JS高級調試技巧:捕獲和分析 JavaScript Error詳解
反正只要 JavaScript 出錯后刷新不復現,那用戶就可以通過刷新解決問題,瀏覽器不會崩潰,當沒有發(fā)生過好了。這種假設在 Single Page App 流行之前還是成立的?,F在的 Single Page App 運行一段時間后狀態(tài)復雜無比,用戶可能進行了若干輸入操作才來到這里的,說刷新就刷新啊?之前的操作豈不要完全重做?所以我們還是有必要捕獲和分析這些異常信息的,然后我們就可以修改代碼避免影響用戶體驗。
捕獲異常的方式我們自己寫的 throw new Error() 想要捕獲當然可以捕獲,因為我們很清楚 throw 寫在哪里了。但是調用瀏覽器 API 時發(fā)生的異常就不一定那么容易捕獲了,有些 API 在標準里就寫著會拋出異常,有些 API 只有個別瀏覽器因為實現差異或者有缺陷而拋出異常。對于前者我們還能通過 try-catch 捕獲,對于后者我們必須監(jiān)聽全局的異常然后捕獲。
try-catch
如果有些瀏覽器 API 是已知會拋出異常的,那我們就需要把調用放到 try-catch 里面,避免因為出錯而導致整個程序進入非法狀態(tài)。例如說 window.localStorage 就是這樣的一個 API,在寫入數據超過容量限制后就會拋出異常,在 Safari 的隱私瀏覽模式下也會如此。
try {
localStorage.setItem('date', Date.now());
} catch (error) {
reportError(error);
}
另一個常見的 try-catch 適用場景是回調。因為回調函數的代碼是我們不可控的,代碼質量如何,會不會調用其它會拋出異常的 API,我們一概不知道。為了不要因為回調出錯而導致調用回調后的其它代碼無法執(zhí)行,所以把調用回到放到 try-catch 里面是必須的。
listeners.forEach(function(listener) {
try {
listener();
} catch (error) {
reportError(error);
}
});
window.onerror
對于 try-catch 覆蓋不到的地方,如果出現異常就只能通過 window.onerror 來捕獲了。
window.onerror =
function(errorMessage, scriptURI, lineNumber) {
reportError({
message: errorMessage,
script: scriptURI,
line: lineNumber
});
}
注意不要耍小聰明使用 window.addEventListener 或 window.attachEvent 的形式去監(jiān)聽 window.onerror。很多瀏覽器只實現了 window.onerror,或者是只有 window.onerror 的實現是標準的??紤]到標準草案定義的也是 window.onerror,我們使用 window.onerror 就好了。
假設我們有一個 reportError 函數用來收集捕獲到的異常,然后批量發(fā)送到服務器端存儲以便查詢分析,那么我們會想要收集哪些信息呢?比較有用的信息包括:錯誤類型(name)、錯誤消息(message)、腳本文件地址(script)、行號(line)、列號(column)、堆棧跟蹤(stack)。如果一個異常是通過 try-catch 捕獲到的,這些信息都在 Error 對象上(主流瀏覽器都支持),所以 reportError 也能收集到這些信息。但如果是通過 window.onerror 捕獲到的,我們都知道這個事件函數只有 3 個參數,所以這 3 個參數意外的信息就丟失了。
序列化消息
如果 Error 對象是我們自己創(chuàng)建的話,那么 error.message 就是由我們控制的?;旧衔覀儼咽裁捶胚M error.message 里面,window.onerror 的第一個參數(message)就會是什么。(瀏覽器其實會略作修改,例如加上 'Uncaught Error: ' 前綴。)因此我們可以把我們關注的屬性序列化(例如 JSON.Stringify)后存放到 error.message 里面,然后在 window.onerror 讀取出來反序列化就可以了。當然,這僅限于我們自己創(chuàng)建的 Error 對象。
第五個參數
瀏覽器廠商也知道大家在使用 window.onerror 時受到的限制,所以開始往 window.onerror 上面添加新的參數??紤]到只有行號沒有列號好像不是很對稱的樣子,IE 首先把列號加上了,放在第四個參數。然而大家更關心的是能否拿到完整的堆棧,于是 Firefox 說不如把堆棧放在第五個參數吧。但 Chrome 說那還不如把整個 Error 對象放在第五個參數,大家想讀取什么屬性都可以了,包括自定義屬性。結果由于 Chrome 動作比較快,在 Chrome 30 實現了新的 window.onerror 簽名,導致標準草案也就跟著這樣寫了。
window.onerror = function(
errorMessage,
scriptURI,
lineNumber,
columnNumber,
error
) {
if (error) {
reportError(error);
} else {
reportError({
message: errorMessage,
script: scriptURI,
line: lineNumber,
column: columnNumber
});
}
}
屬性正規(guī)化
我們之前討論到的 Error 對象屬性,其名稱都是基于 Chrome 命名方式的,然而不同瀏覽器對 Error 對象屬性的命名方式各不相同,例如腳本文件地址在 Chrome 叫做 script 但在 Firefox 叫做 filename。因此,我們還需要一個專門的函數來對 Error 對象進行正規(guī)化處理,也就是把不同的屬性名稱都映射到統(tǒng)一的屬性名稱上。具體做法可以參考這篇文章。盡管瀏覽器實現會更新,但人手維護一份這樣的映射表并不會太難。
類似的是堆棧跟蹤(stack)的格式。這個屬性以純文本的形式保存一份異常在發(fā)生時的堆棧信息,由于各個瀏覽器使用的文本格式不一樣,所以也需要人手維護一份正則表達,用于從純文本中提取每一幀的函數名(identifier)、文件(script)、行號(line)和列號(column)。
如果你也遇到過消息為 'Script error.' 的錯誤,你會明白我在說什么的,這其實是瀏覽器針對不同源(origin)腳本文件的限制。這個安全限制的理由是這樣的:假設一家網銀在用戶登錄后返回的 HTML 跟匿名用戶看到的 HTML 不一樣,一個第三方網站就能把這家網銀的 URI 放到 script.src 屬性里面。HTML 當然不可能被當做 JS 解析啦,所以瀏覽器會拋出異常,而這個第三方網站就能通過解析異常的位置來判斷用戶是否有登錄。為此瀏覽器對于不同源腳本文件拋出的異常一律進行過濾,過濾得只剩下 'Script error.' 這樣一條不變的消息,其它屬性統(tǒng)統(tǒng)消失。
對于有一定規(guī)模的網站來說,腳本文件放在 CDN 上,不同源是很正常的?,F在就算是自己做個小網站,常見框架如 jQuery 和 Backbone 都能直接引用公共 CDN 上的版本,加速用戶下載。所以這個安全限制確實造成了一些麻煩,導致我們從 Chrome 和 Firefox 收集到的異常信息都是無用的 'Script error.'。
CORS
想要繞過這個限制,只要保證腳本文件和頁面本身同源即可。但把腳本文件放在不經 CDN 加速的服務器上,豈不降低用戶下載速度?一個解決方案是,腳本文件繼續(xù)放在 CDN 上,利用 XMLHttpRequest 通過 CORS 把內容下載回來,再創(chuàng)建 <script> 標簽注入到頁面當中。在頁面當中內嵌的代碼當然是同源的啦。
這說起來很簡單,但實現起來卻有很多細節(jié)問題。用一個簡單的例子來說:
<script src="http://cdn.com/step1.js"></script>
<script>
(function step2() {})();
</script>
<script src="http://cdn.com/step3.js"></script>
我們都知道這個 step1、step2、step3 如果存在依賴關系的話,則必須嚴格按照這個順序執(zhí)行,否則就可能出錯。瀏覽器可以并行請求 step1 和 step3 的文件,但在執(zhí)行時順序是保證的。如果我們自己通過 XMLHttpRequest 獲取 step1 和 step3 的文件內容,我們就需要自行保證其順序正確性。此外不要忘記了 step2,在 step1 以非阻塞形式下載的時候 step2 就可以被執(zhí)行了,所以我們還必須人為干預 step2 讓它等待 step1 完成后再執(zhí)行。
如果我們已經有一整套工具來生成網站上不同頁面的 <script> 標簽的話,我們就需要調整一下這套工具讓它對 <script> 標簽做出改動:
<script>
scheduleRemoteScript('http://cdn.com/step1.js');
</script>
<script>
scheduleInlineScript(function code() {
(function step2() {})();
});
</script>
<script>
scheduleRemoteScript('http://cdn.com/step3.js');
</script>
我們需要實現 scheduleRemoteScript 和 scheduleInlineScript 這兩個函數,并且保證它們在第一個引用外部腳本文件的 <script> 標簽之前就被定義好,然后余下的 <script> 標簽都會被改寫成上面這種形式。注意原本立即執(zhí)行的 step2 函數被放到了一個更大的 code 函數里面了。code 函數并不會被執(zhí)行,它只是一個容器而已,這樣使得原本 step2 的代碼不需要轉義就能保留下來,但又不會被立即執(zhí)行。
接下來我們還需要實現一套完整的機制,保證這些由 scheduleRemoteScript 根據地址下載回來的文件內容和由 scheduleInlineScript 直接獲取到的代碼能夠按照正確的順序一個接一個地執(zhí)行。詳細的代碼我就不在這里給出了,大家有興趣可以自己去實現。
行號反查
通過 CORS 獲取內容再把代碼注入頁面能夠突破安全限制,但會引入一個新的問題,那就是行號沖突。原本通過 error.script 可以定位到唯一的腳本文件,再通過 error.line 可以定位到唯一的行號。現在由于都是頁面內嵌的代碼,多個 <script> 標簽并不能通過 error.script 來區(qū)分,然而每一個 <script> 標簽內部的行號都是從 1 算起的,結果就導致我們無法利用異常信息定位錯誤所在的源代碼位置。
為了避免行號沖突,我們可以浪費一些行號,使得每一個 <script> 標簽中有實際代碼所使用的行號區(qū)間互相不重疊。舉個例子來說,假設每個 <script> 標簽中的實際代碼都不超過 1000 行,那么我可以讓第一個 <script> 標簽中的代碼占用第 1–1000 行,讓第二個 <script> 標簽中的代碼占用第 1001–2000 行(前面插入 1000 行空行),第三個 <script> 標簽種的代碼占用第 2001–3000 行(前面插入 2000 行空行),以此類推。然后我們使用 data-* 屬性記錄這些信息,便于反查。
<script
data-src="http://cdn.com/step1.js"
data-line-start="1"
>
// code for step 1
</script>
<script data-line-start="1001">
// '\n' * 1000
// code for step 2
</script>
<script
data-src="http://cdn.com/step3.js"
data-line-start="2001"
>
// '\n' * 2000
// code for step 3
</script>
經過這樣處理后,如果一個錯誤的 error.line 是 3005 的話,那意味著實際的 error.script 應該是 'http://cdn.com/step3.js',而實際的 error.line 則應該是 5。我們可以在之前提到的 reportError 函數里面完成這項行號反查工作。
當然,由于我們沒辦法保證每一個腳本文件只有 1000 行,也有可能有些腳本文件明顯小于 1000 行,所以其實不需要固定分配 1000 行的區(qū)間給每一個 <script> 標簽。我們可以根據實際腳本行數來分配區(qū)間,只要保證每一個 <script> 標簽所使用的區(qū)間互不重疊就可以了。
crossorigin 屬性
瀏覽器對于不同源的內容進行的安全限制當然不僅限于 <script> 標簽。既然 XMLHttpRequest 可以通過 CORS 來突破這個限制,為什么直接通過標簽引用的資源就不可以呢?這當然是可以的。
針對 <script> 標簽引用不同源腳本文件的限制同樣作用于 <img> 標簽引用不同源圖片文件。如果一個 <img> 標簽是不同源的話,一旦在 <canvas> 繪圖時用到了,該 <canvas> 將變?yōu)橹粚憼顟B(tài),保證網站不能通過 JavaScript 竊取未授權的不同源圖片數據。后來 <img> 標簽通過引入 crossorigin 屬性解決了這個問題。如果使用 crossorigin="anonymous",則相當于匿名 CORS;如果使用 `crossorigin=“use-credentials”,則相當于帶認證的 CORS。
既然 <img> 標簽能這樣做,為什么 <script> 標簽就不能這樣做?于是瀏覽器廠商就為 <script> 標簽加入了同樣的 crossorigin 屬性用于解決上述安全限制問題?,F在 Chrome 和 Firefox 對這個屬性的支持是完全沒有問題的。Safari 則會把 crossorigin="anonymous" 當做 crossorigin="use-credentials" 處理,結果是如果服務器只支持匿名 CORS 則 Safari 會當做認證失敗。由于 CDN 服務器出于性能的考慮被設計為只能返回靜態(tài)內容,不可能動態(tài)的根據請求返回認證 CORS 所需的 HTTP Header,Safari 相當于不能利用此特性來解決上述問題。
JavaScript 異常處理看起來很簡單,跟其它語言沒什么區(qū)別,但真的要把異常都捕獲了然后對屬性做分析,其實還不是那么容易的事情?,F在盡管有一些第三方服務提供捕獲 JavaScript 異常的類 Google Analytics 服務,但如果要弄明白其中的細節(jié)和原理還是必須自己親手做一次。
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