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在前端 Network 还能这样玩

2012 年 3 月 11 日

明天就除夕了，现在全国 新型冠状病毒 2019-nCoV 的疫情还在不断扩大，84 岁的钟老和大批医务工作者还奋战在一线，相信很多国人新年的愿望就是疫情得到有效的控制，确诊的病人都能早日康复，一起迎接新的一年。武汉加油！中国加油！

这几年手机和网络已经是大多数人生活中的必需品，其中有很多人，比如我家”超哥“，她每次到一个新的环境中一般开口都会来一句，”请问你家有 WIFI 么，密码是多少？“，相信很多人都有这样的经历。接下来，本文将介绍在前端如何实现在线或离线检测、获取网络信息、获取网络延迟和网络测速等内容，有兴趣的小伙伴赶紧学起来。

一、在线或离线检测

在现代的浏览器中，可以通过 navigator.onLine 获取当前网络的在线状态，该属性会根据用户的网络在线状态返回 true 或 false。 

navigator.onLine; // true(在线) 
navigator.onLine; // false(离线)

但在某些场景，除了需要获取当前的网络状态之外，我们更希望能监听网络状态的变化，针对这个需求我们可以监听 window 对象的 online 和 offline 事件，具体代码如下： 

window.addEventListener('online', () => {
  // 网络恢复咯，:smile:~~
});

window.addEventListener('offline', () => {
  // 网络掉线咯，:cry:~~
});

下面我们来看一个完整的示例，该示例会在页面中动态显示当前的网络状态：

1、页面加载后监听网络变化

window.addEventListener('load', () => {
  // 在页面加载后，设置正确的网络状态
  navigator.onLine ? showStatus(true) : showStatus(false);

  // 开始监听网络状态的变化
  window.addEventListener('online', () => {
    showStatus(true);
  });

  window.addEventListener('offline', () => {
    showStatus(false);
  });
});

2、在页面中动态显示当前的网络状态

function showStatus(online) {
  const statusEl = document.querySelector('.network-status');

  if (online) {
    statusEl.classList.remove('warning');
    statusEl.classList.add('success');
    statusEl.innerText = `You're online! :smile:`;
  } else {
    statusEl.classList.remove('success');
    statusEl.classList.add('warning');
    statusEl.innerText = `You're offline! :cry:`;
  }
}

浏览器兼容情况：

navigator.onLine —— https://caniuse.com/#search=navigator.onLine

online event —— https://caniuse.com/#feat=mdn-api_window_online_event

二、获取网络信息

在某些视频网站中，当用户在非 WIFI 情况下点播视频时，会展示一个友好的提醒，让用户确认是否在非 WIFI 的情况下播放视频。

（图片来源 – https://www.bilibili.com/）

要满足这个需求，我们就需要获取用户当前的网络信息。在浏览器中，通过 navigator.connection 可以获取网络连接状态 NetworkInformation 对象。

NetworkInformation 对象提供有关设备正在使用的连接与网络进行通信的信息，并提供了在连接类型更改时通知事件。 NetworkInformation 接口不能被是实例化， 而是通过 Navigator 的 connection 属性进行访问，且该属性是只读的。

NetworkInformation 对象中有多个只读的属性，比如 type 和 downlink 属性。

1、 NetworkInformation.type

返回设备正在与网络进行通信的连接类型。 它将是以下值之一：

bluetooth
cellular
ethernet
none
wifi
wimax
other
unknown

2、 NetworkInformation.downlink

返回下行网络速度，以 Mbps 为单位。

3、 NetworkInformation.downlinkMax

返回基础连接技术的最大下行网络速度，以 Mbps 为单位。

4、 NetworkInformation.effectiveType

返回连接的有效类型，比如 “slow-2g”，“2g”，“3g” 或 “4g”。使用最近观察到的往返时间和下行链路值的组合来确定此值。

5、 NetworkInformation.rtt

表示从发送端发送数据开始，到发送端收到来自接收端的确认（接收端收到数据后便立即发送确认，不包含数据传输时间）总共经历的时间。

6、 NetworkInformation.saveData

如果用户在用户代理上设置了减少数据使用量选项，则返回 true。

若需要监听网络信息的变化，可以通过 NetworkInformation.onchange 的方式来绑定监听函数，当网络信息发生改变时，会自动触发 change 事件，然后执行对应的监听函数。

介绍完上述的知识后，我们来看个检测是否 WIFI 环境的示例代码：

function isWifi() {
  try {
    let wifi = true;
    const ua = window.navigator.userAgent;
    const conn = window.navigator.connection;
    // 判断是否微信环境
    if (/MicroMessenger/.test(ua)) {
      if (ua.indexOf("WIFI") >= 0) {
        return true;
      } else {
        wifi = false;
      }
      // 判断是否支持navigator.connection
    } else if (conn) {
      wifi = conn.type === "wifi"
    }
    return wifi;
  } catch (e) {
    return false;
  }
}

虽然通过 navigator.connection 可以方便地获取当前的网络信息，不过很可惜目前该 API 的兼容性不是很好。

（图片来源 – https://caniuse.com/ – 2020/01/23）

针对这种情况，我们可以根据当前的平台使用对应的 JS SDK 或安装对应的网络插件。下面我们介绍微信、企业微信、微信小程序、钉钉和 cordova 等平台获取网络信息的方式。

微信/微信小程序/企业微信

wx.getNetworkType({
  success: function (res) {
    var networkType = res.networkType; // 返回网络类型2g，3g，4g，wifi
  }
});

钉钉

dd.device.connection.getNetworkType({
    onSuccess : function(data) {
      {
         // result值: wifi 2g 3g 4g unknown none
         // none表示离线
         result: 'wifi' 
      }
    },
    onFail : function(err) {}
});

cordova

对于 cordova 环境，可以通过安装 cordova-plugin-network-information 这个插件来获取网络信息。 

function checkConnection() {
    var networkState = navigator.connection.type;
 
    var states = {};
    states[Connection.UNKNOWN]  = 'Unknown connection';
    states[Connection.ETHERNET] = 'Ethernet connection';
    states[Connection.WIFI]     = 'WiFi connection';
    states[Connection.CELL_2G]  = 'Cell 2G connection';
    states[Connection.CELL_3G]  = 'Cell 3G connection';
    states[Connection.CELL_4G]  = 'Cell 4G connection';
    states[Connection.CELL]     = 'Cell generic connection';
    states[Connection.NONE]     = 'No network connection';
 
    alert('Connection type: ' + states[networkState]);
}
 
checkConnection();

浏览器兼容情况：

navigator.connection —— https://caniuse.com/#search=navigator.connection

三、获取网络延迟

在日常工作中，当遇到某个站点无法访问或网络连接超时的时候，我们经常会打开命令行，然后使用 ping 命令，ping 一下对应的站点。 比如，ping 一下全球最大的同性交友平台：

PING （Packet Internet Groper）， 因特网 包探索器，用于测试网络连接量的程序。Ping是工作在 TCP/IP 网络体系结构中应用层的一个服务命令， 主要是向特定的目的主机发送 ICMP （Internet Control Message Protocol 因特网报文控制协议） Echo 请求报文，测试目的站是否可达及了解其有关状态。

在 Web 环境中，如果要实现 Ping 的功能，我们可以使用 Github 上 Ping.js 这个 JavaScript 库。Ping.js 是一个小型且简单的 JavaScript 库，用于使用纯 JavaScript 方式来获取指定主机的网络延迟时间。该库的使用示例如下： 

const p = new Ping();
p.ping("https://github.com", function(err, data) {
  if (err) {
    console.log("error loading resource")
    data = data + " " + err;
  }
  document.getElementById("ping-github").innerHTML = data;
});

因为 JavaScript 本身并没有提供 ping 的实现，所以通过 ping.js 获取的结果并不能保证准确性。由于 AJAX 请求有跨域的限制，所以不能通过 AJAX 方式来实现。 Ping.js 的实现方式是使用从任意主机加载 favicon.ico 图片来确认响应时间。若 favicon.ico 图片不存在，则会返回 error 字符串和响应时间。

ping 方法的具体实现如下：

Ping.prototype.ping = function(source, callback) {
    var self = this;
    self.wasSuccess = false;
    self.img = new Image();
    self.img.onload = onload;
    self.img.onerror = onerror;

    var timer;
    var start = new Date();

    function onload(e) {
        self.wasSuccess = true;
        pingCheck.call(self, e);
    }

    function onerror(e) {
        self.wasSuccess = false;
        pingCheck.call(self, e);
    }

    if (self.timeout) {
       timer = setTimeout(function() {
         pingCheck.call(self, undefined);
    }, self.timeout); }

    /**
     * 计算响应时间并触发相应回调函数
     */
    function pingCheck() {
        if (timer) { clearTimeout(timer); }
        var pong = new Date() - start;

        if (typeof callback === "function") {
            if (!this.wasSuccess) {
                if (self.logError) { 
                  console.error("error loading resource"); 
                }
                return callback("error", pong);
            }
            return callback(null, pong);
        }
    }

    // 触发图片加载
    self.img.src = source + self.favicon + "?" + (+new Date()); 
};

对于上面的示例，执行 p.ping("https://github.com") 方法时，会发起一个 GET 请求，具体如下图所示：

四、网络测速

在前端要实现网络测速，比如计算下行带宽，一般有以下几种方法：

navigator.connection.downlink

下面我们来重点分析一下以上几种方案的优缺点和具体实现。

4.1 通过 AJAX 测算网速

该方案通过创建 XMLHttpRequest 对象并记录开始时间，然后发起 AJAX 请求，当请求成功后获取 'Content-Length' 响应头来取得资源的大小并记录结束时间，最后计算下行带宽。

该方案的具体实现如下：

function getSpeedWithAjax(url) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        let start = null;
        let end = null;
        start = new Date().getTime();
        const xhr = new XMLHttpRequest();
        xhr.onreadystatechange = function () {
            if (xhr.readyState === 4) {
                end = new Date().getTime();
                const size = xhr.getResponseHeader('Content-Length') / 1024;
                const speed = size * 1000 / (end - start);
                resolve(speed);
            }
        }
        xhr.open('GET', url);
        xhr.send();
    }).catch(err => { throw err });
}

使用示例

getSpeedWithAjax('./speed.jpg')
 .then(speed => {
    console.log(speed);
});

该方案的好处是测试的文件不一定是图片，且返回的数据量能灵活控制。不好的地方是存在跨域问题。

4.2 通过创建 Image 对象加载指定图片来测算网速

该方案是通过创建 Image 对象并记录开始时间，然后绑定 onload 回调函数，接着指定一个有效的图片地址，一旦图片加载完成就会触发 onload 回调函数，最后在回调函数中记录结束时间并计算下行带宽。

该方案的具体实现如下：

function getSpeedWithImg(imgUrl, fileSize) {
    return new Promise((resolve, reject) => {
        let start = null;
        let end = null;
        let img = document.createElement('img');
        start = new Date().getTime();
        img.onload = function (e) {
            end = new Date().getTime();
            const speed = fileSize * 1000 / (end - start);
            resolve(speed);
        }
        img.src = imgUrl;
    }).catch(err => { throw err });
}

使用示例

getSpeedWithImg(
  "https://s2.ax1x.com/2019/08/13/mPJ2iq.jpg", 8.97
).then(speed => {
    console.log(speed);
});

该方案的优点是不会存在跨域问题，不好的地方是要求文件必须是图片且已知文件大小，文件大小不能灵活控制。使用该方案，若需要保证结果准确性，可以考虑进行多次测试取平均值。

4.3 通过 navigator.connection.downlink 直接获取网速 

function getSpeedWithDnlink() {
    // downlink测算网速
    const connection = window.navigator.connection;
    if (connection && connection.downlink) {
        return connection.downlink * 1024 / 8;
    }
}

使用示例

getSpeedWithDnlink();

该方案的优点是直接调用浏览器提供的 API 接口，不需要提供任何参数。它的缺点是存在较大的兼容性问题，带宽查询不是实时的，具有分钟级别的时间间隔。

4.4 综合测速

最后我们再来介绍一种综合测速方案，即先尝试采用 navigator.connection.downlink 测速，若当前浏览器不支持的话，再采用多次 AJAX 测速并求平均值。 

function getNetSpeed(url, times) {
    // downlink测算网速
    const connection = window.navigator.connection;
    if (connection && connection.downlink) {
        return connection.downlink * 1024 / 8;
    }
    // 多次测速求平均值
    const arr = [];
    for (let i = 0; i  {
        let sum = 0;
        speeds.forEach(speed => {
            sum += speed;
        });
        return sum / times;
    })
}

备注：本章节的示例代码来源于 Github 上 network-speed-test 这个开源项目。

五、参考资源

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