前言

页面白屏，绝对是让前端开发者最为胆寒的事情，特别是随着 SPA 项目的盛行，前端白屏的情况变得更为复杂且棘手起来（ 这里的白屏是指页面一直处于白屏状态 ）
要是能检测到页面白屏就太棒了，开发者谁都不想成为最后一个知道自己页面白的人😥
web-see 前端监控方案，提供了 采样对比+白屏修正机制 的检测方案，兼容有骨架屏、无骨架屏这两种情况，来解决开发者的白屏之忧

知道页面白了，然后呢？

web-see 前端监控，会给每次页面访问生成一个唯一的uuid，当上报页面白屏后，开发者可以根据白屏的uuid，去监控后台查询该id下对应的代码报错、资源报错等信息，定位到具体的源码，帮助开发者快速解决白屏问题

白屏检测方案的实现流程

采样对比+白屏修正机制的主要流程：
1、页面中间取17个采样点（如下图），利用 elementsFromPoint api 获取该坐标点下的 HTML 元素
2、定义属于容器元素的集合，如

[‘html’, ‘body’, ‘#app’, ‘#root’]

3、判断17这个采样点是否在该容器集合中。说白了，就是判断采样点有没有内容；如果没有内容，该点的 dom 元素还是容器元素，若17个采样点都没有内容则算作白屏
4、若初次判断是白屏，开启轮询检测，来确保白屏检测结果的正确性，直到页面的正常渲染
采样点分布图（蓝色为采样点）：

如何使用

import webSee from 'web-see';

Vue.use(webSee, {
  dsn: 'http://localhost:8083/reportData', // 上报的地址
  apikey: 'project1', // 项目唯一的id
  userId: '89757', // 用户id
  silentWhiteScreen: true, // 开启白屏检测
  skeletonProject: true, // 项目是否有骨架屏
  whiteBoxElements: ['html', 'body', '#app', '#root'] // 白屏检测的容器列表
});

下面聊一聊具体的分析与实现

白屏检测的难点

1） 白屏原因的不确定

从问题推导现象虽然能成功，但从现象去推导问题却走不通。白屏发生时，无法和具体某个报错联系起来，也可能根本没有报错，比如关键资源还没有加载完成
导致白屏的原因，大致分两种：资源加载错误、代码执行错误
2） 前端渲染方式的多样性
前端页面渲染方式有多种，比如 客户端渲染 CSR 、服务端渲染 SSR 、静态页面生成 SSG 等，每种模式各不相同，白屏发生的情况也不尽相同
很难用一种统一的标准去判断页面是否白了

技术方案调研

如何设计出一种，在准确性、通用型、易用性等方面均表现良好的检测方案呢？
本文主要讨论 SPA 项目的白屏检测方案，包括有无骨架屏的两种情况
方案一：检测根节点是否渲染
原理很简单，在当前主流 SPA 框架下，DOM 一般挂载在一个根节点之下（比如 <div id="app"></div> ），发生白屏后通常是根节点下所有 DOM 被卸载，该方法通过检测根节点下是否挂载 DOM，若无则证明白屏
这是简单明了且有效的方案，但缺点也很明显：其一切建立在 白屏 === 根节点下 DOM 被卸载 成立的前提下，缺点是通用性较差，对于有骨架屏的情况束手无策
方案二：Mutation Observer 监听 DOM 变化
通过此 API 监听页面 DOM 变化，并告诉我们每次变化的 DOM 是被增加还是删除
但这个方案有几个缺陷
1）白屏不一定是 DOM 被卸载，也有可能是压根没渲染，且正常情况也有可能大量 DOM 被卸载
2）遇到有骨架屏的项目，若页面从始至终就没变化，一直显示骨架屏，这种情况 Mutation Observer 也束手无策
方案三：页面截图检测
这种方式是基于原生图片对比算法处理白屏检测的 web 实现
整体流程：对页面进行截图，将截图与一张纯白的图片做对比，判断两者是否足够相似
但这个方案有几个缺陷：
1、方案较为复杂，性能不高；一方面需要借助 canvas 实现前端截屏，同时需要借助复杂的算法对图片进行对比
2、通用性较差，对于有骨架屏的项目，对比的样张要由纯白的图片替换成骨架屏的截图
方案四：采样对比
该方法是对页面取关键点，进行采样对比，在准确性、易用性等方面均表现良好，也是最终采用的方案

对于有骨架屏的项目，通过对比前后获取的 dom 元素是否一致，来判断页面是否变化（这块后面专门讲解）

采样对比代码：

// 监听页面白屏
function whiteScreen() {
  // 页面加载完毕
  function onload(callback) {
    if (document.readyState === 'complete') {
      callback();
    } else {
      window.addEventListener('load', callback);
    }
  }
  // 定义外层容器元素的集合
  let containerElements = ['html', 'body', '#app', '#root'];
  // 容器元素个数
  let emptyPoints = 0;
  // 选中dom的名称
  function getSelector(element) {
    if (element.id) {
      return "#" + element.id;
    } else if (element.className) {// div home => div.home
      return "." + element.className.split(' ').filter(item => !!item).join('.');
    } else {
      return element.nodeName.toLowerCase();
    }
  }
  // 是否为容器节点
  function isContainer(element) {
    let selector = getSelector(element);
    if (containerElements.indexOf(selector) != -1) {
      emptyPoints++;
    }
  }
  onload(() => {
    // 页面加载完毕初始化
    for (let i = 1; i <= 9; i++) {
      let xElements = document.elementsFromPoint(window.innerWidth * i / 10, window.innerHeight / 2);
      let yElements = document.elementsFromPoint(window.innerWidth / 2, window.innerHeight * i / 10);
      isContainer(xElements[0]);
      // 中心点只计算一次
      if (i != 5) {
        isContainer(yElements[0]);
      }
    }
    // 17个点都是容器节点算作白屏
    if (emptyPoints == 17) {
      // 获取白屏信息
      console.log({
        status: 'error'
      });
    }
  }
}

白屏修正机制
若首次检测页面为白屏后，任务还没有完成，特别是手机端的项目，有可能是用户网络环境不好，关键的JS资源或接口请求还没有返回，导致的页面白屏
需要使用轮询检测，来确保白屏检测结果的正确性，直到页面的正常渲染，这就是白屏修正机制
白屏修正机制图例：

轮询代码：

// 采样对比
function sampling() {
  let emptyPoints = 0;
  ……
  // 页面正常渲染，停止轮询
  if (emptyPoints != 17) {
    if (window.whiteLoopTimer) {
      clearTimeout(window.whiteLoopTimer)
      window.whiteLoopTimer = null
    }
  } else {
    // 开启轮询
    if (!window.whiteLoopTimer) {
      whiteLoop()
    }
  }
  // 通过轮询不断修改之前的检测结果，直到页面正常渲染
  console.log({
    status: emptyPoints == 17 ? 'error' : 'ok'
  });
}
// 白屏轮询
function whiteLoop() {
  window.whiteLoopTimer = setInterval(() => {
    sampling()
  }, 1000)
}

骨架屏

对于有骨架屏的页面，用户打开页面后，先看到骨架屏，然后再显示正常的页面，来提升用户体验；但如果页面从始至终都显示骨架屏，也算是白屏的一种

骨架屏示例：

骨架屏的原理
无论 vue 还是 react，页面内容都是挂载到根节点上。常见的骨架屏插件，就是基于这种原理，在项目打包时将骨架屏的内容直接放到 html 文件的根节点中

有骨架屏的html文件：

骨架屏的白屏检测
上面的白屏检测方案对有骨架屏的项目失灵了，虽然页面一直显示骨架屏，但判断结果页面不是白屏，不符合我们的预期
需要通过外部传参明确的告诉 SDK，该页面是不是有骨架屏，如果有骨架屏，通过对比前后获取的 dom 元素是否一致，来实现骨架屏的白屏检测
完整代码：

/**
 * 检测页面是否白屏
 * @param {function} callback - 回到函数获取检测结果
 * @param {boolean} skeletonProject - 页面是否有骨架屏
 * @param {array} whiteBoxElements - 容器列表，默认值为['html', 'body', '#app', '#root']
 */
export function openWhiteScreen(callback, { skeletonProject, whiteBoxElements }) {
  let _whiteLoopNum = 0;
  let _skeletonInitList = []; // 存储初次采样点
  let _skeletonNowList = []; // 存储当前采样点

  // 项目有骨架屏
  if (skeletonProject) {
    if (document.readyState != 'complete') {
      sampling();
    }
  } else {
    // 页面加载完毕
    if (document.readyState === 'complete') {
      sampling();
    } else {
      window.addEventListener('load', sampling);
    }
  }
  // 选中dom点的名称
  function getSelector(element) {
    if (element.id) {
      return '#' + element.id;
    } else if (element.className) {
      // div home => div.home
      return ('.' + element.className.split(' ').filter(item => !!item).join('.'));
    } else {
      return element.nodeName.toLowerCase();
    }
  }
  // 判断采样点是否为容器节点
  function isContainer(element) {
    let selector = getSelector(element);
    if (skeletonProject) {
      _whiteLoopNum ? _skeletonNowList.push(selector) : _skeletonInitList.push(selector);
    }
    return whiteBoxElements.indexOf(selector) != -1;
  }
  // 采样对比
  function sampling() {
    let emptyPoints = 0;
    for (let i = 1; i <= 9; i++) {
      let xElements = document.elementsFromPoint(
        (window.innerWidth * i) / 10,
        window.innerHeight / 2
      );
      let yElements = document.elementsFromPoint(
        window.innerWidth / 2,
        (window.innerHeight * i) / 10
      );
      if (isContainer(xElements[0])) emptyPoints++;
      // 中心点只计算一次
      if (i != 5) {
        if (isContainer(yElements[0])) emptyPoints++;
      }
    }
    // 页面正常渲染，停止轮训
    if (emptyPoints != 17) {
      if (skeletonProject) {
        // 第一次不比较
        if (!_whiteLoopNum) return openWhiteLoop();
        // 比较前后dom是否一致
        if (_skeletonNowList.join() == _skeletonInitList.join())
          return callback({
            status: 'error'
          });
      }
      if (window._loopTimer) {
        clearTimeout(window._loopTimer);
        window._loopTimer = null;
      }
    } else {
      // 开启轮训
      if (!window._loopTimer) {
        openWhiteLoop();
      }
    }
    // 17个点都是容器节点算作白屏
    callback({
      status: emptyPoints == 17 ? 'error' : 'ok',
    });
  }
  // 开启白屏轮训
  function openWhiteLoop() {
    if (window._loopTimer) return;
    window._loopTimer = setInterval(() => {
      if (skeletonProject) {
        _whiteLoopNum++;
        _skeletonNowList = [];
      }
      sampling();
    }, 1000);
  }
}

如果不通过外部传参，SDK 能否自己判断是否有骨架屏呢？ 比如在页面初始的时候，根据根节点上有没有子节点来判断
因为这套检测方案需要兼容 SSR 服务端渲染的项目，对于 SSR 项目来说，浏览器获取 html 文件的根节点上已经有了 dom 元素，所以最终采用外部传参的方式来区分

总结

这套白屏检测方案是从现象推导本质，可以覆盖绝大多数 SPA 项目的应用场景
小伙们若有其他检测方案，欢迎多多讨论与交流 💕