讲讲PWA

Myth丶恋晨 2023-08-17 17:06 59阅读 0赞

## 一、背景 ##

文章[2017 前端大事件和趋势回顾，2018 何去何从？][2017 _2018]中提到了2017年前端值得关注的十大事件，其中就提到了PWA。

大家都知道Native app体验确实很好，下载到手机上之后入口也方便。它也有一些缺点：

*  开发成本高(ios和安卓)
 *  软件上线需要审核
 *  版本更新需要将新版本上传到不同的应用商店
 *  想使用一个app就必须去下载才能使用，即使是偶尔需要使用一下下

而web网页开发成本低，网站更新时上传最新的资源到服务器即可，用手机带的浏览器打开就可以使用。但是除了体验上比Native app还是差一些，还有一些明显的缺点：

*  手机桌面入口不够便捷，想要进入一个页面必须要记住它的url或者加入书签
 *  没网络就没响应，不具备离线能力
 *  不像APP一样能进行消息推送

那么什么是PWA呢？

## 二、What's PWA? ##

PWA全称Progressive Web App，即渐进式WEB应用。

一个 PWA 应用首先是一个网页, 可以通过 Web 技术编写出一个网页应用。随后添加上 App Manifest 和 Service Worker 来实现 PWA 的安装和离线等功能，解决了哪些问题？

*  可以添加至主屏幕，点击主屏幕图标可以实现启动动画以及隐藏地址栏
 *  实现离线缓存功能，即使用户手机没有网络，依然可以使用一些离线功能
 *  实现了消息推送

它解决了上述提到的问题，这些特性将使得 Web 应用渐进式接近原生 App。

## 三、PWA的实现 ##

### 3.1 Manifest实现添加至主屏幕 ###

index.html

<head>
      <title>Minimal PWA</title>
      <meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no" />
      <link rel="manifest" href="manifest.json" />
      <link rel="stylesheet" type="text/css" href="main.css">
      <link rel="icon" href="/e.png" type="image/png" />
    </head>

manifest.json

{
      "name": "Minimal PWA", // 必填 显示的插件名称
      "short_name": "PWA Demo", // 可选  在APP launcher和新的tab页显示，如果没有设置，则使用name
      "description": "The app that helps you understand PWA", //用于描述应用
      "display": "standalone", // 定义开发人员对Web应用程序的首选显示模式。standalone模式会有单独的
      "start_url": "/", // 应用启动时的url
      "theme_color": "#313131", // 桌面图标的背景色
      "background_color": "#313131", // 为web应用程序预定义的背景颜色。在启动web应用程序和加载应用程序的内容之间创建了一个平滑的过渡。
      "icons": [ // 桌面图标，是一个数组
        {
        "src": "icon/lowres.webp",
        "sizes": "48x48",  // 以空格分隔的图片尺寸
        "type": "image/webp"  // 帮助userAgent快速排除不支持的类型
      },
      {
        "src": "icon/lowres",
        "sizes": "48x48"
      },
      {
        "src": "icon/hd_hi.ico",
        "sizes": "72x72 96x96 128x128 256x256"
      },
      {
        "src": "icon/hd_hi.svg",
        "sizes": "72x72"
      }
      ]
    }

> Manifest参考文档： [https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/Manifest][https_developer.mozilla.org_zh-CN_docs_Web_Manifest]
> 
> 可以打开网站[https://developers.google.cn/web/showcase/2015/chrome-dev-summit][https_developers.google.cn_web_showcase_2015_chrome-dev-summit]查看添加至主屏幕的动图。
> 
> 如果用的是安卓手机，可以下载chrome浏览器自己操作看看

### 3.2 service worker实现离线缓存 ###

3.2.1 什么是service worker

Service Worker 是 Chrome 团队提出和力推的一个 WEB API，用于给 web 应用提供高级的可持续的后台处理能力。

![format_png][]

Service Workers 就像介于服务器和网页之间的拦截器，能够拦截进出的HTTP 请求，从而完全控制你的网站。

**最主要的特点**

*  在页面中注册并安装成功后，运行于浏览器后台，不受页面刷新的影响，可以监听和截拦作用域范围内所有页面的 HTTP 请求。
 *  网站必须使用 HTTPS。除了使用本地开发环境调试时(如域名使用 localhost)
 *  运行于浏览器后台，可以控制打开的作用域范围下所有的页面请求
 *  单独的作用域范围，单独的运行环境和执行线程
 *  不能操作页面 DOM。但可以通过事件机制来处理
 *  事件驱动型服务线程

> 为什么要求网站必须是HTTPS的，大概是因为service worker权限太大能拦截所有页面的请求吧，如果http的网站安装service worker很容易被攻击

**浏览器支持情况**

![format_png 1][]

> 浏览器支持情况详见：  [https://caniuse.com/\#feat=serviceworkers][https_caniuse.com_feat_serviceworkers]

**生命周期**

![format_png 2][]

当用户首次导航至 URL 时，服务器会返回响应的网页。

*  第1步:当你调用 register() 函数时， Service Worker 开始下载。
 *  第2步:在注册过程中，浏览器会下载、解析并执行 Service Worker ()。如果在此步骤中出现任何错误，register() 返回的 promise 都会执行 reject 操作，并且 Service Worker 会被废弃。
 *  第3步:一旦 Service Worker 成功执行了，install 事件就会激活
 *  第4步:安装完成，Service Worker 便会激活，并控制在其范围内的一切。如果生命周期中的所有事件都成功了，Service Worker 便已准备就绪，随时可以使用了！

> chrome://serviceworker-internals 来了解当前浏览器中所有已安装Service Worker的详细情况

3.2.2 HTTP缓存与service worker缓存

*  HTTP缓存

Web 服务器可以使用 Expires 首部来通知 Web 客户端，它可以使用资源的当前副本，直到指定的“过期时间”。反过来，浏览器可以缓存此资源，并且只有在有效期满后才会再次检查新版本。  
使用 HTTP 缓存意味着你要依赖服务器来告诉你何时缓存资源和何时过期。

*  service worker缓存

Service Workers 的强大在于它们拦截 HTTP 请求的能力  
进入任何传入的 HTTP 请求，并决定想要如何响应。在你的 Service Worker 中，可以编写逻辑来决定想要缓存的资源，以及需要满足什么条件和资源需要缓存多久。一切尽归你掌控！

3.2.3 实现离线缓存

index.html

<!DOCTYPE html>
    <html>
      <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>Hello Caching World!</title>
      </head>
      <body>
        
        <img src="/images/hello.png" />                 
        
        <script async src="/js/script.js"></script>     
        <script>
          // 注册 service worker
          if ('serviceWorker' in navigator) {           
            navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js', {scope: '/'}).then(function (registration) {
              // 注册成功
              console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
            }).catch(function (err) {                   
              // 注册失败 :(
              console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
            });
          }
        </script>
      </body>
    </html>

> 注：Service Worker 的注册路径决定了其 scope 默认作用页面的范围。  
> 如果 service-worker.js 是在 /sw/ 页面路径下，这使得该 Service Worker 默认只会收到 页面/sw/ 路径下的 fetch 事件。  
> 如果存放在网站的根路径下，则将会收到该网站的所有 fetch 事件。  
> 如果希望改变它的作用域，可在第二个参数设置 scope 范围。示例中将其改为了根目录，即对整个站点生效。

service-worker.js

> 注：为什么用request.clone()和response.clone()  
> 需要这么做是因为request和response是一个流，它只能消耗一次。因为我们已经通过缓存消耗了一次，然后发起 HTTP 请求还要再消耗一次，所以我们需要在此时克隆请求  
> Clone the request—a request is a stream and can only be consumed once.

3.2.4 调试相关

chrome浏览器打开[https://googlechrome.github.io/samples/service-worker/basic/index.html][https_googlechrome.github.io_samples_service-worker_basic_index.html]，这是一个实现了service worker离线缓存功能的网站，打开调试工具

![format_png 3][]

介绍一个图中的1.和2.

1.  勾选可以模拟网站离线情况，勾选后network会有一个黄色警告图标，该网站已经离线。此时刷新页面，页面仍然能够正常显示
2.  当前service worker的scope。它能够拦截[https://googlechrome.github.i...][https_googlechrome.github.i...]，同样也能够拦截[https://googlechrome.github.i...][https_googlechrome.github.i... 1]\*/\*.html下的请求

> 调试面板具体代表的什么参看 [https://x5.tencent.com/tbs/guide/serviceworker.html][https_x5.tencent.com_tbs_guide_serviceworker.html]的第三部分

### 3.3 serice worker实现消息推送 ###

![format_png 4][]

*  步骤一、提示用户并获得他们的订阅详细信息
 *  步骤二、将这些详细信息保存在服务器上
 *  步骤三、在需要时发送任何消息

> 不同浏览器需要用不同的推送消息服务器。以 Chrome 上使用 Google Cloud Messaging<GCM> 作为推送服务为例，第一步是注册 applicationServerKey(通过 GCM 注册获取)，并在页面上进行订阅或发起订阅。每一个会话会有一个独立的端点（endpoint），订阅对象的属性(PushSubscription.endpoint) 即为端点值。将端点发送给服务器后，服务器用这一值来发送消息给会话的激活的 Service Worker （通过 GCM 与浏览器客户端沟通）。

**步骤一和步骤二**  
index.html

<!DOCTYPE html>
    <html>
      <head>
        <meta charset="UTF-8">
        <title>Progressive Times</title>
        <link rel="manifest" href="/manifest.json">                                      
      </head>
      <body>
        <script>
          var endpoint;
          var key;
          var authSecret;
          var vapidPublicKey = 'BAyb_WgaR0L0pODaR7wWkxJi__tWbM1MPBymyRDFEGjtDCWeRYS9EF7yGoCHLdHJi6hikYdg4MuYaK0XoD0qnoY';
          // 方法很复杂，但是可以不用具体看，知识用来转化vapidPublicKey用
          function urlBase64ToUint8Array(base64String) {                                  
            const padding = '='.repeat((4 - base64String.length % 4) % 4);
            const base64 = (base64String + padding)
              .replace(/\-/g, '+')
              .replace(/_/g, '/');
            const rawData = window.atob(base64);
            const outputArray = new Uint8Array(rawData.length);
            for (let i = 0; i < rawData.length; ++i) {
              outputArray[i] = rawData.charCodeAt(i);
            }
            return outputArray;
          }
          if ('serviceWorker' in navigator) {
            navigator.serviceWorker.register('sw.js').then(function (registration) {
              return registration.pushManager.getSubscription()                            
                .then(function (subscription) {
                  if (subscription) {                                                      
                    return;
                  }
                  return registration.pushManager.subscribe({                              
                      userVisibleOnly: true,
                      applicationServerKey: urlBase64ToUint8Array(vapidPublicKey)
                    })
                    .then(function (subscription) {
                      var rawKey = subscription.getKey ? subscription.getKey('p256dh') : '';
                      key = rawKey ? btoa(String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(rawKey))) : '';
                      var rawAuthSecret = subscription.getKey ? subscription.getKey('auth') : '';
                      authSecret = rawAuthSecret ?
                        btoa(String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(rawAuthSecret))) : '';
                      endpoint = subscription.endpoint;
                      return fetch('./register', {                                         
                        method: 'post',
                        headers: new Headers({
                          'content-type': 'application/json'
                        }),
                        body: JSON.stringify({
                          endpoint: subscription.endpoint,
                          key: key,
                          authSecret: authSecret,
                        }),
                      });
                    });
                });
            }).catch(function (err) {
              // 注册失败 :(
              console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
            });
          }
        </script>
      </body>
    </html>

**步骤三 服务器发送消息给service worker**

app.js

**service worker监听push事件，将通知详情推送给用户**

service-worker.js

self.addEventListener('push', function (event) {
     // 检查服务端是否发来了任何有效载荷数据
      var payload = event.data ? JSON.parse(event.data.text()) : 'no payload';
      var title = 'Progressive Times';
      event.waitUntil(
        // 使用提供的信息来显示 Web 推送通知
        self.registration.showNotification(title, {                           
          body: payload.msg,
          url: payload.url,
          icon: payload.icon
        })
      );
    });

> 扩展知识： [service worker的更新][service worker]

## 总结 ##

### PWA的优势 ###

*  可以将app的快捷方式放置到桌面上，全屏运行，与原生app无异
 *  能够在各种网络环境下使用，包括网络差和断网条件下，不会显示undefind
 *  推送消息的能力
 *  其本质是一个网页，没有原生app的各种启动条件，快速响应用户指令

### PWA存在的问题 ###

*  支持率不高:现在ios手机端不支持pwa，IE也暂时不支持
 *  Chrome在中国桌面版占有率还是不错的，安卓移动端上的占有率却很低
 *  各大厂商还未明确支持pwa
 *  依赖的GCM服务在国内无法使用
 *  微信小程序的竞争

尽管有上述的一些缺点，PWA技术仍然有很多可以使用的点。

*  service worker技术实现离线缓存，可以将一些不经常更改的静态文件放到缓存中，提升用户体验。
 *  service worker实现消息推送，使用浏览器推送功能，吸引用户
 *  渐进式开发，尽管一些浏览器暂时不支持，可以利用上述技术给使用支持浏览器的用户带来更好的体验。

## 参考文档 ##

*  [第一本 PWA 中文书][PWA]
 *  [PWA 英文书][PWA 1]
 *  [网站渐进式增强体验(PWA)改造：Service Worker 应用详解][PWA_Service Worker]
 *  [Basic Service Worker Sample][https_googlechrome.github.io_samples_service-worker_basic_index.html]
 *  [【翻译】Service Worker 入门][Service Worker]
 *  [Web App Manifest][https_developer.mozilla.org_zh-CN_docs_Web_Manifest]
 *  [Service Workers: an Introduction][Service Workers_ an Introduction]
 *  [The Offline Cookbook][]
 *  [微信小程序和PWA对比分析][PWA 2]
 *  [Service Worker最佳实践][https_x5.tencent.com_tbs_guide_serviceworker.html]

[2017 _2018]: https://blog.csdn.net/pengjunlee/article/details/101758489
[https_developer.mozilla.org_zh-CN_docs_Web_Manifest]: https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/Manifest
[https_developers.google.cn_web_showcase_2015_chrome-dev-summit]: https://developers.google.cn/web/showcase/2015/chrome-dev-summit
[format_png]: /images/20230808/d7b5e3ed6e2a4cb28ae5bf6109b744cc.png
[format_png 1]: /images/20230808/16379d18ddf141108554cb5cef76806c.png
[https_caniuse.com_feat_serviceworkers]: https://caniuse.com/#feat=serviceworkers
[format_png 2]: /images/20230808/86cb0eb4afd841d99dd6cca5606c2b8f.png
[https_googlechrome.github.io_samples_service-worker_basic_index.html]: https://googlechrome.github.io/samples/service-worker/basic/index.html
[format_png 3]: /images/20230808/9dc6f094669b4fe4aa19dcd7eea954c2.png
[https_googlechrome.github.i...]: https://googlechrome.github.io/samples/service-worker/basic/index.html%E4%B8%8B%E7%9A%84%E8%AF%B7%E6%B1%82
[https_googlechrome.github.i... 1]: https://googlechrome.github.io/samples/service-worker/basic/
[https_x5.tencent.com_tbs_guide_serviceworker.html]: https://x5.tencent.com/tbs/guide/serviceworker.html
[format_png 4]: /images/20230808/18c647d9b03d4836855000b852f89d5f.png
[service worker]: https://lzw.me/a/pwa-service-worker.html#3.3
[PWA]: https://github.com/SangKa/PWA-Book-CN
[PWA 1]: https://github.com/deanhume/progressive-web-apps-book
[PWA_Service Worker]: https://lzw.me/a/pwa-service-worker.html
[Service Worker]: https://www.w3ctech.com/topic/866
[Service Workers_ an Introduction]: https://developers.google.com/web/fundamentals/primers/service-workers/
[The Offline Cookbook]: https://developers.google.com/web/fundamentals/instant-and-offline/offline-cookbook/
[PWA 2]: http://blog.csdn.net/baidu_browser/article/details/64440238