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前端开发中的Error以及异常捕获
西门吹雪
发布于 2020-8-28 20:12
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写在前面
在前端项目中，由于JavaScript本身是一个弱类型语言，加上浏览器环境的复杂性，网络问题等等，很容易发生错误。做好网页错误监控，不断优化代码，提高代码健壮性是一项很重要的工作。本文将从Error开始，讲到如何捕获页面中的异常。文章较长，细节较多，请耐心观看。
前端开发中的Error
JavaScript中的Error
JavaScript中，Error是一个构造函数，通过它创建一个错误对象。当运行时错误产生时，Error的实例对象会被抛出。构造一个Error的语法如下：
// message: 错误描述
// fileName: 可选。被创建的Error对象的fileName属性值。默认是调用Error构造器代码所在的文件的名字。
// lineNumber: 可选。被创建的Error对象的lineNumber属性值。默认是调用Error构造器代码所在的文件的行号。
new Error([message[, fileName[, lineNumber]]])
ECMAScript标准：
Error有两个标准属性：
Error.prototype.name ：错误的名字
Error.prototype.message：错误的描述
例如，在chrome控制台中输入以下代码：
var a = new Error('错误测试');
console.log(a); // Error: 错误测试
// at <anonymous>:1:9
console.log(a.name); // Error
console.log(a.message); // 错误测试
Error只有一个标准方法：
Error.prototype.toString：返回表示一个表示错误的字符串。
接上面的代码：
a.toString(); // "Error: 错误测试"
非标准的属性
各个浏览器厂商对于Error都有自己的实现。比如下面这些属性：
Error.prototype.fileName：产生错误的文件名。
Error.prototype.lineNumber：产生错误的行号。
Error.prototype.columnNumber：产生错误的列号。
Error.prototype.stack：堆栈信息。这个比较常用。
这些属性均不是标准属性，在生产环境中谨慎使用。不过现代浏览器差不多都支持了。
Error的种类
除了通用的Error构造函数外，JavaScript还有7个其他类型的错误构造函数。
InternalError: 创建一个代表Javascript引擎内部错误的异常抛出的实例。 如: "递归太多"。非ECMAScript标准。
RangeError: 数值变量或参数超出其有效范围。例子：var a = new Array(-1);
EvalError: 与eval()相关的错误。eval()本身没有正确执行。
ReferenceError: 引用错误。 例子：console.log(b);
SyntaxError: 语法错误。例子：var a = ;
TypeError: 变量或参数不属于有效范围。例子：[1,2].split('.')
URIError: 给 encodeURI或 decodeURl()传递的参数无效。例子：decodeURI('%2')
当JavaScript运行过程中出错时，会抛出上8种(上述7种加上通用错误类型)错误中的其中一种错误。错误类型可以通过error.name拿到。
你也可以基于Error构造自己的错误类型，这里就不展开了。
其他错误
上面介绍的都是JavaScript本身运行时会发生的错误。页面中还会有其他的异常，比如错误地操作了DOM。
DOMException
DOMException是W3C DOM核心对象，表示调用一个Web Api时发生的异常。什么是Web Api呢？最常见的就是DOM元素的一系列方法，其他还有XMLHttpRequest、Fetch等等等等，这里就不一一说明了。直接看下面一个操作DOM的例子：
var node = document.querySelector('#app');
var refnode = node.nextSibling;
var newnode = document.createElement('div');
node.insertBefore(newnode, refnode);
// 报错：Uncaught DOMException: Failed to execute 'insertBefore' on 'Node': The node before which the new node is to be inserted is not a child of this node.
单从JS代码逻辑层面来看，没有问题。但是代码的操作不符合DOM的规则。
DOMException构造函数的语法如下：
// message: 可选，错误描述。
// name: 可选，错误名称。常量，具体值可以在这里找到：https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/DOMException
new DOMException([message[, name]]);
DOMException有以下三个属性：
DOMException.code：错误编号。
DOMException.message：错误描述。
DOMException.name：错误名称。
以上面那段错误代码为例，其抛出的DOMException各属性的值为：
code: 8
message: "Failed to execute 'insertBefore' on 'Node': The node before which the new node is to be inserted is not a child of this node."
name: "NotFoundError"
Promise产生的异常
在Promise中，如果Promise被reject了，就会抛出异常：PromiseRejectionEvent。注意，下面两种情况都会导致Promise被reject：
业务代码本身调用了Promise.reject。
Promise中的代码出错。
PromiseRejectionEvent的构造函数目前在浏览器中大多都不兼容，这里就不说了。
PromiseRejectionEvent的属性有两个：
PromiseRejectionEvent.promise：被reject的Promise。
PromiseRejectionEvent.reason：Promise被reject的原因。会传递给reject。Promsie的catch中的参数。
加载资源出错
由于网络，安全等原因，网页加载资源失败，请求接口出错等，也是一种常见的错误。
关于错误的小结
一个网页在运行过程中，可能发生四种错误：
JavaScript在运行过程，语言自身抛出的异常。
JavaScript在运行过程中，调用Web Api时发生异常。
Promise中的拒绝。
网页加载资源，调用接口时发生异常。
我认为，对于前两种错误，我们在平时的开发过程中，不用特别去区分，可以统一成：【代码出错】。
捕获错误
网页发生错误，开发者如何捕获这些错误呢 ? 常见的有以下方法。
try...catch...
try...catch…大家都不陌生了。一般用来在具体的代码逻辑中捕获错误。
try {
throw new Error("oops");
}
catch (ex) {
console.log("error", ex.message); // error oops
}
当try-block中的代码发生异常时，可以在catck-block中将异常接住，浏览器便不会抛出错误。但是，这种方式并不能捕获异步代码中的错误，如：
try {
setTimeout(function(){
throw new Error('lala');
},0);
} catch(e) {
console.log('error', e.message);
}
这个时候，浏览器依然会抛出错误：Uncaught Error: lala。
试想以下，如果我们将所有的代码合理的划分，然后都用try catch包起来，是不是就可以捕获到所有的错误了呢？可以通过编译工具来实现这个功能。不过，try catch是比较耗费性能的。
window.onerror
window.onerror = function(message, source, lineno, colno, error) { ... }
函数参数：
message：错误信息（字符串）
source：发生错误的脚本URL（字符串）
lineno：发生错误的行号（数字）
colno：发生错误的列号（数字）
error：Error对象（对象）
注意，如果这个函数返回true，那么将会阻止执行浏览器默认的错误处理函数。
window.addEventListener('error')
window.addEventListener('error', function(event) { ... })
我们调用Object.prototype.toString.call(event)，返回的是[object ErrorEvent]。可以看到event是ErrorEvent对象的实例。ErrorEvent是事件对象在脚本发生错误时产生，从Event继承而来。由于是事件，自然可以拿到target属性。ErrorEvent还包括了错误发生时的信息。
ErrorEvent.prototype.message: 字符串，包含了所发生错误的描述信息。
ErrorEvent.prototype.filename: 字符串，包含了发生错误的脚本文件的文件名。
ErrorEvent.prototype.lineno: 数字，包含了错误发生时所在的行号。
ErrorEvent.prototype.colno: 数字，包含了错误发生时所在的列号。
ErrorEvent.prototype.error: 发生错误时所抛出的 Error 对象。
注意，这里的ErrorEvent.prototype.error对应的Error对象，就是上文提到的Error, InternalError，RangeError，EvalError，ReferenceError，SyntaxError，TypeError，URIError，DOMException中的一种。
window.addEventListener('unhandledrejection')
window.addEventListener('unhandledrejection', function (event) { ... });
在使用Promise的时候，如果没有声明catch代码块，Promise的异常会被抛出。只能通过这个方法或者window.onunhandledrejection才能捕获到该异常。
event就是上文提到的PromiseRejectionEvent。我们只需要关注其reason就行。
window.onerror 和 window.addEventListener('error')的区别
首先是事件监听器和事件处理器的区别。监听器只能声明一次，后续的声明会覆盖之前的声明。而事件处理器则可以绑定多个回调函数。
资源( <img> 或 <script> )加载失败时，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。但这些error事件不会向上冒泡到window。不过，这些error事件能被window.addEventListener('error')在事件的捕获阶段监听到。也就是说，面对资源加载失败的错误，只能用window.addEventListerner('error', function(){}, true)，window.onerror无效。
关于错误捕获的小结
我认为，在开发的过程中，对于容易出错的地方，可以使用try{}catch(){}来进行错误的捕获，做好兜底处理，避免页面挂掉。而对于全局的错误捕获，在现代浏览器中，我倾向于只使用window.addEventListener('error')（在错误事件的捕获阶段捕获事件）以及window.addEventListener('unhandledrejection')。如果需要考虑兼容性，需要加上window.onerror，三者同时使用，window.addEventListener('error')专门用来捕获资源加载错误。
跨域脚本错误，Script Error
在进行错误捕获的过程中，很多时候并不能拿到完整的错误信息，得到的仅仅是一个"Script Error"。
产生原因
由于12年前这篇文章里提到的安全问题：https://blog.jeremiahgrossman...，浏览器们都对内核进行了升级：
当加载自不同域的脚本中发生语法错误时，为避免信息泄露，语法错误的细节将不会报告，而是使用简单的"Script error."代替。
一般而言，页面的JS文件都是放在CDN的，和页面自身的URL产生了跨域问题，所以引起了"Script Error"。
解决办法
服务端添加Access-Control-Allow-Origin，页面在script标签中配置 crossorigin="anonymous"。这样，便解决了因为跨域而带来的"Script Error"问题。
能绕过Script Error么
上面介绍了"Script Error"的标准解决方案。但是，并不是所有的浏览器都支持crossorigin="anonymous"，也不是所有的服务端都能及时配置Access-Control-Allow-Origin，这种情况下，还有什么方法能在全局捕获到所有的错误，并拿到详细信息呢？
劫持原生方法
看一个例子：
const nativeAddEventListener = EventTarget.prototype.addEventListener; // 先将原生方法保存起来。
EventTarget.prototype.addEventListener = function (type, func, options) { // 重写原生方法。
const wrappedFunc = function (...args) { // 将回调函数包裹一层try catch
try {
return func.apply(this, args);
} catch (e) {
const errorObj = {
...
error_name: e.name || '',
error_msg: e.message || '',
error_stack: e.stack || (e.error && e.error.stack),
error_native: e,
...
};
// 接下来可以将errorObj统一进行处理。
}
}
return nativeAddEventListener.call(this, type, wrappedFunc, options); // 调用原生的方法，保证addEventListener正确执行
}我们劫持了原生的addEventListener代码，对addEventListener代码中的回调函数加了一层try{}catch(){}，这样，回调函数中抛出的错误会被catch住，浏览器不会对try-catch 起来的异常进行跨域拦截，所以我们可以拿到详细的错误信息。通过上面的操作，我们可以拿到所有监听事件的回调函数中的错误啦。其他的场景怎么办呢？继续劫持原生方法。
一个前端项目中，除了事件监听，接口请求也是一个频繁出现的场景。接着上面的代码，下面我们来劫持一下Ajax。
if (!XMLHttpRequest) {
return;
}
const nativeAjaxSend = XMLHttpRequest.prototype.send; // 首先将原生的方法保存。
const nativeAjaxOpen = XMLHttpRequest.prototype.open;
XMLHttpRequest.prototype.open = function (mothod, url, ...args) { // 劫持open方法，是为了拿到请求的url
const xhrInstance = this;
xhrInstance._url = url;
return nativeAjaxOpen.apply(this, [mothod, url].concat(args));
}
XMLHttpRequest.prototype.send = function (...args) { // 对于ajax请求的监控，主要是在send方法里处理。
const oldCb = this.onreadystatechange;
const oldErrorCb = this.onerror;
const xhrInstance = this;
xhrInstance.addEventListener('error', function (e) { // 这里捕获到的error是一个ProgressEvent。e.target 的值为 XMLHttpRequest的实例。当网络错误(ajax并没有发出去)或者发生跨域的时候，会触发XMLHttpRequest的error, 此时，e.target.status 的值为:0，e.target.statusText 的值为:''
const errorObj = {
...
error_msg: 'ajax filed',
error_stack: JSON.stringify({
status: e.target.status,
statusText: e.target.statusText
}),
error_native: e,
...
}
/*接下来可以对errorObj进行统一处理*/
});
xhrInstance.addEventListener('abort', function (e) { // 主动取消ajax的情况需要标注，否则可能会产生误报
if (e.type === 'abort') {
xhrInstance._isAbort = true;
}
});
this.onreadystatechange = function (...innerArgs) {
if (xhrInstance.readyState === 4) {
if (!xhrInstance._isAbort && xhrInstance.status !== 200) { // 请求不成功时，拿到错误信息
const errorObj = {
error_msg: JSON.stringify({
code: xhrInstance.status,
msg: xhrInstance.statusText,
url: xhrInstance._url
}),
error_stack: '',
error_native: xhrInstance
};
/*接下来可以对errorObj进行统一处理*/
}
}
oldCb && oldCb.apply(this, innerArgs);
}
return nativeAjaxSend.apply(this, args);
}
}我们引用框架时，某些框架会用console.error的方法抛出错误。我们可以劫持console.error，来捕获错误。
const nativeConsoleError = window.console.error;
window.console.error = function (...args) {
args.forEach(item => {
if (typeDetect.isError(item)) {
...
} else {
...
}
});
nativeConsoleError.apply(this, args);
}原生的方法有很多，还比如fetch、setTimeout等。这里不一一列举了。但是使用劫持原生方法以覆盖所有的场景是十分困难的。
前端框架是怎么捕获错误的
我们主要来看一下React和Vue是怎么解决错误捕获问题的。
React中的错误捕获
在Reactv16以前，可以使用unstable_handleError来处理捕获的错误。Reactv16以后，使用componentDidCatch来处理捕获的错误。若需全局捕获错误，可以在最外层包裹一层组件，在componentDidCatch中捕获错误信息。具体用法参考官方文档：https://reactjs.org/blog/2017/07/26/error-handling-in-react-16.html
在React中，错误会被throw出来。在写作本文的时候，我遇到一个问题，如果在加载react 相关的代码前，按照上文的方法劫持addEventListener，那么React将不会正常工作了，但是没有任何报错。React有一套自己的事件系统，会不会和这个有关呢？之前没有研究过React源码，粗略调试了以下，没有发现问题所在。后续会仔细研究。
研究结果在这里：https://segmentfault.com/a/11...
Vue中的错误捕获
Vue的源码中，在关键函数(比如钩子函数等)执行的时候，都加上try{}catch(){}，在cacth中处理捕获到的错误。看下面的源码。
...
// vue源码片段
function callHook (vm, hook) {
// #7573 disable dep collection when invoking lifecycle hooks
pushTarget();
var handlers = vm.$options[hook];
if (handlers) {
for (var i = 0, j = handlers.length; i < j; i++) {
try {
handlers[i].call(vm);
} catch (e) {
handleError(e, vm, (hook + " hook"));
}
}
}
if (vm._hasHookEvent) {
vm.$emit('hook:' + hook);
}
popTarget();
}
...
function globalHandleError (err, vm, info) {
if (config.errorHandler) {
try {
return config.errorHandler.call(null, err, vm, info)
} catch (e) {
logError(e, null, 'config.errorHandler');
}
}
logError(err, vm, info);
}
function logError (err, vm, info) {
{
warn(("Error in " + info + ": \"" + (err.toString()) + "\""), vm);
}
/* istanbul ignore else */
if ((inBrowser || inWeex) && typeof console !== 'undefined') {
console.error(err);
} else {
throw err
}
}Vue中提供了Vue.config.errorHandler`来处理捕获到的错误。
// err: 捕获到的错误对象。
// vm: 出错的VueComponent.
// info: Vue 特定的错误信息，比如错误所在的生命周期钩子
Vue.config.errorHandler = function (err, vm, info) {}
如果开发者没有配置Vue.config.errorHandler，那么捕获到的错误会以console.error的方式输出。
上报错误
捕获到错误后，如何上报呢？最常见、最简单的方式就是通过<img>了。代码简单，且没有跨域烦恼。
function logError(error){
var img = new Image();
img.onload = img.onerror = function(){
img = null;
}
img.src = `${上报地址}?${processErrorParam(error)}`;
}
当上报数据比较多时，可以使用post的方式进行上报。
错误的上报其实是一项复杂的工程，涉及到上报策略、上报分类等等。特别是在项目的业务比较复杂的时候，更应该关注上报的质量，避免影响到业务功能的正常运行。使用了打包工具处理的代码，往往还需要结合sourceMap进行代码定位。本文就不做介绍了。
写在后面
要建立一套完整、可用的前端错误监控体系是一项复杂、浩大的工程。但是，这项工程往往是必备的。本文主要介绍了你可能没关注过的Error的一些细节，以及如何捕获页面中的错误。关于劫持原生方法部分的代码，你可以在https://github.com/CoyPan/Fec找到。
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