有趣的 PerformanceObserver | 被删的前端游乐场

之前在研究小伙伴遗留代码的时候，发现了PerformanceObserver这玩意，不看不知道，越看越有意思。

其实这个 API 出了挺久了，机缘巧合下一直没有接触到，直到最近开始深入研究前端性能情况。

# PerformanceObserver

其实单看PerformanceObserver的官方描述 (opens new window)，好像没什么特别的：

PerformanceObserver()构造函数使用给定的观察者callback生成一个新的PerformanceObserver对象。当通过observe()方法注册的条目类型的性能条目事件被记录下来时，调用该观察者回调。

乍一看，好像跟我们网页开发和性能数据没什么太大关系。

# 常见的性能指标数据获取

在很早的时候，前端开发的性能数据很多都是从Performance (opens new window)里获取：

Performance接口可以获取到当前页面中与性能相关的信息。它是 High Resolution Time API 的一部分，同时也融合了 Performance Timeline API、Navigation Timing API、User Timing API 和 Resource Timing API。

提到页面加载耗时，还是得祭出这张熟悉的图（来自PerformanceNavigationTiming API (opens new window)）：

上述图中的数据都可以从window.performance中获取到。

一般来说，我们可以在页面加载的某个结点（比如onload）的时候获取，并进行上报。

但这仅包含页面打开过程的性能数据，而近年来除了网页打开，网页使用过程中的用户体验也逐渐开始被重视了起来。

2024 年 3 月起，INP (Interaction to Next Paint) 将替代 First Input Delay (FID) 加入 Largest Contentful Paint (LCP) 和 Cumulative Layout Shift (CLS)，作为三项稳定的核心网页指标。尽管第一印象很重要，但首次互动（FID）不一定代表网页生命周期内的所有互动（INP）。

这意味着我们还需要关注整个网页生命周期内的用户体验，PerformanceObserver的设计正是为了提供用户体验相关性能数据，它鼓励开发人员尽可能使用。

# PerformanceObserver 对象

[PerformanceObserver]{https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/PerformanceObserver} 对象为性能监测对象，用于监测性能度量事件，在浏览器的性能时间轴记录新的 performance entry 的时候将会被通知。

研究过前端性能的人，或许还有些对PerformanceObserver不大熟悉（比如我），但是所有大概都知道 Chrome 浏览器的 Performance 性能时间轴：

作为 Performance 面板的老用户，我们常常会从时间轴上捞取出存在性能问题的操作，然后细细分析和研究对应的代码执行情况。而这个时间轴上记录下 performance entry 时，我们可以当通过observe()方法获取到对应的内容和数据。

前面提到，如果我们需要关注网页在整个生命周期中的性能情况，意味着需要定期轮询、埋点等方式做上报。通过使用PerformanceObserver接口，我们可以：

避免轮询时间线来检测新指标
避免新增删除重复数据逻辑来识别新指标
避免与其他可能想要操纵缓冲区的消费者的竞争条件

# PageSpeed Insights (PSI) 前端性能指标

之前给大家讲过前端性能数据指标体系，我们能看到核心网页指标包括 FID、LCP 和 CLS，他们都可以从使用PerformanceObserver直接拿到：

// FID
new PerformanceObserver((entryList) => {
  for (const entry of entryList.getEntries()) {
    const delay = entry.processingStart - entry.startTime;
    console.log("FID candidate:", delay, entry);
  }
}).observe({ type: "first-input", buffered: true });
// LCP
new PerformanceObserver((entryList) => {
  for (const entry of entryList.getEntries()) {
    console.log("LCP candidate:", entry.startTime, entry);
  }
}).observe({ type: "largest-contentful-paint", buffered: true });

此外，web-vitals JavaScript 库 (opens new window)可用来测量真实用户的所有 Web Vitals 指标，其方式准确匹配 Chrome 的测量方式。他提供了 PSI 中的各种指标数据：CLS、FID、LCP、INP、FCP、TTFB，如果你仔细研究它的实现，便是使用PerformanceObserver的能力。

比如，INP 需要监控整个网页生命周期中的交互体验，我们可以看到其实现 (opens new window)基于PerformanceEventTiming的监测实现：

new PerformanceObserver((list) => {
  list.getEntries().forEach((entry) => {
    // Full duration
    const duration = entry.duration;

    // Input delay (before processing event)
    const delay = entry.processingStart - entry.startTime;

    // Synchronous event processing time
    // (between start and end dispatch)
    const eventHandlerTime = entry.processingEnd - entry.processingStart;
    console.log(`Total duration: ${duration}`);
    console.log(`Event delay: ${delay}`);
    console.log(`Event handler duration: ${eventHandlerTime}`);
  });
}).observe({ type: "event" });

而Event Timing API中包括的用户交互事件几乎是很全的，但该方式可用于检测用户交互的流畅性，并不能作为出现卡顿时的定位方案。具体卡顿的定位，可参考《前端性能卡顿的监控和定位方案》一文。

# resource observe 获取资源加载时机

在《前端性能卡顿的监控和定位方案》这篇文章中，我们还发现一个有意思的使用方式：

new PerformanceObserver((resource) => {
  const entries = resource.getEntries();

  entries.forEach((entry: PerformanceResourceTiming) => {
    // 获取 JavaScript 资源
    if (entry.initiatorType !== "script") return;
    const startTime = new Date().getTime();

    window.requestAnimationFrame(() => {
      // JavaScript 资源加载完成
      const endTime = new Date().getTime();
    });
  });
}).observe({ entryTypes: ["resource"] });

除了使用performanceObserver监测resource资源获取性能数据，我们还可以在回调触发时开始计数，以此计算该 JavaScript 资源加载耗时，从而考虑是否需要对资源进行更合理的分包。

# 自定义性能指标

配合PerformanceObserver，我们还可以使用User Timing API (opens new window) 进行自定义打点：

// Record the time immediately before running a task.
performance.mark("myTask:start");
await doMyTask();
// Record the time immediately after running a task.
performance.mark("myTask:end");

// Measure the delta between the start and end of the task
performance.measure("myTask", "myTask:start", "myTask:end");

然后使用PerformanceObserver获取相关指标数据：

// 有兼容性，需要处理异常
try {
  const po = new PerformanceObserver((list) => {
    for (const entry of list.getEntries()) {
      console.log(entry.toJSON());
    }
  });
  // 监测 measure entry
  po.observe({ type: "measure", buffered: true });
} catch (e) {}

更多的使用方式，可以参考自定义指标 (opens new window)一文。

# 参考

# 结束语

由于PerformanceObserver 对象与浏览器的性能时间轴紧紧相关，基于此我们可以做很多性能监测的事情。

如果想偷懒，使用 web-vitals JavaScript 库并对 PSI 定义的核心指标进行上报，我们就能大概掌握了网页的核心性能指标数据，并以此进行分析和优化。

前端性能在前端领域中，也算是个亘古不变的难题，每次研究总能学到新的知识，这也是挺有趣的一件事呢。

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