如何优雅的处理前端异常的方案浅析

一、JS 异常处理，为什么要处理异常？

　　对于 Javascript 而言，我们面对的仅仅只是异常，异常的出现不会直接导致 JS 引擎崩溃，最多只会使当前执行的任务终止。

1、当前代码块将作为一个任务压入任务队列中，JS 线程会不断地从任务队列中提取任务执行。

2、当任务执行过程中出现异常，且异常没有捕获处理，则会一直沿着调用栈一层层向外抛出，最终终止当前任务的执行。

3、JS 线程会继续从任务队列中提取下一个任务继续执行。

<script>
  error
  console.log('永远不会执行');
</script>
<script>
  console.log('我继续执行')
</script>

　　异常是不可控的，会影响最终的呈现结果，但是我们有充分的理由去做这样的事情。

1. 增强用户体验；

2. 远程定位问题；

3. 未雨绸缪，及早发现问题；

4. 无法复线问题，尤其是移动端，机型，系统都是问题；

5. 完善的前端方案，前端监控系统；

　　对于 JS 而言，我们面对的仅仅只是异常，异常的出现不会直接导致 JS 引擎崩溃，最多只会使当前执行的任务终止。

二、需要处理哪些异常？

　　对于前端来说，我们可做的异常捕获还真不少。总结一下，大概如下：

• JS 语法错误、代码异常

• AJAX 请求异常

• 静态资源加载异常

• Promise 异常

• Iframe 异常

• 跨域 Script error

• 崩溃和卡顿

　　下面我会针对每种具体情况来说明如何处理这些异常。

三、Try-Catch 的误区

　　try-catch 在我们的代码中经常见到，通过给代码块进行 try-catch 进行包装后，当代码块发生出错时 catch 将能捕捉到错误的信息，页面也将可以继续执行。但是 try-catch 处理异常的能力有限，只能捕获捉到代码运行时的非异步错误，对于语法错误和异步错误就显得无能为力，捕捉不到。

　　try-catch 只能捕获到同步的运行时错误，对语法和异步错误却无能为力，捕获不到。

1、同步运行时错误：

try {
  let name = 'jartto';
  console.log(nam);
} catch(e) {
  console.log('捕获到异常：',e);
}

输出：捕获到异常：ReferenceError: nam is not defined
    at <anonymous>:3:15

2、不能捕获到具体的语法错误，不过语法错误一般在开发阶段，浏览器就会有语法错误提示，如果上线到线上环境，那只能说太粗心了。

　　一般语法错误在编辑器就会体现出来，常表现的错误信息为： Uncaught SyntaxError: Invalid or unexpected token xxx 这样。但是这种错误会直接抛出异常，常使程序崩溃，一般在编码时候容易观察得到。

3、异步错误无法捕获到。

try {
  setTimeout(() => {
    error  // 异步错误
  })
} catch(e) {
  console.log('我感知不到错误');
  console.log(e);
}

　　我们可以在console试一下，发现并没有捕获到异常，这是需要我们特别注意的地方。

　　除非你在 setTimeout 函数中再套上一层 try-catch，否则就无法感知到其错误，但这样代码写起来比较啰嗦。

四、window.onerror 不是万能的

　　当 JS 运行时错误发生时，window 会触发一个 ErrorEvent 接口的 error 事件，并执行 window.onerror()。

　　window.onerror 捕获异常能力比 try-catch 稍微强点，无论是异步还是非异步错误，onerror 都能捕获到运行时错误。

/**
* @param {String}  message    错误信息
* @param {String}  source    出错文件
* @param {Number}  lineno    行号
* @param {Number}  colno    列号
* @param {Object}  error  Error对象（对象）
*/

window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
   console.log('捕获到异常：',{message, source, lineno, colno, error});
}

1、首先试试同步运行时错误，可以正常捕获到异常

2、再试试语法错误呢？无法捕获

3、最后来试试异步运行时错误，可以正常捕获到异常

window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
    console.log('捕获到异常：',{message, source, lineno, colno, error});
}
setTimeout(() => {
    Jartto;
});

4、接着，我们试试网络请求异常的情况

<script>
window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
    console.log('捕获到异常：',{message, source, lineno, colno, error});
    return true;
}
</script>
<img src="./jartto.png">

　　我们发现：不论是静态资源异常，或者是接口异常，错误均无法捕获到。

5、补充一点：

　　window.onerror 函数只有在返回 true 的时候，异常才不会向上抛出，否则即使是知道异常的发生控制台还是会显示 Uncaught Error: xxxxx

window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
    console.log('捕获到异常：',{message, source, lineno, colno, error});
    return true;
}
setTimeout(() => {
    Jartto;
});

　　控制台就不会再有这样的错误了：

Uncaught ReferenceError: Jartto is not defined
    at setTimeout ((index):36)

　　需要注意：

• onerror 最好写在所有 JS 脚本的前面，否则有可能捕获不到错误；因为你无法保证你写的代码是否出错，如果写在后面，一旦发生错误的话是不会被 onerror 捕获到的。

• onerror 无法捕获语法错误；

• 另外 onerror 是无法捕获到网络异常的错误。当我们遇到 <img src="./404.png"> 报 404 网络请求异常的时候，onerror 是无法帮助我们捕获到异常的。

　　到这里基本就清晰了：在实际的使用过程中，onerror 主要是来捕获预料之外的错误，而 try-catch 则是用来在可预见情况下监控特定的错误，两者结合使用更加高效。

　　问题又来了，捕获不到静态资源加载异常怎么办？

五、window.addEventListener

　　当一项资源（如图片或脚本）加载失败，加载资源的元素会触发一个 Event 接口的 error 事件，并执行该元素上的onerror() 处理函数。这些 error 事件不会向上冒泡到 window ，不过（至少在 Firefox 中）能被单一的window.addEventListener 捕获。

<scritp>
window.addEventListener('error', (error) => {
    console.log('捕获到异常：', error);
}, true)
</script>
<img src="./jartto.png">

　　控制台输出

　　由于网络请求异常不会事件冒泡，因此必须在捕获阶段将其捕捉到才行，但是这种方式虽然可以捕捉到网络请求的异常，但是无法判断 HTTP 的状态是 404 还是其他比如 500 等等，所以还需要配合服务端日志才进行排查分析才可以。

　　需要注意：

• 不同浏览器下返回的 error 对象可能不同，需要注意兼容处理。

• 需要注意避免 addEventListener 重复监听。

六、Promise Catch

　　通过 Promise 可以帮助我们解决异步回调地狱的问题，但是一旦 Promise 实例抛出异常而你没有用 catch 去捕获的话，onerror 或 try-catch 也无能为力，无法捕捉到错误。

　　在 promise 中使用 catch 可以非常方便的捕获到异步 error ，这个很简单。

　　没有写 catch 的 Promise 中抛出的错误无法被 onerror 或 try-catch 捕获到，所以我们务必要在 Promise 中不要忘记写 catch 处理抛出的异常。

　　解决方案：为了防止有漏掉的 Promise 异常，建议在全局增加一个对 unhandledrejection 的监听，用来全局监听Uncaught Promise Error。使用方式：

window.addEventListener("unhandledrejection", function(e){
  console.log(e);
});

　　我们继续来尝试一下：

window.addEventListener("unhandledrejection", function(e){
  e.preventDefault()
  console.log('捕获到异常：', e);
  return true;
});
Promise.reject('promise error');

　　可以看到如下输出：

 

　　那如果对 Promise 不进行 catch 呢？

window.addEventListener("unhandledrejection", function(e){
  e.preventDefault()
  console.log('捕获到异常：', e);
  return true;
});
new Promise((resolve, reject) => {
  reject('jartto: promise error');
});

　　嗯，事实证明，也是会被正常捕获到的。

　　虽然在写 Promise 实例的时候养成最后写上 catch 函数是个好习惯，但是代码写多了就容易糊涂，忘记写 catch。所以如果你的应用用到很多的 Promise 实例的话，特别是你在一些基于 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，所以你最好添加一个 Promise 全局异常捕获事件 unhandledrejection。

　　所以，正如我们上面所说，为了防止有漏掉的 Promise 异常，建议在全局增加一个对 unhandledrejection 的监听，用来全局监听 Uncaught Promise Error。

　　补充一点：如果去掉控制台的异常显示，需要加上：

event.preventDefault();

七、VUE errorHandler

Vue.config.errorHandler = (err, vm, info) => {
  console.error('通过vue errorHandler捕获的错误');
  console.error(err);
  console.error(vm);
  console.error(info);
}

八、React 异常捕获

　　React 16 提供了一个内置函数 componentDidCatch，使用它可以非常简单的获取到 react 下的错误信息

componentDidCatch(error, info) {
    console.log(error, info);
}

　　除此之外，我们可以了解一下：error boundary UI 的某部分引起的 JS 错误不应该破坏整个程序，为了帮 React 的使用者解决这个问题，React 16 介绍了一种关于错误边界（error boundary)的新观念。

　　需要注意的是：error boundaries 并不会捕捉下面这些错误。

1. 事件处理器

2. 异步代码

3. 服务端的渲染代码

4. 在 error boundaries 区域内的错误

　　我们来举一个小例子，在下面这个 componentDIdCatch(error,info) 里的类会变成一个 error boundary：

class ErrorBoundary extends React.Component {
  constructor(props) {
    super(props);
    this.state = { hasError: false };
  }
 
  componentDidCatch(error, info) {
    // Display fallback UI
    this.setState({ hasError: true });
    // You can also log the error to an error reporting service
    logErrorToMyService(error, info);
  }
 
  render() {
    if (this.state.hasError) {
      // You can render any custom fallback UI
      return <h1>Something went wrong.</h1>;
    }
    return this.props.children;
  }
}

　　然后我们像使用普通组件那样使用它：

<ErrorBoundary>
  <MyWidget />
</ErrorBoundary>

　　componentDidCatch() 方法像 JS 的 catch{} 模块一样工作，但是对于组件，只有 class 类型的组件(class component )可以成为一个 error boundaries 。

　　实际上，大多数情况下我们可以在整个程序中定义一个 error boundary组件，之后就可以一直使用它了！

九、iframe 异常

　　对于 iframe 的异常捕获，我们还得借力 window.onerror：

window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) {
  console.log('捕获到异常：',{message, source, lineno, colno, error});
}

　　一个简单的例子可能如下：

<iframe src="./iframe.html" frameborder="0"></iframe>
<script>
  window.frames[0].onerror = function (message, source, lineno, colno, error) {
    console.log('捕获到 iframe 异常：',{message, source, lineno, colno, error});
    return true;
  };
</script>

十、Script error

　　因为我们在线上的版本，经常做静态资源 CDN 化，这就会导致我们常访问的页面跟脚本文件来自不同的域名，这时候如果没有进行额外的配置，就会容易产生 Script error。

　　Script error 是浏览器在同源策略限制下产生的，浏览器出于对安全性上的考虑，当页面引用非同域名外部脚本文件时中抛出异常的话，此时本页面是没有权利知道这个报错信息的，取而代之的是输出 Script error 这样的信息。

　　一般情况，如果出现 Script error 这样的错误，基本上可以确定是出现了跨域问题。这时候，是不会有其他太多辅助信息的，但是解决思路无非如下：

跨源资源共享机制( CORS )：我们为 script 标签添加 crossOrigin属性。

<script src="http://***/main.js" crossorigin></script>

　　或者动态去添加 js 脚本：

const script = document.createElement('script');
script.crossOrigin = 'anonymous';
script.src = url;
document.body.appendChild(script);

特别注意，服务器端需要设置：Access-Control-Allow-Origin

　　此外，我们也可以试试这个-解决 Script Error 的另类思路：

const originAddEventListener = EventTarget.prototype.addEventListener;
EventTarget.prototype.addEventListener = function (type, listener, options) {
  const wrappedListener = function (...args) {
    try {
      return listener.apply(this, args);
    }
    catch (err) {
      throw err;
    }
  }
  return originAddEventListener.call(this, type, wrappedListener, options);
}

　　简单解释一下：

• 改写了 EventTarget 的 addEventListener 方法；
• 对传入的 listener 进行包装，返回包装过的 listener，对其执行进行 try-catch；
• 浏览器不会对 try-catch 起来的异常进行跨域拦截，所以 catch 到的时候，是有堆栈信息的；
• 重新 throw 出来异常的时候，执行的是同域代码，所以 window.onerror 捕获的时候不会丢失堆栈信息；

　　利用包装 addEventListener，我们还可以达到「扩展堆栈」的效果：

(() => {
   const originAddEventListener = EventTarget.prototype.addEventListener;
   EventTarget.prototype.addEventListener = function (type, listener, options) {
+    // 捕获添加事件时的堆栈
+    const addStack = new Error(`Event (${type})`).stack;
     const wrappedListener = function (...args) {
       try {
         return listener.apply(this, args);
       }
       catch (err) {
+        // 异常发生时，扩展堆栈
+        err.stack += '
' + addStack;
         throw err;
       }
     }
     return originAddEventListener.call(this, type, wrappedListener, options);
   }
 })();

十一、崩溃和卡顿

　　卡顿也就是网页暂时响应比较慢， JS 可能无法及时执行。但崩溃就不一样了，网页都崩溃了，JS 都不运行了，还有什么办法可以监控网页的崩溃，并将网页崩溃上报呢？

　　崩溃和卡顿也是不可忽视的，也许会导致你的用户流失。

1、利用 window 对象的 load 和 beforeunload 事件实现了网页崩溃的监控。

window.addEventListener('load', function () {
    sessionStorage.setItem('good_exit', 'pending');
    setInterval(function () {
        sessionStorage.setItem('time_before_crash', new Date().toString());
    }, 1000);
  });

  window.addEventListener('beforeunload', function () {
    sessionStorage.setItem('good_exit', 'true');
  });

  if(sessionStorage.getItem('good_exit') &&
    sessionStorage.getItem('good_exit') !== 'true') {
    /*
        insert crash logging code here
    */
    alert('Hey, welcome back from your crash, looks like you crashed on: ' + sessionStorage.getItem('time_before_crash'));
  }

2、基于以下原因，我们可以使用 Service Worker 来实现网页崩溃的监控

• Service Worker 有自己独立的工作线程，与网页区分开，网页崩溃了，Service Worker一般情况下不会崩溃；
• Service Worker 生命周期一般要比网页还要长，可以用来监控网页的状态；
• 网页可以通过 navigator.serviceWorker.controller.postMessage API向掌管自己的 SW发送消息。

十二、错误上报

1、通过 Ajax 发送数据。

　　因为 Ajax 请求本身也有可能会发生异常，而且有可能会引发跨域问题，一般情况下更推荐使用动态创建 img 标签的形式进行上报。

2、动态创建 img 标签的形式进行错误上报

function report(error) {
  let reportUrl = 'http://***/report';
  new Image().src = `${reportUrl}?logs=${error}`;
}

　　收集异常信息量太多，怎么办？

　　实际中，我们不得不考虑这样一种情况：如果你的网站访问量很大，那么一个必然的错误发送的信息就有很多条，这时候，我们需要设置采集率，从而减缓服务器的压力：

Reporter.send = function(data) {
  // 只采集 30%
  if(Math.random() < 0.3) {
    send(data)      // 上报错误信息
  }
}

　　采集率应该通过实际情况来设定，随机数，或者某些用户特征都是不错的选择。

十三、总结 

 回到我们开头提出的那个问题，如何优雅的处理异常呢？

1、可疑区域增加 Try-Catch

2、全局监控 JS 异常 window.onerror

3、全局监控静态资源异常 window.addEventListener

4、捕获没有 Catch 的 Promise 异常：unhandledrejection

5、VUE errorHandler 和 React componentDidCatch

6、监控网页崩溃：window 对象的 load 和 beforeunload

7、跨域 crossOrigin 解决

8、动态创建img标签进行错误上报

　　其实很简单，正如上文所说：采用组合方案，分类型的去捕获异常，这样基本 80%-90% 的问题都化于无形。