パフォーマンスタイムライン：メトリクス収集の包括的ガイド

今日のペースの速いデジタル世界では、ウェブサイトのパフォーマンスが最も重要です。ユーザーはウェブサイトが迅速に読み込まれ、即座に反応することを期待しています。遅いウェブサイトは、フラストレーション、セッションの放棄、そして最終的には収益の損失につながる可能性があります。幸いなことに、現代のウェブブラウザは、ウェブサイトのパフォーマンスを測定および分析するための強力なツールを提供しています。これらのツールの中で最も価値のあるものの1つがPerformance Timeline APIです。

この包括的なガイドでは、Performance Timeline APIを詳細に探求し、その基本概念からパフォーマンスメトリクスを収集・分析するための高度なテクニックまで、すべてをカバーします。さまざまなパフォーマンスエントリータイプを掘り下げ、APIを効果的に使用する方法を示し、ウェブサイトのパフォーマンスを最適化するのに役立つ実践的な例を提供します。

Performance Timeline APIとは何か？

Performance Timeline APIは、ブラウザによって収集されたパフォーマンス関連データへのアクセスを提供するJavaScriptインターフェースのセットです。これにより、開発者は以下のようなウェブサイトパフォーマンスのさまざまな側面を測定できます。

• ページの読み込み時間
• リソース読み込み時間（画像、スクリプト、スタイルシート）
• ユーザータイミングの測定
• フレームレートとレンダリングパフォーマンス
• メモリ使用量

このデータを収集・分析することで、開発者はパフォーマンスのボトルネックを特定し、ユーザーエクスペリエンスを向上させるための最適化を実施できます。このAPIはパフォーマンスデータにアクセスするための標準化された方法を提供し、クロスブラウザのパフォーマンス監視ツールを構築しやすくします。

主要な概念とインターフェース

Performance Timeline APIは、いくつかの主要な概念とインターフェースを中心に展開されています。

• Performance Timeline: ウェブページのライフタイム中に発生したパフォーマンスイベントのタイムラインを表します。パフォーマンスデータにアクセスするための中心的なポイントです。
• Performance Entry: リソース読み込みイベントやユーザー定義のタイミング測定など、単一のパフォーマンスイベントを表します。
• Performance Observer: 開発者が新しいパフォーマンスエントリーを監視し、リアルタイムでそれらに応答できるようにします。
• `performance` オブジェクト: Performance Timelineおよび関連メソッドへのアクセスを提供するグローバルオブジェクト（`window.performance`）です。

`performance` オブジェクト

`performance` オブジェクトは、Performance Timeline APIと対話するための出発点です。パフォーマンスエントリーの取得、タイムラインのクリア、パフォーマンスオブザーバーの作成などのメソッドを提供します。最も一般的に使用されるメソッドには、以下のようなものがあります。

• `performance.getEntries()`: タイムライン内のすべてのパフォーマンスエントリーの配列を返します。
• `performance.getEntriesByName(name, entryType)`: 特定の名前とエントリータイプを持つパフォーマンスエントリーの配列を返します。
• `performance.getEntriesByType(entryType)`: 特定のタイプのパフォーマンスエントリーの配列を返します。
• `performance.clearMarks(markName)`: 特定の名前を持つパフォーマンスマークをクリアします。
• `performance.clearMeasures(measureName)`: 特定の名前を持つパフォーマンスメジャーをクリアします。
• `performance.now()`: ナビゲーション開始からの経過時間を表す高解像度のタイムスタンプ（通常はミリ秒単位）を返します。これは期間を測定するために不可欠です。

パフォーマンスエントリーの種類

Performance Timeline APIは、それぞれが特定の種類のパフォーマンスイベントを表す、いくつかの異なる種類のパフォーマンスエントリーを定義しています。最も重要なエントリータイプには、以下のようなものがあります。

• `navigation`: DNSルックアップ、TCP接続、リクエスト、レスポンス時間など、ページ読み込みのナビゲーションタイミングを表します。
• `resource`: 画像、スクリプト、スタイルシートなど、特定のリソースの読み込みを表します。
• `mark`: タイムライン内のユーザー定義のタイムスタンプを表します。
• `measure`: タイムライン内の2つのマーク間で計算されたユーザー定義の期間を表します。
• `paint`: ブラウザが画面に最初のコンテンツを描画する時間（First Paint）と、最初の意味のあるコンテンツを描画する時間（First Contentful Paint）を表します。
• `longtask`: メインスレッドを長期間（通常50ミリ秒以上）ブロックし、UIのジャンクを引き起こす可能性のあるタスクを表します。
• `event`: マウスクリックやキープレスなど、ブラウザのイベントを表します。
• `layout-shift`: ユーザーエクスペリエンスを妨げる可能性のある、予期しないページレイアウトのズレ（Cumulative Layout Shift）を表します。
• `largest-contentful-paint`: ビューポート内の最大のコンテンツ要素が表示されるまでの時間を表します。

パフォーマンスメトリクスの収集

Performance Timeline APIを使用してパフォーマンスメトリクスを収集するには、いくつかの方法があります。最も一般的なアプローチは次のとおりです。

• タイムラインからエントリーを直接取得する: `performance.getEntries()`、`performance.getEntriesByName()`、または`performance.getEntriesByType()`を使用して特定のパフォーマンスエントリーを取得します。
• Performance Observerを使用する: 新しいエントリーを監視し、リアルタイムでそれらに応答します。

エントリーを直接取得する

パフォーマンスメトリクスを収集する最も簡単な方法は、タイムラインから直接エントリーを取得することです。これは、ページの読み込み後やユーザーが特定の要素と対話した後など、特定のイベントが発生した後にデータを収集するのに役立ちます。

以下は、タイムラインからすべてのリソースエントリーを取得する方法の例です。

            
const resourceEntries = performance.getEntriesByType("resource");

resourceEntries.forEach(entry => {
 console.log(`Resource: ${entry.name}, Duration: ${entry.duration}ms`);
});

            

              
                Copy
              
            
          

このコードは、「resource」タイプのすべてのエントリーを取得し、各リソースの名前と期間をコンソールにログ出力します。

Performance Observerの使用

Performance Observerを使用すると、新しいパフォーマンスエントリーを監視し、リアルタイムでそれらに応答できます。これは、タイムラインを繰り返しポーリングすることなく、データが利用可能になったときに収集するのに特に役立ちます。

以下は、Performance Observerを使用して新しいリソースエントリーを監視する方法の例です。

            
const observer = new PerformanceObserver((list) => {
 list.getEntries().forEach(entry => {
 console.log(`Resource loaded: ${entry.name}, duration: ${entry.duration}ms`);
 });
});

observer.observe({ entryTypes: ["resource"] });

            

              
                Copy
              
            
          

このコードは、「resource」タイプの新しいエントリーをリッスンするPerformance Observerを作成します。新しいリソースエントリーがタイムラインに追加されると、オブザーバーのコールバック関数が実行され、リソースの名前と期間がコンソールにログ出力されます。`observer.observe()`メソッドは、オブザーバーが監視すべきエントリータイプを指定します。

ユーザータイミングの測定

Performance Timeline APIでは、`mark`と`measure`エントリータイプを使用して独自のカスタムパフォーマンスメトリクスを定義することもできます。これは、コンポーネントのレンダリングやユーザー入力の処理など、アプリケーションの特定の部分の実行にかかる時間を測定するのに役立ちます。

ユーザータイミングを測定するには、まず測定したいセクションの開始と終了をマークするために`mark`を作成します。次に、2つのマーク間の期間を計算するために`measure`を作成します。

以下は、コンポーネントのレンダリングにかかる時間を測定する方法の例です。

            
performance.mark("component-render-start");

// Code to render the component

performance.mark("component-render-end");

performance.measure("component-render-time", "component-render-start", "component-render-end");

const measure = performance.getEntriesByName("component-render-time", "measure")[0];

console.log(`Component render time: ${measure.duration}ms`);

            

              
                Copy
              
            
          

このコードは、コンポーネントをレンダリングするコードの前後に`component-render-start`と`component-render-end`という2つのマークを作成します。次に、`component-render-time`というメジャーを作成して、2つのマーク間の期間を計算します。最後に、タイムラインからメジャーエントリーを取得し、その期間をコンソールにログ出力します。

パフォーマンスメトリクスの分析

パフォーマンスメトリクスを収集したら、それらを分析してパフォーマンスのボトルネックを特定し、最適化を実施する必要があります。この目的のために使用できるツールやテクニックがいくつかあります。

• ブラウザ開発者ツール: ほとんどの現代のウェブブラウザには、パフォーマンスデータを視覚化および分析できる組み込みの開発者ツールが提供されています。これらのツールには通常、パフォーマンスイベントのタイムラインを表示するパフォーマンスパネルや、JavaScriptコードのプロファイリングやメモリ使用量を分析するツールが含まれています。
• パフォーマンス監視ツール: パフォーマンスデータの収集、分析、視覚化を支援する多くのサードパーティ製パフォーマンス監視ツールがあります。これらのツールは、リアルタイム監視、異常検出、自動レポート作成などの高度な機能を提供することがよくあります。例として、New Relic、Datadog、Sentryなどがあります。
• Web Vitals: GoogleのWeb Vitalsイニシアチブは、ユーザーエクスペリエンスを測定するために不可欠と見なされる一連のメトリクスを提供します。これらのメトリクスには、Largest Contentful Paint (LCP)、First Input Delay (FID)、Cumulative Layout Shift (CLS)が含まれます。これらのメトリクスを監視することで、一般的なパフォーマンスの問題を特定し、対処するのに役立ちます。

ブラウザ開発者ツールの使用

ブラウザ開発者ツールは、パフォーマンスを分析するための強力で手軽なリソースです。以下に、Chrome開発者ツールのパフォーマンスパネルを使用する方法を示します（他のブラウザにも同様の機能があります）。

1. 開発者ツールを開く: ウェブページを右クリックして「検証」を選択するか、F12キーを押します。
2. パフォーマンスパネルに移動: 「Performance」タブをクリックします。
3. 記録を開始: 記録ボタン（通常は円形）をクリックして、パフォーマンスデータのキャプチャを開始します。
4. ページと対話する: ページの読み込み、ボタンのクリック、スクロールなど、分析したいアクションを実行します。
5. 記録を停止: 停止ボタンをクリックして記録を終了します。
6. タイムラインを分析する: パフォーマンスパネルには、読み込み時間、JavaScriptの実行、レンダリング、ペイントなど、パフォーマンスイベントのタイムラインが表示されます。

タイムラインは、各イベントの期間、開始時間、他のイベントとの関係など、詳細な情報を提供します。ズームイン・ズームアウト、イベントタイプによるフィルタリング、個々のイベントの調査が可能です。「Bottom-Up」、「Call Tree」、「Event Log」タブは、データの異なる視点を提供し、パフォーマンスのボトルネックを特定してコードを最適化するのに役立ちます。

Web Vitals: ユーザーエクスペリエンスの測定

Web Vitalsは、ウェブサイト上のユーザーエクスペリエンスを測定するためにGoogleによって定義された一連のメトリクスです。これらのメトリクスに焦点を当てることで、ユーザー満足度とSEOランキングを大幅に向上させることができます。

• Largest Contentful Paint (LCP): ビューポート内の最大のコンテンツ要素が表示されるまでの時間を測定します。良好なLCPスコアは2.5秒以下です。
• First Input Delay (FID): 最初のユーザーインタラクション（ボタンのクリックやリンクのタップなど）にブラウザが応答するまでの時間を測定します。良好なFIDスコアは100ミリ秒以下です。
• Cumulative Layout Shift (CLS): ページで発生する予期しないレイアウトシフトの量を測定します。良好なCLSスコアは0.1以下です。

Web Vitalsは、以下のようないくつかのツールを使用して測定できます。

• Chrome User Experience Report (CrUX): 匿名化されたChromeユーザーデータに基づいて、ウェブサイトの実際のパフォーマンスデータを提供します。
• Lighthouse: ウェブページのパフォーマンス、アクセシビリティ、SEOを監査する自動ツールです。
• Web Vitals Extension: ウェブを閲覧中にリアルタイムでWeb Vitalsメトリクスを表示するChrome拡張機能です。
• PerformanceObserver API: イベントが発生したときにブラウザから直接Web Vitalsデータをキャプチャします。

実践的な例とユースケース

以下は、Performance Timeline APIを使用してウェブサイトのパフォーマンスを最適化する方法に関する実践的な例とユースケースです。

• 読み込みが遅いリソースの特定: `resource`エントリータイプを使用して、読み込みに時間がかかっている画像、スクリプト、スタイルシートを特定します。これらのリソースを圧縮したり、コンテンツ配信ネットワーク（CDN）を使用したり、遅延読み込みを行ったりして最適化します。例えば、Shopify、Magento、WooCommerceなどの多くのEコマースプラットフォームは、製品販売のために画像に依存しています。パフォーマンスタインラインデータを使用して画像の読み込みを最適化することは、特にモバイルユーザーの顧客体験を向上させます。
• JavaScript実行時間の測定: `mark`と`measure`エントリータイプを使用して、特定のJavaScript関数の実行にかかる時間を測定します。実行が遅い関数を特定し、より効率的なアルゴリズムを使用したり、結果をキャッシュしたり、実行を後で遅延させたりして最適化します。
• ロングタスクの検出: `longtask`エントリータイプを使用して、メインスレッドを長期間ブロックしているタスクを特定します。これらのタスクを小さなチャンクに分割するか、バックグラウンドスレッドに移動してUIのジャンクを防ぎます。
• First Contentful Paint (FCP) と Largest Contentful Paint (LCP) の監視: `paint`と`largest-contentful-paint`エントリータイプを使用して、最初のコンテンツと最大のコンテンツが画面に表示されるまでの時間を監視します。クリティカルレンダリングパスを最適化して、これらのメトリクスを改善します。
• Cumulative Layout Shift (CLS) の分析: `layout-shift`エントリータイプを使用して、予期しないレイアウトシフトを引き起こしている要素を特定します。これらの要素のためにスペースを確保するか、`transform`プロパティを使用してレイアウトシフトを引き起こさずにアニメーションさせます。

高度なテクニック

Performance Timeline APIの基本をしっかり理解したら、ウェブサイトのパフォーマンスをさらに最適化するためのいくつかの高度なテクニックを探求できます。

• リアルユーザーモニタリング (RUM): 現場の実際のユーザーからパフォーマンスデータを収集して、ウェブサイトのパフォーマンスのより正確な全体像を把握します。RUMツールを使用するか、Performance Timeline APIを使用して独自のカスタムRUMソリューションを実装します。このデータは、地域ごとのパフォーマンスの違いを判断するために使用できます。たとえば、米国でホストされているウェブサイトは、ネットワークの遅延によりアジアでの読み込み時間が遅くなる可能性があります。
• 合成モニタリング: 合成モニタリングを使用してユーザーインタラクションをシミュレートし、制御された環境でパフォーマンスを測定します。これにより、実際の問題がユーザーに影響を与える前にパフォーマンスの問題を特定できます。
• 自動パフォーマンステスト: 継続的インテグレーション/継続的デプロイメント（CI/CD）パイプラインにパフォーマンステストを統合して、パフォーマンスの低下を自動的に検出します。Lighthouse CIのようなツールを使用して、このプロセスを自動化できます。
• パフォーマンスバジェット: ページ読み込み時間、リソースサイズ、JavaScript実行時間などの主要なメトリクスに対してパフォーマンスバジェットを設定します。自動ツールを使用してこれらのバジェットを監視し、超過したときに警告を発するようにします。

クロスブラウザ互換性

Performance Timeline APIは、Chrome、Firefox、Safari、Edgeなど、現代のウェブブラウザで広くサポートされています。ただし、ブラウザごとにAPIの実装や動作にいくつかの違いがある場合があります。

クロスブラウザ互換性を確保するためには、異なるブラウザでコードをテストし、APIがサポートされていない場合に機能を適切にダウングレードするために機能検出を使用することが重要です。`modernizr`のようなライブラリが機能検出に役立ちます。

ベストプラクティス

以下は、Performance Timeline APIを使用するためのベストプラクティスです。

• リアルタイム監視にはPerformance Observerを使用する: Performance Observerは、タイムラインを繰り返しポーリングするよりも効率的なパフォーマンスデータ収集方法を提供します。
• パフォーマンスデータ収集のパフォーマンスへの影響に注意する: 過剰なデータを収集すると、ウェブサイトのパフォーマンスに悪影響を与える可能性があります。必要なデータのみを収集し、Performance Observerのコールバック関数で高コストな操作を実行しないようにしてください。
• マークとメジャーには意味のある名前を使用する: これにより、データの分析やパフォーマンスのボトルネックの特定が容易になります。
• 異なるブラウザでコードをテストする: 異なるブラウザでコードをテストし、機能検出を使用してクロスブラウザ互換性を確保します。
• 他の最適化テクニックと組み合わせる: Performance Timeline APIは問題の測定と特定に役立ちます。全体的なパフォーマンス向上のために、確立されたウェブ最適化のベストプラクティス（画像最適化、ミニフィケーション、CDNの使用など）と組み合わせて使用してください。

結論

Performance Timeline APIは、ウェブサイトのパフォーマンスを測定および分析するための強力なツールです。APIの主要な概念とインターフェースを理解することで、貴重なパフォーマンスメトリクスを収集し、それらを使用してパフォーマンスのボトルネックを特定し、最適化を実施できます。Web Vitalsに焦点を当て、RUMや自動パフォーマンステストのような高度なテクニックを実装することで、より速く、よりスムーズで、より楽しいユーザーエクスペリエンスを提供できます。Performance Timeline APIを受け入れ、パフォーマンス分析を開発ワークフローに統合することは、今日のパフォーマンス主導のウェブ環境において、ウェブサイトのパフォーマンスとユーザー満足度の大幅な向上につながります。