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應用程式需要使用HTTPS連線。雖然使用HTTPS會讓您伺服器的開銷變多，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瀏覽器會預設將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，出於除錯目的，您可以在啟動Chrome瀏覽器的時候使用以下引數來關閉其對網站HTTPS的檢查：
- –user-data-dir
- –unsafety-treat-insecure-origin-as-secure
第二步：建立一個應用程式清單（Manifest）
應用程式清單提供了和當前漸進式Web應用的相關資訊，如：
- 應用程式名
- 描述
- 所有圖片（包括主螢幕圖示，啟動螢幕頁面和用的圖片或者網頁上用的圖片）
本質上講，程式清單是頁面上用到的圖示和主題等資源的後設資料。
程式清單是一個位於您應用根目錄的JSON檔案。該JSON檔案返回時必須新增Content-Type: application/manifest+json 或者 Content-Type: application/jsonHTTP頭資訊。程式清單的檔名不限，在本文的示例程式碼中為manifest.json：
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{ "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" } ] } |
程式清單檔案建立完之後，你需要在每個頁面上引用該檔案：
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<link rel="manifest" href="/manifest.json"> |
以下屬性在程式清單中經常使用，介紹說明如下：
- name: 使用者看到的應用名稱
- 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，預設為/。
- scope: URL範圍。比如：如果您將“/app/”設定為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。這個設定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控制元件集）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陣列。該陣列中每個元素包含了圖片的URL，大小和型別。
第三步：建立一個 Service Worker
Service Worker 是一個可程式設計的伺服器代理，它可以攔截或者響應網路請求。Service Worker 是位於應用程式根目錄的一個個的JavaScript檔案。
您需要在頁面對應的JavaScript檔案中註冊該ServiceWorker：
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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，您可以只建立一個 /service-worker.js檔案，這樣使用者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執行緒中的標準的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路請求，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，一個第三方的指令碼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。我們一般在這裡使用Cache API快取一些必要的檔案。
首先，我們需要提供如下配置
- 快取名稱（CACHE）以及版本（version）。應用可以有多個快取儲存，但是在使用時只會使用其中一個快取儲存。每當快取儲存有變化時，新的版本號將會指定到快取儲存中。新的快取儲存將會作為當前的快取儲存，之前的快取儲存將會被作廢。
- 一個離線的頁面地址（offlineURL）：當使用者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檔案的陣列，包括保障頁面正常功能的CSS和JavaScript。在本示例中，我還新增了主頁和logo。當有不同的URL指向同一個資源時，你也可以將這些URL分別寫到這個陣列中。offlineURL將會加入到這個陣列中。
- 我們也可以將一些非必要的快取檔案（installFilesDesirable）。這些檔案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。
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// 配置檔案 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將檔案儲存到快取中。
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// 安裝靜態資源 function installStaticFiles() { return caches.open(CACHE) .then(cache => { // 快取可選檔案 cache.addAll(installFilesDesirable); // 快取必須檔案 return cache.addAll(installFilesEssential); }); } |
最後，我們新增一個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程式碼被執行。這裡它會執行installStaticFiles()方法，然後self.skipWaiting()方法來啟用service worker：
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// 應用安裝 self.addEventListener('install', event => { console.log('service worker: install'); // 快取主要檔案 event.waitUntil( installStaticFiles() .then(() => self.skipWaiting()) ); }); |
Activate 事件
這個事件會在service worker被啟用時發生。你可能不需要這個事件，但是在示例程式碼中，我們在該事件發生時將老的快取全部清理掉了：
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// 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作為被啟用的worker。
Fetch 事件 該事件將會在網路開始請求時發起。該事件處理函式中，我們可以使用respondWith()方法來劫持HTTP的GET請求然後返回：
- 從快取中取到的資原始檔
- 如果第一步失敗，資原始檔將會從網路中使用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快取中。
- 如果第一步和第二步均失敗，將會從快取中返回正確的資原始檔。
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// 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方法來返回正確的資料：
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// 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，然後返回一個帶有“offline”文字的SVG檔案。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的資訊。其中會顯示worker中發生的錯誤，還可以強制重新整理，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快取的資源。你可以在快取需要更新的時候點選refresh按鈕。
第四步：建立可用的離線頁面
離線頁面可以是靜態的HTML，一般用於提醒使用者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連結。
Cache API可以在main.js中使用。然而，該API使用Promise，在不支援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的時候我們新增了一段程式碼來檢查當前是否在離線環境中：
/js/offlinepage.js 中以版本號為名稱儲存了最近的快取，獲取所有URL，刪除不是頁面的URL，將這些URL排序然後將所有快取的URL展示在頁面上：
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// 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除錯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，這樣可以排除快取對開發的干擾。
最後，Chrome的Lighthouse擴充套件也可以為您的漸進式Web應用提供一些改進資訊。
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，並且在不支援漸進式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的應用程式時（比如遊戲），我建議您隱藏位址列。除此之外的情況我並不建議您隱藏位址列。在Manifest中，display: minimal-ui 或者 display: browser對於大多數情況來說足夠用了。
快取過大
你不能將您網站中的所有內容快取下來。對於小一些的網站來說快取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。儲存是有限制的，如果您將所有訪問過的頁面都快取下來的話，快取大小會增長額很快。
你可以這樣制定你的快取策略：
- 只快取重要的頁面，比如主頁，聯絡人頁面和最近瀏覽文章的頁面。
- 不要快取任何圖片，視訊和大檔案
- 定時清理舊的快取
- 提供一個“離線閱讀”按鈕，這樣使用者就可以選擇需要快取哪些內容了。
快取重新整理
示例程式碼中在發起請求之前會先查詢快取。當使用者處於離線狀態時，這很好，但是如果使用者處於線上狀態，那他只會瀏覽到比較老舊的頁面。
各種資源比如圖片和視訊不會改變，所以一般都把這些靜態資源設定為長期快取。這些資源可以直接快取一年（31,536,000秒）。在HTTP Header中，就是：
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Cache-Control: max-age=31536000 |
頁面，CSS和指令碼檔案可能變化的更頻繁一些，所以你可以設定一個比較小的快取超時時間（24小時），並確保在使用者網路連線恢復時再次從伺服器請求：
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Cache-Control: must-revalidate, max-age=86400 |
你也可以在每次網站釋出時，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後，如果有使用滿足 PWA 模型的前端控制元件的需求，你可以試試純前端表格控制元件SpreadJS，適用於 .NET、Java 和移動端等平臺的表格控制元件一定不會令你失望的。
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