今天來給大家介紹下前端監(jiān)控中一個(gè)特定指標(biāo)的獲取算法,有人會(huì)問,為啥就單單講一個(gè)指標(biāo)?這是因?yàn)?,目前大部分的指?biāo),比如白屏?xí)r間,dom加載時(shí)間等等,都能通過現(xiàn)代瀏覽器提供的各種api去進(jìn)行較為精確的獲取,而今天講的這個(gè)指標(biāo),以往獲取他的方式只能是通過邏輯埋點(diǎn)去獲取它的值,因此在做一些前端監(jiān)控時(shí),需要根據(jù)業(yè)務(wù)需要去改變頁面對(duì)這個(gè)值的埋點(diǎn)方式,會(huì)比較繁瑣,恰巧最近剛剛好在做一些前端監(jiān)控相關(guān)的項(xiàng)目,遇到這個(gè)問題時(shí)就在想,能不能通過一種無須埋點(diǎn)的方式,將這個(gè)值給獲取到?倒騰了一段時(shí)間,終于把算法弄出來了,今天就來給大家介紹下————FMP(first meaning paint) 指標(biāo)的智能獲取算法
什么是FMP解答這個(gè)問題之前,我們先來了解下現(xiàn)代前端監(jiān)控性能的主要指標(biāo)統(tǒng)計(jì)方法,在2013年之后,標(biāo)準(zhǔn)組織推出了 performance timing api ,如下圖
這個(gè)api統(tǒng)計(jì)了瀏覽器從網(wǎng)址開始導(dǎo)航到 window.onload事件觸發(fā)的時(shí)間點(diǎn),比如請(qǐng)求開始的時(shí)間點(diǎn)——requestStart,響應(yīng)結(jié)束的時(shí)間點(diǎn)——responseEnd,通過這些時(shí)間點(diǎn)我們可以計(jì)算出一些對(duì)頁面加載質(zhì)量有指導(dǎo)意見的時(shí)長(zhǎng),比如以下幾個(gè):
TTFB : ResponseStart - RequestStart (首包時(shí)間,關(guān)注網(wǎng)絡(luò)鏈路耗時(shí))
FPT : ResponseEnd - FetchStart (首次渲染時(shí)間 / 白屏?xí)r間)
TTI : DomInteractive - FetchStart (首次可交付時(shí)間)
Ready : DomContentLoadEventEnd - FetchStart (加載完成時(shí)間)
Load : LoadEventStart - FetchStart (頁面完全加載時(shí)間)
通過這些指標(biāo)我們可以得到很多有用的web端網(wǎng)頁加載信息,建立對(duì)網(wǎng)頁性能概況
以上的指標(biāo)可以對(duì)網(wǎng)頁進(jìn)行數(shù)值化的衡量,但是其實(shí)這種衡量只能體現(xiàn)一個(gè)視角的性能觀點(diǎn),比如TTFB很快,就能代表用戶能夠很快的看到頁面的內(nèi)容嘛?這個(gè)不一定是成立的,因此人們有開始從用戶的視角去分析網(wǎng)頁加載的性能情況,將用戶看待加載過程,分成了以下幾個(gè)階段:
頁面是否正在正常加載 (happening)
頁面加載的內(nèi)容是否已經(jīng)足夠(useful)
頁面是否已經(jīng)可以操作了 (usable)
頁面是否可以交互,動(dòng)畫是否順暢(delightful)
而我們今天討論的FMP(first meaningful paint),其實(shí)就是回答 is it useful,加載的內(nèi)容是否已經(jīng)足夠,其實(shí)這是一個(gè)很難被定義的概念。每個(gè)網(wǎng)頁都有自己的特點(diǎn),只有開發(fā)者和產(chǎn)品能夠比較確定哪個(gè)元素加載的時(shí)間點(diǎn)屬于FMP,今天我們就來討論一下,如何比較智能的去找出頁面那個(gè)主要的元素,確定頁面的FMP
成為FMP元素的條件首先我們可以看看下面的圖:
我們可以發(fā)現(xiàn)在頁面中比較useful的內(nèi)容,都是含有信息量比較豐富的,比如圖片,視頻,動(dòng)畫,另外就是占可視面積較大的,頁面中還存在兩種形態(tài)的內(nèi)容可以被視為是useful的,一種是單一的塊狀元素,另外一種是由多個(gè)元素組合而成的大元素,比如視頻元素,banner圖,這種屬于單一的塊狀元素,而像圖片列表,多圖像的組合,這種屬于元素組合
總結(jié)一下成為FMP元素的條件:
體積占比比較大
屏幕內(nèi)可見占比大
資源加載元素占比更高(img, svg , video , object , embed, canvas)
主要元素可能是多個(gè)組成的
算法如何設(shè)計(jì)前面介紹了FMP的概念還有成為FMP的條件,接下來我們來看看如何設(shè)計(jì)FMP獲取的算法,按照上面的介紹,我們知道算法分為以下兩個(gè)部分:
獲取FMP元素
計(jì)算FMP元素的加載時(shí)間
如果有了解過瀏覽器加載原理的同學(xué)都知道,瀏覽器在在獲取到html頁面之后會(huì)逐步的對(duì)html文檔進(jìn)行解析,遇到j(luò)avascript會(huì)停止html文檔的解析工作,執(zhí)行javascript,執(zhí)行完繼續(xù)解析html,直到整個(gè)頁面解析完成為止。頁面除了html文檔中的元素加載,可能在執(zhí)行javascript的時(shí)候,會(huì)產(chǎn)生動(dòng)態(tài)的元素片段加載,一般來說,首屏元素會(huì)在這期間加載。因此我們只需要監(jiān)控元素的加載和加載的時(shí)間點(diǎn),然后再進(jìn)行計(jì)算。
具體的算法流程如下圖
相關(guān)的代碼鏈接我已經(jīng)放在最后面了,下面我會(huì)逐步的講解整個(gè)算法流程
我把整個(gè)流程分為兩個(gè)下面兩個(gè)部分:
監(jiān)聽元素加載,主要是為了確定普通元素加載的時(shí)間點(diǎn)
確定FMP元素,計(jì)算出最終的FMP值
下面我們按照步驟來分析
初始化監(jiān)聽可以看到首先我們先執(zhí)行了firstSnapshot方法,用于記錄在代碼執(zhí)行之前加載的元素的時(shí)間點(diǎn)
接下來初始化MutationObserver,開始監(jiān)聽document的加載情況,在發(fā)生回調(diào)的時(shí)候,記錄下當(dāng)前到performance.timing.fetchStart的時(shí)間間隔,然后對(duì)body的元素進(jìn)行深度遍歷,進(jìn)行打點(diǎn),記錄是在哪一次回調(diào)的時(shí)候記錄的,如下圖
監(jiān)聽的最后我們會(huì)將在window.onload的時(shí)候去觸發(fā)檢查是否停止監(jiān)聽的條件,如下圖
如果監(jiān)聽的時(shí)間超過LIMIT,或者發(fā)生回調(diào)的時(shí)間間隔已經(jīng)超過1s中,我們認(rèn)為頁面已經(jīng)穩(wěn)定,停止dom元素加載的監(jiān)聽,開始進(jìn)入計(jì)算過程
首先前面我們說了,我們的元素對(duì)于頁面的貢獻(xiàn)是不同的,資源加載的元素會(huì)對(duì)用戶視覺感官的影響比較大,比如圖片,帶背景的元素,視頻等等,因此我設(shè)計(jì)了一套權(quán)重系統(tǒng),如下:
可以看到svg,img的權(quán)重為2,canvas,object,embed,video的權(quán)重為4,其他的元素為1,
也就是說,如果一個(gè)圖片面積為1/2首屏面積,其實(shí)他的影響力會(huì)和普通元素占滿首屏的影響力一樣
接著我們回到代碼,我們首先會(huì)對(duì)整個(gè)頁面進(jìn)行深度優(yōu)先遍歷搜索,然后對(duì)每一個(gè)元素進(jìn)行進(jìn)行分?jǐn)?shù)計(jì)算,如下圖
可以看到我們通過element.getBoundingClientRect獲取了元素的位置和大小,然后通過計(jì)算"width * height * weight * 元素在viewport的面積占比"的乘積,確定元素的最終得分,然后將改元素的子元素得分之和與其得分進(jìn)行比較,去較大值,記錄得分元素集
通過上面的步驟我們獲取到了一個(gè)集合,這個(gè)集合是"可視區(qū)域內(nèi)得分最高的元素的集合",我們會(huì)對(duì)這個(gè)集合的得分取均值,然后過濾出在平均分之上的元素集合,然后進(jìn)行時(shí)間計(jì)算
可以看到分為兩種情況去處理:
weight為1的普通元素,那么我們會(huì)通過元素上面的標(biāo)記,去查詢之前保存的時(shí)間集合,得到這個(gè)元素的加載時(shí)間點(diǎn)
weight不為1的元素,那么其實(shí)就存在資源加載情況,元素的加載時(shí)間其實(shí)是資源加載的時(shí)間,我們通過performance.getEntries去獲取對(duì)應(yīng)資源的加載時(shí)間,獲取元素的加載速度
最后去所有元素最大的加載時(shí)間值,作為頁面加載的FMP時(shí)間
最后以上就是整個(gè)算法的比較具體的流程,可能有人會(huì)說,這個(gè)東西算出來的就是準(zhǔn)確的么?這個(gè)算法其實(shí)是按照特征分析,特定的規(guī)則總結(jié)出來的算法, 總體來說還是會(huì)比較準(zhǔn)確,當(dāng)然web頁面的布局如果比較奇特,可能是會(huì)存在一些偏差的情況。也希望大家能夠一起來豐富這個(gè)東西,為FMP這個(gè)計(jì)算方法提出自己的建議
附上代碼 鏈接
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