讲讲PWA
一、背景
文章2017 前端大事件和趋势回顾,2018 何去何从?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可以打开网站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。
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
浏览器支持情况详见: https://caniuse.com/#feat=serviceworkers
生命周期
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> <!-- Image --> <img src="/images/hello.png" /> <!-- JavaScript --> <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
var cacheName = 'helloWorld'; // 缓存的名称 // install 事件,它发生在浏览器安装并注册 Service Worker 时 self.addEventListener('install', event => { /* event.waitUtil 用于在安装成功之前执行一些预装逻辑 但是建议只做一些轻量级和非常重要资源的缓存,减少安装失败的概率 安装成功后 ServiceWorker 状态会从 installing 变为 installed */ event.waitUntil( caches.open(cacheName) .then(cache => cache.addAll([ // 如果所有的文件都成功缓存了,便会安装完成。如果任何文件下载失败了,那么安装过程也会随之失败。 '/js/script.js', '/images/hello.png' ])) ); }); /** 为 fetch 事件添加一个事件监听器。接下来,使用 caches.match() 函数来检查传入的请求 URL 是否匹配当前缓存中存在的任何内容。如果存在的话,返回缓存的资源。 如果资源并不存在于缓存当中,通过网络来获取资源,并将获取到的资源添加到缓存中。 */ self.addEventListener('fetch', function (event) { event.respondWith( caches.match(event.request) .then(function (response) { if (response) { return response; } var requestToCache = event.request.clone(); // return fetch(requestToCache).then( function (response) { if (!response || response.status !== 200) { return response; } var responseToCache = response.clone(); caches.open(cacheName) .then(function (cache) { cache.put(requestToCache, responseToCache); }); return response; }) ); });
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,这是一个实现了service worker离线缓存功能的网站,打开调试工具
介绍一个图中的1.和2.
- 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
- 当前service worker的scope。它能够拦截https://googlechrome.github.i...,同样也能够拦截https://googlechrome.github.i...*/*.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的第三部分
3.3 serice worker实现消息推送
- 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
const webpush = require('web-push'); const express = require('express'); var bodyParser = require('body-parser'); const app = express(); webpush.setVapidDetails( 'mailto:contact@deanhume.com', 'BAyb_WgaR0L0pODaR7wWkxJi__tWbM1MPBymyRDFEGjtDCWeRYS9EF7yGoCHLdHJi6hikYdg4MuYaK0XoD0qnoY', 'p6YVD7t8HkABoez1CvVJ5bl7BnEdKUu5bSyVjyxMBh0' ); app.post('/register', function (req, res) { var endpoint = req.body.endpoint; saveRegistrationDetails(endpoint, key, authSecret); const pushSubscription = { endpoint: req.body.endpoint, keys: { auth: req.body.authSecret, p256dh: req.body.key } }; var body = 'Thank you for registering'; var iconUrl = 'https://example.com/images/homescreen.png'; // 发送 Web 推送消息 webpush.sendNotification(pushSubscription, JSON.stringify({ msg: body, url: 'http://localhost:3111/', icon: iconUrl })) .then(result => res.sendStatus(201)) .catch(err => { console.log(err); }); }); app.listen(3111, function () { console.log('Web push app listening on port 3111!') }); 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
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 英文书
- 网站渐进式增强体验(PWA)改造:Service Worker 应用详解
- Basic Service Worker Sample
- 【翻译】Service Worker 入门
- Web App Manifest
- Service Workers: an Introduction
- The Offline Cookbook
- 微信小程序和PWA对比分析
- Service Worker最佳实践
转自https://segmentfault.com/a/1190000012353473
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