构建离线web应用（一）

本文由哔哩哔哩前端工程师墨白翻译分享

我喜欢移动app，而且也是那些坚持使用Web技术构建移动应用程序的人之一。

经过技术的不断迭代（可能还有一些其它的东西），移动体验设计愈来愈平易近人，给予用户更好的体验。

而今天，我们就要介绍一个新技术--渐进式 web 应用程序。在理解这个概念并自己尝试了一下之后，我觉得没有必要再做 hybrid 应用了。

我们准备做这样的一个demo：

Progressive Web Apps

渐进式 Web 应用是典型的旨在提高用户离线体验的 Web 应用。它解决了这样的问题：怎么才能不显示类似下面的离线错误？

事实上，PWA 不仅解决了离线错误，还在恢复连接的时候将用户与内容连接起来。移动设备是渐进式 web 应用的主要使用场景。让我来告诉你为什么？

桌面浏览器

用户打开电脑（在家、学校或者办公室）
检查是否连上网络，没有则手动连接
打开 web 应用

移动端浏览器

拿出手机
默认手机已经连接上网络
直接打开 app

如上，用户对待两种场景的处理方式是不一样的。移动端用户不一定有很好的网络连接，有的甚至没有。在这样的场景下，开发商需要做的就是保持用户对产品的好感，在其网络恢复时与其互动。如果信号很差，开发商需要通过一些手段保持用户的耐心，不至于在请求过程中用户直接关闭 web 应用。

当我们开始构建 PWA 应用时，你就能理解上面的场景了。

Service Workers

PWA 背后的原理是 service workers。如果想让用户在离线场景下依然保持打开 web 页面，你需要在用户打开 web 应用并且有网络连接时做一些“后台任务”，这个“后台任务”会搜集 web 页面最近一次运行需要的一些资源，以备离线时使用。

这就好像每年秋收储备粮食，以备冬天不时之需一样，不断循环。

PWA 中的 service worker，可以类比成春天的播种的农民。下面是 MDN 对 service workers 的描述：

Service worker 是一个注册在指定源和路径下的事件驱动 worker。它采用 JavaScript 控制关联的页面或者网站，拦截并修改访问和资源请求，细粒度地缓存资源。你可以完全控制应用在特定情形（最常见的情形是网络不可用）下的表现。

简而言之，service worker 就是一些在后台运行逻辑的 worker。它没有权限操作 DOM，但是可以调用其它的 API （例如 IndexDB 以及 Fetch API）。

开始之前请牢记：

service workers 只能在 HTTPS 协议下生效（或者 Localhost）。
service workers 被设计成异步的，不能使用 XHR （但你可以使用 Fetch）或者 LocalStorage。
service workers 的作用范围是针对相对路径的。因此， demo/sw.js 只能相对于 demo 起作用， demo/first/sw.js 相对于 first。

Mobile 还是 PWA

如果你能利用 service workers 存储离线使用所需的文件，那你就没有必要开发移动 app 了。如果你的 web 应用对移动用户进行了优化，并且几乎不需要调用移动端的硬件功能，那么你应该尝试一下 PWA。

我花了一些时间看飞行模式下一些移动 app 的表现。我将它们分成三类：

离线情况下不做任何操作

例子： Coinbase

Coinbase 就是一直停留在 loading 的这个页面。它甚至让我怀疑这样的 app 为啥要存在，因为这个页面简直跟 web 展示一模一样。Coinbase 不是财经类 app，无需实时展示信息，因此，PWA 可能只适用应用于其 App Shell。

App Shell 是指不包含动态内容的一部分应用程序。例如导航菜单、侧边栏、背景、logo 等等。

离线情况下展示警告信息（未连接网络等等），展示 App Shell，但其它都不可用

例子：Uber

Uber 给用户展示了一些信息（通过 App Shell 以及地图），并且告知用户不能操作是由于他网络中断了。Uber是一个很高频的 app，这样的交互展示对于他们的应用场景很有意义。

离线情况下展示缓存的数据

例子： Medium

Medium在离线状态下展示缓存的数据，一些离线展示在这个分类里面的 app（例如，Instagram）还会提示用户离线了，所以，就不要对这个分类里面的 app 期望再搞了。

优化

我的想法是，如果 PWA（或者 service workers）技术成熟并且被大规模应用的话，为什么不节省掉：

前往应用商店
下载并不常用的 app 呢？

当我们接下来谈到 Web Manifest 时，你就意识到只要给你的 web 应用新增一个桌面 icon，web 应用就可以通过点击这个 icon 实现启动了。

一些公司已经在 PWA 方面做的比较好了，你可以在这个网址上面找到这些公司：pwa.rocks

开发准备

我们已经介绍了足够多的理论知识了。这是一个手把手的教程，来吧，让我们动起手来。首先，按照下面的结构来创建一个新的项目：

|--pwa-demo|----css|----fonts|----images|----js|----index.html|----service-worker.js

下载 Materialize 这个 UI 库，用里面 CSS、 Fonts、 js 文件分别替换项目里面的文件夹。

打开 index.html 文件，引入一些资源：

<!-- ./index.html --><!DOCTYPE html>  <html>    <head>      <!--Import Google Icon Font-->      <link href="https://fonts.googleapis.com/icon?family=Material+Icons" rel="stylesheet">      <!--Import materialize.css-->      <link type="text/css" rel="stylesheet" href="css/materialize.min.css" media="screen,projection"/>      <link type="text/css" rel="stylesheet" href="css/app.css">      <!--Let browser know website is optimized for mobile-->      <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0"/>    </head>    <body>      Body coming soon      <!-- Scripts -->      <script type="text/javascript" src="js/jquery-2.1.1.min.js"></script>      <script type="text/javascript" src="js/materialize.min.js"></script>      <script type="text/javascript" src="js/app.js"></script>    </body>  </html>

我们已经引入了下载好的文件，还需要自己在相应的目录创建一下 app.css 以及 app.js 这两个文件。

注册 Service Worker

越早在浏览器注册，Service Worker 就能越早的开始工作。最佳的做法是在应用的入口。在这个项目中，我们可以在 app.js 注册一个新的 worker：

(function(){  if ('serviceWorker' in navigator) {    navigator.serviceWorker     .register('/service-worker.js')     .then(function() {         console.log('Service Worker Registered');       });  }    })()

在做其他操作之前，我们首先需要检测一下浏览器对于 Service Worker 的兼容性。如果支持，那我们就可以利用 register 这个方法来注册这个 worker，这个方法告知了 service worker 文件的路径。注册函数返回一个 promise ，你可以在这个 promise 里面判断注册是否成功。

Service Worker 周期

在开始构建 PWA 之前，你需要理解 Service Worker 的生命周期：

Install

这一阶段主要是让 worker 在浏览器给定的作用域挂载。由于这是生命周期的第一步，最好在这一步缓存各种资源：

// ./service-worker.jsvar cacheName = 'PWADemo-v1';var filesToCache = [  '/index.html',  '/css/app.css',  '/js/app.js',  /* ...and other assets (jQuery, Materialize, fonts, etc) */];self.addEventListener('install', function(e) {  console.log('[ServiceWorker] Install');  e.waitUntil(    caches.open(cacheName).then(function(cache) {      console.log('[ServiceWorker] Caching app shell');      return cache.addAll(filesToCache);    })  );});

caches.open 和 cache.addAll 都是异步操作.service worker 在这些操作完成之前可能会中断, e.waitUntil用来等待 promise 的状态变成 resolved 或者 rejected。
当缓存开关被打开时，我们尝试利用 addAll 来新增缓存。
请记住，只要有一个文件缓存失败，service worker 就无法被正确挂载。

Activate

当 worker 挂载完成，其效果并不会立即展示出来，除非前一个 service worker 销毁并且该 web 应用被重新访问。假设我们挂载了另一个不同 cacheName 的 service worker:

// ./service-worker.jsvar cacheName = 'PWADemo-v2';var filesToCache = [  //...];self.addEventListener('install', function(e) {  console.log('[ServiceWorker] Install');  //...});

当这个新的 service worker 创建之后，新的缓存 PWADemo-v2 也被创建，这时候 PWADemo-v1 仍然存在。当触发 Activate 时，我们可以删除 PWADemo-v1，使其“让位”于 PWADemo-v2：

// ./service-worker.jsself.addEventListener('activate', function(e) {  console.log('[ServiceWorker] Activate');  e.waitUntil(    caches.keys().then(function(keyList) {      return Promise.all(keyList.map(function(key) {        if (key !== cacheName) {          console.log('[ServiceWorker] Removing old cache', key);          return caches.delete(key);        }      }));    })  );});

我们检查所有的 cache 名称，如果发现不是正在使用的 cache，那么将其直接删除。

Fetch

Fetch 不是一个必需的生命周期，但它提供了拦截请求资源的方法。当发送请求时，首先会触发这样的事件：

// ./service-worker.jsself.addEventListener('fetch', function(e) {  console.log('[ServiceWorker] Fetch', e.request.url);  e.respondWith(    caches.match(e.request).then(function(response) {      return response || fetch(e.request);    })  );});

如果资源已经被缓存了，我们返回浏览器缓存的版本。如果没有，那么我们调用 fetch api 去发送 HTTP 请求该资源。

Debuggering Service Workers

由于 service workers 的工作方式，特别是进行缓存时，不是很容易进行 debugger 调试。幸运的是，chrome 的 dev tools 提供了助力。跟着下面的步骤，调试我们刚注册的 service worker：

打开 chrome dev tools
点击 Application 这一选项，打开 service worker 分区：

你可以查看到 status 是绿色的，这就表明你的 service worker 成功了：

你可以打开 "Update on reload" 去强制更新 service worker，不用关闭所有已存在的 session：

右击 "Cache Storage"，然后点击刷新去查看缓存。根据名称点击你所设置的cache，然后你就会看到缓存里面的各个项：

接下来

你已经了解了必备的知识点，PWA 的概念对你来说已经不陌生了。接下来，我们将要讨论 PWA 的缓存策略。我们将了解如何使用 IndexDB 来保存数据而不是 localStorage。