iOS开发秘笈:如何通过WebView监控提升WebAPP性能

相对于需要专业移动开发人员的原生应用( Native APP ),基于HTML5/CSS/JavaScript的 WebAPP凭借开发者门槛低、迭代迅速、支持跨平台发布等特点,成为电商、银行等网络服务、浏览类应用的首选,然而由于页面渲染导致的性能差距是WebAPP与原生应用无法抗衡的最大原因,因此针对WebView组件的性能优化就显得至关重要。

为什么是WebView

WebAPP所显示的Web页面都是由一个叫做WebView的组件渲染出来的,每个网页都有一个链接即URL,首先将URL转换成NSURLRequest,然后用加载网页的类WebView加载Request,使用 - (void)loadRequest:(NSURLRequest *)request这个方法,就能将网页加载显示出来。

目前iOS中有两个加载网页的类,分别是UIWebView和WKWebView,UIWebView是UIKit框架中的一个类,而WKWebView是WebKit框架中的类,从性能上来说WKWebView的性能高、稳定性好、占用内存小,完全优于UIWebView。但由于WKWebView是iOS8提供的组件,因此系统版本低于iOS 8.0的iPhone/iPad用户就无法正常使用WKWebView组件开发出来的APP。所以目前大部分开发人员还在使用性能、稳定性并不理想的UIWebView进行WebAPP开发,而本文所说的云智慧透视宝WebView性能监控也是以UIWebView为主要优化目标。

要进行性能监控必须获得WebAPP页面加载全过程的性能数据,透视宝是通过向当前加载链接的html5、jsp、php网页代码中注入获取数据的JS代码,然后通过OC与JS交互,将数据传递给OC,然后再将数据整理发送到透视宝后端。

监控哪些WebView性能数据

透视宝能监控四大类数据:

♦ 行为数据:抓取用户在移动端网页点的行为操作,也就是点击网页的内容,分析用户的行为

♦时间相应数据:分解一个链接从加载开始到完成这段时间内,每个阶段的耗时

♦ Ajax请求数据:抓取终端用户响应时间,响应数据下载时间,数据响应成功的callback执行时间和ajax错误数据

♦ JS错误数据:抓取加载链接的代码错误信息

①  时间响应数据及数据计算公式

(图片来源:51cto技术博客)

参见上图,JS传给透视宝的时间响应数据就是这些字段,其中navigationStart是起点,所有的计算都需要依赖于它。分析移动端H5性能数据,其实就是测算HTML5、JSP、PHP等网页元素在iOS上加载的时间长短,通过这些性能数据前段开发人员能够准确发现性能问题并及时解决,下表是透视宝定义的响应时间分解数据及计算方案:

属性

解释

计算方法

白屏时间

白屏时间加载网页的时候,会有一段页面空白的时间,一般几十ms到几百ms之间;

domContentLoadedEventEnd-navigationStart

页面耗时

开始加载这个网页到整个页面load完成即整个页面渲染完成的时间,前半段是h5代码的执行时间,后半段是页面渲染时间,h5代码执行完成才会惊行页面渲染;

pageTime - navigationStart

重定向时间

重定向指通过各种方法将各种网络请求链接重新定个方向转到其它位置,例如百度链接是www.baidu.com,但是在移动设备上加载过程中就会重定向到www.m.baidu.com,而发生这个跳转的时间叫做重定向时间。

redirectStart-navigationStart   ~redirectEnd-navigationStart

DNS解析时间

加载链接的域名解析时间

domainLookupStart-navigationStart ~domainLookupEnd-navigationStart

TCP链接时间

由于加载的链接也是http的,所有就会有TCP协议的数据传输,而这段时间的耗时叫做TCP链接时间

connectStart-navigationStart

~connectEnd-navigationStart

Request请求时间

发生请求的时间

requestStart-navigationStart

~responseStart-navigationStart

Response响应时间

得到服务端响应的时间

responseEnd-navigationStart

~responseStart-navigationStart

DOM节点时间

H5代码DOM节点加载的耗时

domLoading-navigationStart

~domContentLoadedEventEnd-navigationStart

②  资源时序数据

每一个网页都是有很多资源组成的,包括.js、.png、.jpg、.css、script等,每一个元素的加载都需要加载时间,资源时序数据就是准确记录每一个元素的加载时间及类型,并把这些数据通过JS的performance接口直接获得并传给OC,不需要计算。

③  JS错误及ajax请求数据

JS错误指的是抓取网页代码的错误,包括错误类型及堆栈信息,直接定位错误。ajax请求的数据有请求的链接、uri、 终端用户响应时间,响应数据下载时间,数据响应成功的callback执行时间和ajax错误数据。JS错误和ajax请求数据都是有JS代码直接获取到,不需要处理。

JS代码注入

想要准确监测网页性能就需要进行代码注入,而只有拿到网页的代码才能注入, UIWebView这个类里面除了三个加载链接的方法和4个代理方法,就没有其他内容了,而这些方法并不能获取到内容,所以我们就需要考虑其他方法。UIWebView在加载拦截的时候会进入NSURLProtocol这个类,而恰好这个类能拿到当前加载链接NSURLRequest,而且会走进这个类的 - (void)startLoading方法,这个方法在页面load完成之前,页面刚加载之后,所以就是我们所需要的。

创建一个类,继承NSURLProtocol这个类,重写startLoading方法,由于能拿到链接的request,所以我们就对这个链接发送请求,用原生态的NSURLConnection或者NSURLSession都可以,我们用的NSURLConnection这个类发送请求并设置代理,方法是这个 - (nullableinstancetype)initWithRequest:(NSURLRequest*)request delegate:(nullableid)delegate startImmediately:(BOOL)startImmediately,

NSURLConnection的代理方法中有一个能接受请求链接数据的方法, - (void)connection:(NSURLConnection *)connection didReceiveData:(NSData *)data,得到的NSData是16进制的字节流数据,通过utf8转码将字节流转换成字符串,然后发现这个字符串正好是这个当前加载网页的代码,

网页代码都是由标签组成,都会有<head>这个标签,我们就把JS代码注入到<head>标签之下,放在自己添加的<script>标签中;代码实现就是获取字符串中<head>这个字符的位置,然后在其下面插入用<script>包装的js代码,然后转回成新的NSData的字节流数据。

由于页面还没有加载,我们已经改动代码了,就需要把注入JS代码的重新记载一次,需要用NSURLProtocol的代理属性NSURLProtocolClient,用NSURLProtocolClient这个中的这个方法- (void)URLProtocol:(NSURLProtocol*)protocol didLoadData:(NSData*)data,将新的NSData加载一次,转回成NSData是因为这个方法需要的是NSData数据。

当然上面只是介绍主要实现的一些方法,还需要用到NSURLConnection的其他代理方法,只是这些方法不需要添加什么,按照常规处理就行了,就不一一介绍了。

性能数据获取

加载链接过程中JS代码就会通过performance接口获取数据,然后获取的这些数据需要传给移动端,如何传递数据呢,传递数据的过程也叫OC与JS交互的过程。

获取数据的时机:

由于不清楚什么时候JS能拿到数据,所以从最开始就需要进行交互的监控,也就是加载链接的时候,因为透视宝SDK用来监控的所以我们不能直接使用这个方法,需要用到OC的运行时,动态加载机制,又叫hook。首先通过添加UIWebView的类目,添加类目是将UIWebView类的实现分散出来,每个类都是由NSbject继承下去,所以每个类都有 + (void)load方法,而且这个方法的执行是最早的,我们就在这个方法中使用OC的运行时runtime,使用一个方法交换UIWebView加载链接的三个方法的指针,这样就会在执行加载方法之前执行我们交换出来的方法,在这个方法里面我们传递一个与JS匹配的标识,通过标识相同来获取数据,这样做的目的就是能从最开始就监控数据的传递。

响应时间分解

页面加载资源时序图

通过上述方法,透视宝能够准确获取用户访问APP时的前端用户体验,分析网页元素的响应时间和对用户的影响,包括平均耗时、是否超过容忍时间、总用户数和受影响用户数以及在此事件上产生错误和崩溃的用户数,判断关键事件的性能影响严重程度,提供给APP开发人员进行进行针对性的性能优化。

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