漸進式Web應用（PWA）入門教程（下）
上篇文章我們對漸進式Web應用（PWA）做了一些基本的介紹。
在這一節中，我們將介紹PWA的原理是什麼，它是如何開始工作的。
第一步：使用HTTPS
漸進式Web應用程序需要使用HTTPS連接。雖然使用HTTPS會讓您服務器的開銷變多，但使用HTTPS可以讓您的網站變得更安全，HTTPS網站在Google上的排名也會更靠前。
由於Chrome瀏覽器會默認將localhost以及127.x.x.x地址視爲測試地址，所以在本示例中您並不需要開啓HTTPS。另外，出於調試目的，您可以在啓動Chrome瀏覽器的時候使用以下參數來關閉其對網站HTTPS的檢查：
- --user-data-dir
- --unsafety-treat-insecure-origin-as-secure
第二步：創建一個應用程序清單（Manifest）
應用程序清單提供了和當前漸進式Web應用的相關信息，如：
- 應用程序名
- 描述
- 所有圖片（包括主屏幕圖標，啓動屏幕頁面和用的圖片或者網頁上用的圖片）
本質上講，程序清單是頁面上用到的圖標和主題等資源的元數據。
程序清單是一個位於您應用根目錄的JSON文件。該JSON文件返回時必須添加Content-Type: application/manifest+json 或者 Content-Type: application/jsonHTTP頭信息。程序清單的文件名不限，在本文的示例代碼中爲manifest.json：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 | { "name" : "PWA Website", "short_name" : "PWA", "description" : "An example PWA website", "start_url" : "/", "display" : "standalone", "orientation" : "any", "background_color" : "#ACE", "theme_color" : "#ACE", "icons": [ { "src" : "/images/logo/logo072.png", "sizes" : "72x72", "type" : "image/png" }, { "src" : "/images/logo/logo152.png", "sizes" : "152x152", "type" : "image/png" }, { "src" : "/images/logo/logo192.png", "sizes" : "192x192", "type" : "image/png" }, { "src" : "/images/logo/logo256.png", "sizes" : "256x256", "type" : "image/png" }, { "src" : "/images/logo/logo512.png", "sizes" : "512x512", "type" : "image/png" } ]} |
程序清單文件建立完之後，你需要在每個頁面上引用該文件：
1 | <link rel="manifest" href="/manifest.json"> |
以下屬性在程序清單中經常使用，介紹說明如下：
- name: 用戶看到的應用名稱
- short_name: 應用短名稱。當顯示應用名稱的地方不夠時，將使用該名稱。
- description: 應用描述。
- start_url: 應用起始路徑，相對路徑，默認爲/。
- scope: URL範圍。比如：如果您將“/app/”設置爲URL範圍時，這個應用就會一直在這個目錄中。
- background_color: 歡迎頁面的背景顏色和瀏覽器的背景顏色（可選）
- theme_color: 應用的主題顏色，一般都會和背景顏色一樣。這個設置決定了應用如何顯示。
- orientation: 優先旋轉方向，可選的值有：any, natural, landscape, landscape-primary, landscape-secondary, portrait, portrait-primary, and portrait-secondary
- display: 顯示方式——fullscreen（無Chrome），standalone（和原生應用一樣），minimal-ui（最小的一套UI控件集）或者browser（最古老的使用瀏覽器標籤顯示）
- icons: 一個包含所有圖片的數組。該數組中每個元素包含了圖片的URL，大小和類型。
第三步：創建一個 Service Worker
Service Worker 是一個可編程的服務器代理，它可以攔截或者響應網絡請求。Service Worker 是位於應用程序根目錄的一個個的JavaScript文件。
您需要在頁面對應的JavaScript文件中註冊該ServiceWorker：
1 2 3 4 | if ('serviceWorker' in navigator) { // register service worker navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js');} |
如果您不需要離線的相關功能，您可以只創建一個 /service-worker.js文件，這樣用戶就可以直接安裝您的Web應用了！
Service Worker這個概念可能比較難懂，它其實是一個工作在其他線程中的標準的Worker，它不可以訪問頁面上的DOM元素，沒有頁面上的API，但是可以攔截所有頁面上的網絡請求，包括頁面導航，請求資源，Ajax請求。
上面就是使用全站HTTPS的主要原因了。假設您沒有在您的網站中使用HTTPS，一個第三方的腳本就可以從其他的域名注入他自己的ServiceWorker，然後篡改所有的請求——這無疑是非常危險的。
Service Worker 會響應三個事件：install，activate和fetch。
Install事件
該事件將在應用安裝完成後觸發。我們一般在這裏使用Cache API緩存一些必要的文件。
首先，我們需要提供如下配置
- 緩存名稱（CACHE）以及版本（version）。應用可以有多個緩存存儲，但是在使用時只會使用其中一個緩存存儲。每當緩存存儲有變化時，新的版本號將會指定到緩存存儲中。新的緩存存儲將會作爲當前的緩存存儲，之前的緩存存儲將會被作廢。
- 一個離線的頁面地址（offlineURL）：當用戶訪問了之前沒有訪問過的地址時，該頁面將會顯示。
- 一個包含了所有必須文件的數組，包括保障頁面正常功能的CSS和JavaScript。在本示例中，我還添加了主頁和logo。當有不同的URL指向同一個資源時，你也可以將這些URL分別寫到這個數組中。offlineURL將會加入到這個數組中。
- 我們也可以將一些非必要的緩存文件（installFilesDesirable）。這些文件在安裝過程中將會被下載，但如果下載失敗，不會觸發安裝失敗。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 | // 配置文件const version = '1.0.0', CACHE = version + '::PWAsite', offlineURL = '/offline/', installFilesEssential = [ '/', '/manifest.json', '/css/styles.css', '/js/main.js', '/js/offlinepage.js', '/images/logo/logo152.png' ].concat(offlineURL), installFilesDesirable = [ '/favicon.ico', '/images/logo/logo016.png', '/images/hero/power-pv.jpg', '/images/hero/power-lo.jpg', '/images/hero/power-hi.jpg' ]; |
installStaticFiles() 方法使用基於Promise的方式使用Cache API將文件存儲到緩存中。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 | // 安裝靜態資源function installStaticFiles() { return caches.open(CACHE) .then(cache => { // 緩存可選文件 cache.addAll(installFilesDesirable); // 緩存必須文件 return cache.addAll(installFilesEssential); }); } |
最後，我們添加一個install的事件監聽器。waitUntil方法保證了service worker不會安裝直到其相關的代碼被執行。這裏它會執行installStaticFiles()方法，然後self.skipWaiting()方法來激活service worker：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 | // 應用安裝self.addEventListener('install', event => { console.log('service worker: install'); // 緩存主要文件 event.waitUntil( installStaticFiles() .then(() => self.skipWaiting()) ); }); |
Activate 事件
這個事件會在service worker被激活時發生。你可能不需要這個事件，但是在示例代碼中，我們在該事件發生時將老的緩存全部清理掉了：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | // clear old cachesfunction clearOldCaches() { return caches.keys() .then(keylist => { return Promise.all( keylist .filter(key => key !== CACHE) .map(key => caches.delete(key)) ); }); } // application activatedself.addEventListener('activate', event => { console.log('service worker: activate'); // delete old caches event.waitUntil( clearOldCaches() .then(() => self.clients.claim()) ); }); |
注意self.clients.claim()執行時將會把當前service worker作爲被激活的worker。
Fetch 事件 該事件將會在網絡開始請求時發起。該事件處理函數中，我們可以使用respondWith()方法來劫持HTTP的GET請求然後返回：
- 從緩存中取到的資源文件
- 如果第一步失敗，資源文件將會從網絡中使用Fetch API來獲取（和service worker中的fetch事件無關）。獲取到的資源將會加入到緩存中。
- 如果第一步和第二步均失敗，將會從緩存中返回正確的資源文件。
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 | // application fetch network dataself.addEventListener('fetch', event => { // abandon non-GET requests if (event.request.method !== 'GET') return; let url = event.request.url; event.respondWith( caches.open(CACHE) .then(cache => { return cache.match(event.request) .then(response => { if (response) { // return cached file console.log('cache fetch: ' + url); return response; } // make network request return fetch(event.request) .then(newreq => { console.log('network fetch: ' + url); if (newreq.ok) cache.put(event.request, newreq.clone()); return newreq; }) // app is offline .catch(() => offlineAsset(url)); }); }) ); }); |
offlineAsset(url)方法中使用了一些helper方法來返回正確的數據：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 | // 是否爲圖片地址?let iExt = ['png', 'jpg', 'jpeg', 'gif', 'webp', 'bmp'].map(f => '.' + f);function isImage(url) { return iExt.reduce((ret, ext) => ret || url.endsWith(ext), false); } // return 返回離線資源function offlineAsset(url) { if (isImage(url)) { // 返回圖片 return new Response( '<svg role="img" viewBox="0 0 400 300" xmlns="http://www.w3.org/2000/svg"><title>offline</title><path d="M0 0h400v300H0z" fill="#eee" /><text x="200" y="150" text-anchor="middle" dominant-baseline="middle" font-family="sans-serif" font-size="50" fill="#ccc">offline</text></svg>', { headers: { 'Content-Type': 'image/svg+xml', 'Cache-Control': 'no-store' }} ); } else { // return page return caches.match(offlineURL); } } |
offlineAsset()方法檢查請求是否爲一個圖片，然後返回一個帶有“offline”文字的SVG文件。其他請求將會返回 offlineURL 頁面。
Chrome開發者工具中的ServiceWorker部分提供了關於當前頁面worker的信息。其中會顯示worker中發生的錯誤，還可以強制刷新，也可以讓瀏覽器進入離線模式。
Cache Storage 部分例舉了當前所有已經緩存的資源。你可以在緩存需要更新的時候點擊refresh按鈕。
第四步：創建可用的離線頁面
離線頁面可以是靜態的HTML，一般用於提醒用戶當前請求的頁面暫時無法使用。然而，我們可以提供一些可以閱讀的頁面鏈接。
Cache API可以在main.js中使用。然而，該API使用Promise，在不支持Promise的瀏覽器中會失敗，所有的JavaScript執行會因此受到影響。爲了避免這種情況，在訪問/js/offlinepage.js的時候我們添加了一段代碼來檢查當前是否在離線環境中：
/js/offlinepage.js 中以版本號爲名稱保存了最近的緩存，獲取所有URL，刪除不是頁面的URL，將這些URL排序然後將所有緩存的URL展示在頁面上：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 | // cache nameconst CACHE = '::PWAsite', offlineURL = '/offline/', list = document.getElementById('cachedpagelist'); // fetch all cacheswindow.caches.keys() .then(cacheList => { // find caches by and order by most recent cacheList = cacheList .filter(cName => cName.includes(CACHE)) .sort((a, b) => a - b); // open first cache caches.open(cacheList[0]) .then(cache => { // fetch cached pages cache.keys() .then(reqList => { let frag = document.createDocumentFragment(); reqList .map(req => req.url) .filter(req => (req.endsWith('/') || req.endsWith('.html')) && !req.endsWith(offlineURL)) .sort() .forEach(req => { let li = document.createElement('li'), a = li.appendChild(document.createElement('a')); a.setAttribute('href', req); a.textContent = a.pathname; frag.appendChild(li); }); if (list) list.appendChild(frag); }); }) }); |
開發者工具
Chrome瀏覽器提供了一系列的工具來幫助您來調試Service Worker，日誌也會直接顯示在控制檯上。
您最好使用匿名模式來進行開發工作，這樣可以排除緩存對開發的干擾。
最後，Chrome的Lighthouse擴展也可以爲您的漸進式Web應用提供一些改進信息。
漸進式Web應用的要點
漸進式Web應用是一種新的技術，所以使用的時候一定要小心。也就是說，漸進式Web應用可以讓您的網站在幾個小時內得到改善，並且在不支持漸進式Web應用的瀏覽器上也不會影響網站的顯示。
但是我們需要考慮以下幾點：
URL隱藏
當您的應用就是一個單URL的應用程序時（比如遊戲），我建議您隱藏地址欄。除此之外的情況我並不建議您隱藏地址欄。在Manifest中，display: minimal-ui 或者 display: browser對於大多數情況來說足夠用了。
緩存過大
你不能將您網站中的所有內容緩存下來。對於小一些的網站來說緩存所有內容並不是一個問題，但是如果一個網站包含了上千個頁面呢？很明顯不是所有人對網站中的所有內容都感興趣。存儲是有限制的，如果您將所有訪問過的頁面都緩存下來的話，緩存大小會增長額很快。
你可以這樣制定你的緩存策略：
- 只緩存重要的頁面，比如主頁，聯繫人頁面和最近瀏覽文章的頁面。
- 不要緩存任何圖片，視頻和大文件
- 定時清理舊的緩存
- 提供一個“離線閱讀”按鈕，這樣用戶就可以選擇需要緩存哪些內容了。
緩存刷新
示例代碼中在發起請求之前會先查詢緩存。當用戶處於離線狀態時，這很好，但是如果用戶處於在線狀態，那他只會瀏覽到比較老舊的頁面。
各種資源比如圖片和視頻不會改變，所以一般都把這些靜態資源設置爲長期緩存。這些資源可以直接緩存一年（31,536,000秒）。在HTTP Header中，就是：
1 | Cache-Control: max-age=31536000 |
頁面，CSS和腳本文件可能變化的更頻繁一些，所以你可以設置一個比較小的緩存超時時間（24小時），並確保在用戶網絡連接恢復時再次從服務器請求：
1 | Cache-Control: must-revalidate, max-age=86400 |
你也可以在每次網站發佈時，通過改名的方式強制瀏覽器重新請求資源。
小結
至此，相信你如果按照本文一步一步操作下來，你也可以很快把自己的Web應用轉爲PWA。在轉爲了PWA後，如果有使用滿足 PWA 模型的前端控件的需求，你可以試試純前端表格控件SpreadJS，適用於 .NET、Java 和移動端等平臺的表格控件一定不會令你失望的。
原文鏈接：https://www.sitepoint.com/retrofit-your-website-as-a-progressive-web-app/