前端异常埋点系统初探

前言

开发者有时会面临上线的生产环境包出现了异常? ，在长期生产bug并修复bug的循环中总结出一下几个痛点：

1. 无法快速定位到发生错误的代码位置，因为脚手架构建时会用webapck自动帮我们压缩代码，而上线版本又通常不会保留 source map（开源贡献者除外）
2. 无法第一时间通知开发人员异常发生
3. 不知道用户OS与浏览器版本、请求参数（如页面ID）；而对于页面逻辑是否错误问题，通常除了用户OS与浏览器版本外，需要的是报错的堆栈信息及具体报错位置。

错误埋点追踪系统的出现就是为了应对上述问题的解决方案，笔者正好最近接触了不少前端埋点与错误处理的博客内容，按例阶段性产出博客总结一下。

什么是埋点

还不了解的同学可以阅读以下文章：

大数据时代数据的重要性不言而喻，而其中最重要的就是用户信息的采集。埋点，无论是项目后期的复盘，还是明确业务价值，还是产品价值的挖掘，都具备很重要的意义。

前端异常捕获

在ES3之前js代码执行的过程中，一旦出现错误，整个js代码都会停止执行，这样就显的代码非常的不健壮。从ES3开始，js也提供了类似的异常处理机制，从而让js代码变的更健壮，程序执行的过程中出现了异常，也可以让程序具有了一部分的异常恢复能力。js异常的特点是，出现不会导致JS引擎崩溃，最多只会终止当前执行的任务。

回归正题，我们该如何在程序异常发生时捕捉并进行对应的处理呢？在Javascript中，我们通常有以下两种异常捕获机制。

基本的try…catch语句

  function errFunc() {
      // eslint-disable-next-line no-undef
      error;
  }

  function catchError() {
      try {
          this.errFunc();
      } catch (error) {
          console.log(error);
      }
  }
  catchError()

能捕捉到的异常，必须是线程执行已经进入 try catch 但 try catch 未执行完的时候抛出来的,以下都是无法被捕获到的情形。

1. 异步任务抛出的异常（执行时try catch已经从执行完了）
2. promise（异常内部捕获到了，并未往上抛异常，使用catch处理）
3. 语法错误（代码运行前，在编译时就检查出来了的错误）

• 优点：能够较好地进行异常捕获，不至于使得页面由于一处错误挂掉
• 缺点：显得过于臃肿，大多代码使用try ... catch包裹，影响代码可读性。

全局异常监听window.onerror

window.onerror 最大的好处就是同步任务、异步任务都可捕获，可以得到具体的异常信息、异常文件的URL、异常的行号与列号及异常的堆栈信息，再捕获异常后，统一上报至我们的日志服务器，而且可以全局监听，代码看起来也简洁很多。

• 缺点：

1. 此方法有一定的浏览器兼容性
2. 跨域脚本无法准确捕获异常，跨域之后window.onerror捕获不到正确的异常信息，而是统一返回一个Script error，可通过在<script>使用crossorigin属性来规避这个问题

window.addEventListener('error', function() {
  console.log(error);
  // ...
  // 异常上报
});
throw new Error('这是一个错误');

Promise内部异常

前文已经提到，onerror 以及 try-catch 也无法捕获Promise实例抛出的异常，只能最后在 catch 函数上处理，但是代码写多了就容易糊涂，忘记写 catch。

如果你的应用用到很多的 Promise 实例的话，特别是在一些基于 promise 的异步库比如 axios 等一定要小心，因为你不知道什么时候这些异步请求会抛出异常而你并没有处理它，所以最好添加一个 Promise 全局异常捕获事件 unhandledrejection。

window.addEventListener("unhandledrejection", e => {
 console.log('unhandledrejection',e)
});

vue工程异常

window.onerror并不能捕获.vue文件发生的获取，Vue 2.2.0以上的版本中增加了一个errorHandle，使用Vue.config.errorHandler这样的Vue全局配置，可以在Vue指定组件的渲染和观察期间未捕获错误的处理函数。这个处理函数被调用时，可获取错误信息和Vue 实例。

//main.js
import { createApp } from "vue";
import App from "./App.vue";

let app = createApp(App);
app.config.errorHandler = function(e) {
  console.log(e);
  //错误上报...
};
app.mount("#app");

综上，可以将几种方式有效结合起来，笔者这里是在vue-cli框架中做的处理，其余类似：

import { createApp } from "vue";
import App from "./App.vue";

let app = createApp(App);

window.addEventListener(
  "error",
  (e) => {
    console.log(e);
    //TODO:上报逻辑
    return true;
  },
  true
);
// 处理未捕获的异常，主要是promise内部异常，统一抛给 onerror
window.addEventListener("unhandledrejection", (e) => {
  throw e.reason;
});
// 框架异常统一捕获
app.config.errorHandler = function(err, vm, info) {
  //TODO:上报逻辑
  console.log(err, vm, info);
};
app.mount("#app");

sourcemap

生产环境下所有的报错的代码行数都在第一行了，为什么呢？

通常在该环境下的代码是经过webpack打包后压缩混淆的代码，否则源代码泄漏易造成安全问题，在生产环境下，我们的代码被压缩成了一行。而保留了sourcemap文件就可以利用webpack打包后的生成的一份.map的脚本文件就可以让浏览器对错误位置进行追踪了，但这种做法并不可取，更为推荐的是在服务端使用Node.js对接收到的日志信息时使用source-map解析，以避免源代码的泄露造成风险

webpack自定义插件实现sourcemap自动上传

为了我们每一次构建服务端能拿到最新的map文件，我们编写一个插件让webpack在打包完成后触发一个钩子实现文件上传，在vue.config.js中进行配置

//vue.config.js
let SourceMapUploader = require("./source-map-upload");
module.exports = {
    configureWebpack: {
        resolve: {
            alias: {
                "@": resolve("src"),
            },
        },
        plugins: [
             new SourceMapUploader({url: "http://localhost:3000/upload"})
        ],
    }
    //   chainWebpack: (config) => {},
}

//source-map-upload.js
const fs = require("fs");
const http = require("http");
const path = require("path");
class SourceMapUploader {
  constructor(options) {
    this.options = options;
  }
  /**
   * 用到了hooks，done表示在打包完成之后
   * status.compilation.outputOptions就是打包的dist文件
   */
  apply(compiler) {
    if (process.env.NODE_ENV == "production") {
      compiler.hooks.done.tap("sourcemap-uploader", async (status) => {
        // console.log(status.compilation.outputOptions.path);
        // 读取目录下的map后缀的文件
        let dir = path.join(status.compilation.outputOptions.path, "/js/");
        let chunks = fs.readdirSync(dir);
        let map_file = chunks.filter((item) => {
          return item.match(/\.js\.map$/) !== null;
        });
        // 上传sourcemap
        while (map_file.length > 0) {
          let file = map_file.shift();
          await this.upload(this.options.url, path.join(dir, file));
        }
      });
    }
  }
  
  //调用upload接口，上传文件
  upload(url, file) {
    return new Promise((resolve) => {
      let req = http.request(`${url}?name=${path.basename(file)}`, {
        method: "POST",
        headers: {
          "Content-Type": "application/octet-stream",
          Connection: "keep-alive",
        },
      });

      let fileStream = fs.createReadStream(file);
      fileStream.pipe(req, { end: false });
      fileStream.on("end", function() {
        req.end();
        resolve();
      });
    });
  }
}
module.exports = SourceMapUploader;

错误上报

两种方式：

1. img标签 这种方式无需加载任何通讯库，而且页面是无需刷新的，相当于get请求，没有跨域问题。缺点是有url长度限制，但一般来讲足够使用了。
2. ajax 与正常的接口请求无异，可以用post

这里采用第一种，通过动态创建一个img,浏览器就会向服务器发送get请求。将需要上报的错误数据放在url中，利用这种方式就可以将错误上报到服务器了。

确定上报的内容，应该包含异常位置（行号，列号），异常信息，在错误堆栈中包含了绝大多数调试有关的信息，我们通讯的时候只能以字符串方式传输，我们需要将对象进行序列化处理。

1. 将异常数据从属性中解构出来，存入一个JSON对象
2. 将JSON对象转换为字符串
3. 将字符串转换为Base64

后端接收到信息后进行对应的反向操作，就可以在日志中记录。

function uploadErr({ lineno, colno, error: { stack }, message, filename }) {
  let str = window.btoa(
    JSON.stringify({
      lineno,
      colno,
      error: { stack },
      message,
      filename,
    })
  );
  let front_ip = "http://localhost:3000/error";
  new Image().src = `${front_ip}?info=${str}`;
}

后端服务

用koa搭一个简单后台服务，代码比较简单，按功能拆开来讲

上传文件接口

文件流写入：

router.post("/upload", async (ctx) => {
  const stream = ctx.req;
  const filename = ctx.query.name;
  let dir = path.join(__dirname, "source-map");
  //判断source文件夹是否存在
  if (!fs.existsSync(dir)) {
    fs.mkdirSync(dir);
  }
  let target = path.join(dir, filename);
  const ws = fs.createWriteStream(target);
  stream.pipe(ws);
});

错误日志

使用log4js记录我们的错误日志，这个也是非常流行的日志插件了，直接贴代码。

const path = require('path')
const log4js = require('log4js');

log4js.configure({
  appenders: {
    info: {
      type: "dateFile",
      filename: path.join(__dirname, 'logs', 'info', 'info'),
      pattern: "yyyy-MM-dd.log", 
      encoding: 'utf-8', 

      alwaysIncludePattern: true, 
    },
    error: {// 错误日志
      type: 'dateFile',
      filename: path.join(__dirname, 'logs', 'error', 'error'),
      pattern: 'yyyy-MM-dd.log',
      encoding: 'utf-8', 
      alwaysIncludePattern: true
    }
  },
  categories: {
    default: { appenders: ['info'], level: 'info' },
    info: { appenders: ['info'], level: 'info' },
    error: { appenders: ['error'], level: 'error' }
  }
});


/**
 * 错误日志记录方式
 * @param {*} content 日志输出内容
 */
function logError(content) {
  const log = log4js.getLogger("error");
  log.error(content)
}
/**
 * 日志记录方式
 * @param {*} content 日志输出内容
 */
function logInfo(content) {
  const log = log4js.getLogger("info");
  log.info(content)
}

module.exports = {
  logError,
  logInfo
}

错误解析

这个接口就是对上报的错误信息进行解析，得到错误堆栈对象 上面我们已经拿到colno为2319，lineno为1，接下来需要安装一个插件帮助我们找到对应压缩前的代码位置。

npm install source-map -S

先读取对应的map文件（按filename对应），然后只需传入压缩后的报错行号列号即可，就会返回压缩前的错误信息。打个比喻：简单地说相当于一本书的目录，我们根据目录可以快速找到某一部分内容的页数

router.get("/error", async (ctx) => {
  const errInfo = ctx.query.info;
  // 转码 反序列化
  let obj = JSON.parse(Buffer.from(errInfo, "base64").toString("utf-8"));


  let fileUrl = obj.filename.split("/").pop() + ".map"; // map文件路径
  // 解析sourceMap
  // 1.sourcemap文件的文件流，我们已经上传 
  // 2.文件编码格式
  let consumer = await new sourceMap.SourceMapConsumer(
    fs.readFileSync(path.join(__dirname, "source-map/" + fileUrl), "utf8")
  );
  // 解析原始报错数据
  let result = consumer.originalPositionFor({
    line: obj.lineno, // 压缩后的行号
    column: obj.colno, // 压缩后的列号
  });
  // 写入到日志中
  obj.lineno = result.line;
  obj.colno = result.column;
  log4js.logError(JSON.stringify(obj));
  ctx.body = "";
});

数据存储 日志可视化

看了一下许多平台对错误日志的分析和可视化都使用了ELK，ELK在服务器运维界应该是运用的非常成熟了，很多成熟的大型项目都使用ELK来作为前端日志监控、分析的工具。我对运维这一块兴趣不大，有兴趣的可以自行搭建，整出来界面还是挺炫酷的。

而我又不想每一次都跑去服务器查看日志，于是想到了可以建个表来把错误信息给存起来。用起老三样koa+mongodb+vue，我们这项目就算是齐活了。（mongodb，yyds?，省去了建表许多功夫）

npm install mongodb --save

新建一个文件db.js封装一下mongo连接，方便复用：

// db.js
const MongoClient = require("mongodb").MongoClient;
const url = "mongodb://localhost:27017/";
const dbName = "err_db";
const collectionName = "errList";
class Db {
  // 单例模式，解决多次实例化时候每次创建连接对象不共享的问题，实现共享连接数据库状态
  static getInstance() {
    if (!Db.instance) {
      Db.instance = new Db();
    }
    return Db.instance;
  }
  constructor() {
    // 属性 存放db对象
    this.dbClient = "";
    // 实例化的时候就连接数据库，增加连接数据库速度
    this.connect();
  }
  // 连接数据库
  connect() {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      // 解决数据库多次连接的问题，要不然每次操作数据都会进行一次连接数据库的操作，比较慢
      if (!this.dbClient) {
        // 第一次的时候连接数据库
        MongoClient.connect(
          url,
          { useNewUrlParser: true, useUnifiedTopology: true },
          (err, client) => {
            if (err) {
              reject(err);
            } else {
              // 将连接数据库的状态赋值给属性，保持长连接状态
              this.dbClient = client.db(dbName);
              resolve(this.dbClient);
            }
          }
        );
      } else {
        // 第二次之后直接返回dbClient
        resolve(this.dbClient);
      }
    });
  }
  
  // 增加一条数据
  insert(json) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      this.connect().then((db) => {
        db.collection(collectionName).insertOne(json, (err, result) => {
          if (err) {
            reject(err);
          } else {
            resolve(result);
          }
        });
      });
    });
  }
  
  //查询 --
  find(query = {}) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
      this.connect().then((db) => {
        let res = db.collection(collectionName).find(query);
        res.toArray((e, docs) => {
          if (e) {
            reject(e);
            return;
          }
          resolve(docs);
        });
      });
    });
  }
}

module.exports = Db.getInstance();

然后就可以在项目中愉快使用

 
  let db = require("./db");
  ...
  log4js.logError(JSON.stringify(obj));
  //插入数据
  await db.insert(obj);
  ctx.body = "";

数据插入成功?

增加一个查询接口：

router.get("/errlist", async (ctx) => {
  let res = await db.find({});
  ctx.body = {
    data: res,
  };
});

为了丰富错误信息，我们还可以在上报的时候增加报错时间，用户浏览器信息，自定义错误类型统计，引入图表可视化展示，更加直观地追踪

待完善的点

1. 应该做错误类型区分，如业务错误与接口错误等
2. 过多的日志在业务服务器堆积，造成业务服务器的存储空间不够的情况，在迁到mongodb后在考虑不要日志⬆️
3. 上报频率做限制。如类似mouseover事件中的报错应该考虑防抖般的处理

后记

至此，我们总结了几种异常捕获的做法，并完成了对前端程序异常的上报功能，这对开发和测试人员都有较大的意义，用一句或说便是，要对产品保持敬畏之心，时刻关注存在的缺陷问题。代码中有疑问或者不对的地方欢迎各位批评指正，共同进步。求点赞三连QAQ??