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Web Performance Specifications ​

为了帮助开发者更好地衡量页面性能，W3C 在 2012 年提出了 Navigation Timing

该标准提供了 PerformanceTiming PerformanceNavigation 接口，通过只读属性的方式，提供了完整的客户端延迟度量 （complete client-side latency measurements），具体内容可以查看 MDN 或者 W3C Recommendation

标准细化的指标都存储在全局的 performance 上，可以直接通过 const {navigation, timing} = window.performance 的方式读取

为什么需要 Navigation Timing ​

假设有如下代码，旨在衡量页面的加载时间

html
<html>
  <head>
    <script type="text/javascript">

    var start = new Date().getTime();
    function onLoad() {
      var now = new Date().getTime();
      var latency = now - start;
      alert("page loading time: " + latency);
    }

    </script>
  </head>
  <body onload="onLoad()">
  <!-- Main page body goes from here. -->
  </body>
</html>

实际上该脚本有一个明显的问题：它只会在 script 执行时才开始计算，而没有累计任何 从服务端获取页面 的时间

基于以上原因，W3C 基于页面的生命周期，在PerformanceTiming 和 NavigationTiming 中定义了包含了 navigationStart 在内的属性，方便衡量从前一个页面卸载开始的整个页面周期内页面加载耗时的各项指标

Performance Timing 以及 Navigation Timing 准确来讲并不是直接的衡量指标，而是基于页面周期的 时间点

如下图所示，整个生命周期经历了以下阶段

  1. 导航开始：记录 navigationStart 时间点
  2. 重定向处理：如果存在重定向，记录 redirectStart 和 redirectEnd 时间点
  3. DNS 查找：记录 domainLookupStart 和 domainLookupEnd 时间点
  4. TCP 连接：记录 connectStart 和 connectEnd 时间点
  5. 请求发送：记录 requestStart 时间点
  6. 响应接收：记录 responseStart 和 responseEnd 时间点
  7. DOM 处理：记录 domLoading domInteractive domContentLoadedEventStart domContentLoadedEventEnd 和 domComplete 时间点
  8. 页面加载：记录 loadEventStart 和 loadEventEnd 时间点

在不同的阶段中，用户代理 (User agents 多数情况下为 browsers)会将对应的时间点写入 window.performance.timing 和 window.performance.navigation 对象中，方便后续使用

Navigation Timing 标准处理模型

图片来源 https://www.w3.org/TR/navigation-timing/#processing-model

WARNING

  1. 当 window 对象创建后，window.performance.timing 和 window.performance.navigation 才能被写入
  2. window.performance.timing 和 window.performance.navigation 可能被浏览器禁用，此时两者的值返回 null

属性 ​

可以通过 window.performance 访问对应内容 timing 和 navigation

typescript
interface PerformanceTiming {
  readonly navigationStart: number;
  readonly unloadEventStart: number;
  readonly unloadEventEnd: number;
  readonly redirectStart: number;
  readonly redirectEnd: number;
  readonly fetchStart: number;
  readonly domainLookupStart: number;
  readonly domainLookupEnd: number;
  readonly connectStart: number;
  readonly connectEnd: number;
  readonly secureConnectionStart: number;
  readonly requestStart: number;
  readonly responseStart: number;
  readonly responseEnd: number;
  readonly domLoading: number;
  readonly domInteractive: number;
  readonly domContentLoadedEventStart: number;
  readonly domContentLoadedEventEnd: number;
  readonly domComplete: number;
  readonly loadEventStart: number;
  readonly loadEventEnd: number;
}
enum NavigationType {
  TYPE_NAVIGATE = 0;
  TYPE_RELOAD = 1;
  TYPE_BACK_FORWARD = 2;
  TYPE_RESERVED = 255;
}
interface PerformanceNavigation {
  readonly type: NavigationType;
  readonly redirectCount: number;
};
interface Performance {
  readonly timing: PerformanceTiming;
  readonly navigation: PerformanceNavigation
}
interface Window {
  readonly performance: Performance
}

WARNING

需要注意的是 Navigation Timing 特性已被标注为废弃，并不推荐使用。但由于其良好的兼容性（Chrome 6），仍有了解的必要

目前在 W3C 议程上的是最新的 Navigation Timing Level2 标准。简而言之，该标准相对于 Navigation Timing - 2012 主要有以下改变：

  1. 提供了更多的时间点和属性
  2. 提供协议支持

使用方式与 Navigation Timing - 2012 也有所不同，可以通过 performance.getEntriesByType 或者 PerformanceObserver 获取到对应的属性

performance.getEntriesByType 支持多种类型的资源，通过指定 type 可以指定获取对应的 performance 数据

typescript
const [navigationTl] = performance.getEntriesByType("navigation");
const srcTimelines = performance.getEntriesByType("resource");

需要注意的是，performance.getEntriesByType 不会通知到对应 performanceNavigationTiming 属性的变化，返回的是 FrozenArray 格式的 调用时的 performance timeline。如果需要动态监听变化，应该使用 PerformanceObserver

typescript
function perfObserver(list, observer) {
  list.getEntries().forEach((entry) => {
    if (entry.entryType === "mark") {
      console.log(`${entry.name}'s startTime: ${entry.startTime}`);
    }
    if (entry.entryType === "measure") {
      console.log(`${entry.name}'s duration: ${entry.duration}`);
    }
  });
}
const observer = new PerformanceObserver(perfObserver);
observer.observe({ entryTypes: ["measure", "mark"] });
变更详情，摘自 w3c Editor's Draft
  1. Performance interface 移动到单独的 PERFORMANCE-TIMELINE-2 标准中，支持该标准
  2. 建立在的 RESOURCE-TIMING-2 基础上
  3. 支持 HR-TIME-2
  4. 支持 [RESOURCE-HINTS] 的预渲染技术
  5. 暴露自上次非重定向导航以来的重定向次数
  6. 暴露 next hop network protocol
  7. 暴露 transfer 以及编解码的请求体大小
  8. 强制 secureConnectionStart 属性

Level 2 处理模型 ​

Navigation Timing Level2 处理模型

  1. 导航开始：记录 startTime 和 navigationStart 时间点
  2. Service Worker ：如果存在 Service Worker，记录 workerStart 时间点
  3. 重定向处理：如果存在重定向，记录 redirectStart 和 redirectEnd 时间点，并更新 redirectCount 属性
  4. DNS 查找：记录 domainLookupStart 和 domainLookupEnd 时间点
  5. TCP 连接：记录 connectStart secureConnectionStart（如果适用）和 connectEnd 时间点
  6. 请求发送：记录 requestStart 时间点
  7. 响应接收：记录 responseStart responseEnd transferSize encodedBodySize 和 decodedBodySize 时间点
  8. 底层协议：记录 nextHopProtocol 属性
  9. DOM 处理：记录 domInteractive domContentLoadedEventStart domContentLoadedEventEnd domComplete时间点
  10. 页面加载：记录 loadEventStart 和 loadEventEnd 时间点
  11. 预渲染：如果存在预渲染，记录 prerenderStart 和 prerenderEnd 时间点

对比 Navigation Timing 2012 可以发现，Navigation Timing Level2 的记录颗粒度明显更细致，并且多了诸如 Service Worker 等

属性 ​

typescript
/** 导航类型 */
enum NavigationTimingType {
    "navigate",
    "reload",
    "back_forward",
    "prerender"
};
/** 未存储原因 */
interface NotRestoredReasons {
  readonly src?: string;
  readonly id?: string;
  readonly name?: string;
  readonly url?: string;
  readonly reasons?: {reason: string}[];
  readonly children?: {reason: string}[];
}
interface PerformanceNavigationTiming {
    readonly unloadEventStart: number;
    readonly unloadEventEnd: number;
    readonly domInteractive: number;
    readonly domContentLoadedEventStart: number;
    readonly domContentLoadedEventEnd: number;
    readonly domComplete: number;
    readonly loadEventStart: number;
    readonly loadEventEnd: number;
    readonly type: NavigationTimingType;
    readonly redirectCount: number;
    readonly criticalCHRestart: number;
    readonly NotRestoredReasons?  notRestoredReasons?: ;
}