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。

漸進式Web應用（PWA）入門教程（上）

在這一節中，我們將介紹PWA的原理是什么，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地址視為測試地址，所以在本示例中您並不需要開啟HTTPS。另外，出於調試目的，您可以在啟動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，啟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為manifest.json：

{
  "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后，你需要在每個頁面上引用該文件：

<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，默認為/。
• scope: URL范圍。比如：如果您將“/app/”設置為URL范圍時，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簽顯示）
• 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文件中注冊該ServiceWorker：

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准的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，然后篡改所有的請求——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后觸發。我們一般在這里使用Cache API緩存一些必要的文件。

首先，我們需要提供如下配置

1. 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為當前的緩存存儲，之前的緩存存儲將會被作廢。
2. 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。
3. 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。
4. 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。

// 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。

// 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);
 
    });
 
}

最后，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。這里它會執行installStaticFiles()方法，然后self.skipWaiting()方法來激活service worker：

// 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：

// clear old caches
function clearOldCaches() {
 
  return caches.keys()
    .then(keylist => {
 
      return Promise.all(
        keylist
          .filter(key => key !== CACHE)
          .map(key => caches.delete(key))
      );
 
    });
 
}
 
// application activated
self.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作為被激活的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請求然后返回：

1. 從緩存中取到的資源文件
2. 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。
3. 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。

// application fetch network data
self.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：

// 是否為圖片地址?
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()方法檢查請求是否為一個圖片，然后返回一個帶有“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。為了避免這種情況，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 中以版本號為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排序然后將所有緩存的URL展示在頁面上：

// cache name
const
  CACHE = '::PWAsite',
  offlineURL = '/offline/',
  list = document.getElementById('cachedpagelist');
 
// fetch all caches
window.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，日志也會直接顯示在控制台上。

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。

最后，Chrome的Lighthouse擴展也可以為您的漸進式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（比如游戲），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，聯系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為長期緩存。這些資源可以直接緩存一年（31,536,000秒）。在HTTP Header中，就是：

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：

Cache-Control: must-revalidate, max-age=86400

你也可以在每次網站發布時，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應用轉為PWA。在轉為了PWA后，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 和移動端等平台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/