捕获页面中全局Javascript异常

捕获页面中全局Javascript异常  6°

一个流量巨大的前端页面面临的浏览器环境是非常复杂的，尤其是移动端页面(Android的碎片化所致)。面对如此多样的浏览器环境，常规的测试是无法完全覆盖的，我们需要一种页面脚本异常监控机制作为补充，保证能够发现前端页面脚本异常的原因。有很多种情况会导致Javascript抛出异常，包括网络失效、语法错误、运行时错误等。 我们希望在页面上有异常发生时，能够获得脚本错误的基本信息、文件url、行号 。接下来我们探讨几种实现方式。

1 使用window.onError

浏览器提供了全局的onError函数，我们可以使用它搜集页面上的错误

windowonerror = function(message, source, lineno, colno, error) { ... }

其中mesage为异常基本信息，source为发生异常Javascript文件url，lineno为发生错误的行号，我们可以通过error.stack获取异常的堆栈信息。下面是chrome中通过window.onError捕获的错误例子：

message: Uncaught ReferenceError: test is not defined
source:  http://test.com/release/attach.js
lineno:  16144
colno:   6
error:   ReferenceError: test is not defined
            at http://test.com/release/attach.js:16144:6
            at HTMLDocument. (http://test.com/release/vendor.js:654:71)

这种方式看似完美，其实有一个致命的问题。有些浏览器为了安全方面的考虑，对于不同域的Javascript文件，通过window.onError无法获取有效的错误信息。比如firefox的错误消息只有Script error，而且无法获得确切的行号，更没有错误堆栈信息：

message: Script error.
source:  "http://test.com/release/attach.js
lineno:  0
colno:   0
error:   null

为了使得浏览器针对window.onError的跨域保护失效, 我们可以在静态资源服务器或者CDN的HTTP头中加上如下允许跨域提示：

Access-Control-Allow-Origin: *

并在引用Javascript脚本是加上crossorigin属性:

完成上述两步后，我们就可以方便的使用window.onError进行全局异常捕获，并获取丰富的异常信息了。但是有时对于第三方的CDN，我们无法添加跨域相关的头信息，下面我们就讨论针这种情况的全局Javascript异常捕获方法。

2 使用AST为所有函数加上try catch

上文中提到了使用window.onError进行浏览器全局异常捕获，但是当我们无法添加跨域相关头信息时，window.onError就失效了。针对这种情况，我们可以对每一个函数添加try catch来捕获函数内的异常，但是一个大型项目的函数太多，对每一个函数都手动添加try catch无疑是一个巨大的工作量。本文我们借助AST（抽象语法树）技术，对源文件进行预处理，对每个函数自动的添加try catch。

语法树是对源代码最精确的表示，通过遍历和操作语法树，我们能够精确的控制源代码。生成JavaScript的AST是一件非常复杂的工作，本文暂时不打算涉及，好在UglifyJS已经有了完整的实现。

比如如下代码：

可以用语法树表示：

通过使用Uglify提供的操作AST(抽象语法树)的API，我们可以对每个函数添加try catch代码块，并在catch中捕获该函数的一切异常，下面是我的实现（请参考我的github：try-catch-global.js）：

var fs = require('fs');
	var _ = require('lodash');
	var UglifyJS = require('uglify-js');

	var isASTFunctionNode = function (node) {
	    return node instanceof UglifyJS.AST_Defun || node instanceof UglifyJS.AST_Function;
	}

	var globalFuncTryCatch = function (inputCode, errorHandler) {
	    if(!_.isFunction(errorHandler)){
	        throw 'errorHandler should be a valid function';
	    }
	    var errorHandlerSource = errorHandler.toString();
	    var errorHandlerAST = UglifyJS.parse('(' + errorHandlerSource + ')(error);');
	    var tryCatchAST = UglifyJS.parse('try{}catch(error){}');
	    var inputAST = UglifyJS.parse(inputCode);
	    var topFuncScope = [];

	    //将错误处理函数包裹进入catch中
	    tryCatchAST.body[0].bcatch.body[0] = errorHandlerAST;

	    //搜集所有函数
	    var walker = new UglifyJS.TreeWalker(function (node) {
	        if (isASTFunctionNode(node)) {
	            topFuncScope.push(node);
	        }
	    });
	    inputAST.walk(walker);

	    //对函数进行变换, 添加try catch语句
	    var transfer = new UglifyJS.TreeTransformer(null,
	        function (node) {
	            if (isASTFunctionNode(node) && _.includes(topFuncScope, node)) {
	                //函数内部代码搜集
	                var stream = UglifyJS.OutputStream();
	                for (var i = 0; i < node.body.length; i++) {
	                    node.body[i].print(stream)
	                }
	                var innerFuncCode = stream.toString();

	                //清除try catch中定义的多余语句
	                tryCatchAST.body[0].body.splice(0, tryCatchAST.body[0].body.length);

	                //用try catch包裹函数代码
	                var innerTyrCatchNode = UglifyJS.parse(innerFuncCode, {toplevel: tryCatchAST.body[0]});

	                //获取函数壳
	                node.body.splice(0, node.body.length);

	                //生成有try catch的函数
	                return UglifyJS.parse(innerTyrCatchNode.print_to_string(), {toplevel: node});
	            }
	        });
	    inputAST.transform(transfer);
	    var outputCode = inputAST.print_to_string({beautify: true});
	    return outputCode;
	}

	module.exports.globalFuncTryCatch = globalFuncTryCatch;

借助于globalFuncTryCatch，我们对每个函数进行自动化地添加try catch语句，并使用自定义的错误处理函数：

globalFuncTryCatch(inputCode, function (error) {
   //此处是异常处理代码，可以上报并记录日志
   console.log(error);
});

通过将globalFuncTryCatch功能集成到构建工具中，我们就可以对目标Javascript文件进行try catch处理。

综上所述：

当静态资源服务器可以添加Access-Control-Allow-Origin: * 时，我们可以直接使用window.onError进行全局异常捕获；当静态资源服务器不受控制，window.onError失效，我们可以借助AST技术，自动化地对全部目标Javascript函数添加try catch来捕获所有异常。

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参考文档

https://blog.sentry.io/2016/01/04/client-javascript-reporting-window-onerror.html

http://lisperator.net/uglifyjs/

https://developer.mozilla.org/en/docs/Web/API/GlobalEventHandlers/onerror

http://rapheal.sinaapp.com/2014/11/06/javascript-error-monitor/

http://resources.jointjs.com/demos/javascript-ast