（量化统计）？