Service Workers - JavaScript API 簡介

作者：前端小智 2020-12-02 08:28:58

Service Worker 是 Chrome 團隊提出和力推的一個 WEB API，用于給 web 應用提供高級的可持續(xù)的后臺處理能力。該 WEB API 標準起草于 2013 年，于 2014 年納入 W3C WEB 標準草案，當前還在草案階段。

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本文已經(jīng)原作者 Felix Gerschau 授權(quán)翻譯

service worker 是什么

Service Worker 最主要的特點是：在頁面中注冊并安裝成功后，運行于瀏覽器后臺，不受頁面刷新的影響，可以監(jiān)聽和截攔作用域范圍內(nèi)所有頁面的 HTTP 請求。

類似一個服務器與瀏覽器之間的中間人角色，如果網(wǎng)站中注冊了service worker 那么它可以攔截當前網(wǎng)站所有的請求，進行判斷(需要編寫相應的判斷程序)，如果需要向服務器發(fā)起請求的就轉(zhuǎn)給服務器，如果可以直接使用緩存的就直接返回緩存不再轉(zhuǎn)給服務器。從而大大提高瀏覽體驗。

Service Worker 可以啟用以前原生應用程序?qū)Ｓ械囊唤M功能。Service Worker 的初稿已于2014年發(fā)布，現(xiàn)在所有主流瀏覽器都支持它們。

就像已經(jīng)指出的定義一樣，Service Worker 是網(wǎng)絡代理。這意味著它們可以控制頁面中的所有網(wǎng)絡請求，并且可以對其進行編程，使用緩存的進行響應。

Service Worker 特點

網(wǎng)站必須使用 HTTPS。除了使用本地開發(fā)環(huán)境調(diào)試時(如域名使用 localhost)
運行于瀏覽器后臺，可以控制打開的作用域范圍下所有的頁面請求
單獨的作用域范圍，單獨的運行環(huán)境和執(zhí)行線程
不能操作頁面 DOM。但可以通過事件機制來處理

如何注冊 Service Worker

注冊 Service Worker 不需要太多代碼，只需要一個用于Service Worker 代碼的 JS 文件，一般取名為 service-worker.js

// 首先檢查瀏覽器是否支持 Service Worker 
if ('serviceWorker' in navigator) { 
  navigator.serviceWorker 
    .register('/sw/service-worker.js') 
    .then(function(registration) { 
      console.log(registration); 
    }) 
    .catch(function(err) { 
      console.log(err); 
    }); 
}

其實關(guān)鍵代碼只有一行：

navigator.serviceWorker.register('/sw/service-worker.js')

注意：

Service Worker 的注冊路徑?jīng)Q定了其 scope 默認作用范圍。示例中 service-worker.js 是在 /sw 路徑下，這使得該 Service Worker 默認只會收到 /sw 路徑下的 fetch事件。如果存放在網(wǎng)站的根路徑下，則將會收到該網(wǎng)站的所有 fetcg事件。

如果希望改變它的作用域，可在第二個參數(shù)設(shè)置 scope范圍。示例中將其改為了根目錄，即對整個站點生效。

另外應意識到這一點：Service Worker 沒有頁面作用域的概念，作用域范圍內(nèi)的所有頁面請求都會被當前激活的 Service Worker 所監(jiān)控。

Service Worker 可以啟用哪些功能?

在本節(jié)中，我將進一步詳細介紹Service Worker的功能，包括一些小代碼示例。

服務工作者啟用以下功能，這些功能也是 PWA的核心：

離線功能
定期后臺同步
推送通知

離線功能

Service Worke 通過緩存資源和攔截網(wǎng)絡請求來提供離線功能，這些請求可以與先前緩存的資源一起使用，而不是重新請求服務器。

我們可以從中得出兩個步驟：

預緩存
從緩存中處理請求

這兩個步驟都利用了Cache API，它由 Web Workers 和瀏覽器使用，并且為我們提供了用于網(wǎng)絡請求的存儲機制。

對 Web 和服務工作人員上下文的 localStorage 訪問被阻止，以防止并發(fā)性問題。作為一種替代方案，IndexedDB 可以用于存儲大量數(shù)據(jù)。

預緩存

預緩存是一個術(shù)語，描述了在 Service Worker 處于激活狀態(tài)之前下載和緩存文件。它是在 Service Worker 生命周期的“install ”步驟中完成的。一旦 Service Worker 處于激活狀態(tài)，它將準備為緩存中的文件提供服務。

通常，我們要緩存 Application Shell，這是運行網(wǎng)站所需的最少代碼量。如果開發(fā)了本機應用程序，那么這就是您將上傳到應用程序商店的代碼包。這包括所有必需的基本JavaScript，HTML和圖片。

self.addEventListener('install', function(event) { 
  event.waitUntil( 
    caches.open(currentCache.offline).then(function(cache) { 
      return cache.addAll([ 
        '/static/images/offline.svg', 
        '/static/html/offline.html', 
      ]); 
    }); 
  ); 
});

從緩存中處理請求

在此階段，我們已經(jīng)將所有應用程序代碼存儲在緩存中，并且Service Worker 已處于激活即運行于瀏覽器后臺。

現(xiàn)在唯一缺少的是監(jiān)聽 fetch 事件并從緩存中返回結(jié)果。可以通過 fetch 事件可以攔截到當前作用域范圍內(nèi)的 http/https 請求，并且給出自己的響應。結(jié)合 Fetch API ，可以簡單方便地處理請求響應，實現(xiàn)對網(wǎng)絡請求的控制。

self.addEventListener('fetch', function(event) { 
  event.respondWith( 
    caches.match(event.request).then(function(response) { 
      return response || fetch(event.request); 
    }) 
  ); 
});

在本例中，我們盡可能使用緩存的內(nèi)容進行響應。作為回退，我們發(fā)出一個網(wǎng)絡請求。

這里實現(xiàn)了一個緩存優(yōu)先、降級處理的策略邏輯：監(jiān)控所有 http 請求，當請求資源已經(jīng)在緩存里了，直接返回緩存里的內(nèi)容;否則使用 fetch API 繼續(xù)請求，如果是圖片或 css、js 資源，請求成功后將他們加入緩存中;如果是離線狀態(tài)或請求出錯，則降級返回預緩存的離線內(nèi)容。

定期后臺同步

正如在引言中已經(jīng)提到的那樣，Service Worker 與其他服務工作者在一個單獨的線程上運行，所以即使關(guān)閉頁面，它們也可以執(zhí)行其代碼。此功能對于執(zhí)行后臺同步和提供推送通知很重要。

后臺同步

用戶離開頁面后，后臺同步通常用于同步數(shù)據(jù)。

例如，在手機上編輯文檔后，我們寫完會點擊“保存”并離開頁面。如果在編輯文檔期間連接斷開，我們必須等待連接恢復才能保存文檔。

后臺同步的目的是解決這個問題，一旦連接重新建立，自動發(fā)送數(shù)據(jù)。

來看一個示例：

app.js

navigator.serviceWorker.ready.then((registration) => { 
  return registration.sync.register('sync-save-document'); 
});

service-worker.js

self.addEventListener('sync', (event) => { 
  if (event.tag === 'sync-save-document') { 
    event.waitUntil(saveDocument()); 
  } 
});

saveDocument是一個返回 Promise，如果被拒絕(例如由于網(wǎng)絡問題)，同步將自動重試。

要注意的一件事是，同步標記必須是唯一的。例如，如果我要安排5個“message”類型的后臺同步，則只有最后一個會通過。因此，在這種情況下，每個標簽都應具有唯一的標識符。

定期后臺同步

定期后臺同步解決與正常后臺同步不同的問題。該API可用于在后臺更新數(shù)據(jù)，而不必等待用戶。

這對很多應用程序都很有用。有了這項技術(shù)，用戶可以在沒有互聯(lián)網(wǎng)連接的情況下閱讀最新的新聞文章。

為了防止濫用這一功能，同步的頻率取決于瀏覽器為每個網(wǎng)站設(shè)置的站點參與度分數(shù)。如果你經(jīng)常打開一個網(wǎng)頁應用，這個頻率最多可以達到12個小時。

要實現(xiàn)此目的一個要求是，該網(wǎng)站已作為移動設(shè)備上的 PWA 安裝并添加到主屏幕。

推送通知

Service Worker另一個類似本機的特性是推送通知。我們通常通過手機短信或社交媒體通知的形式知道它們，但它們也可以在臺式電腦上使用。

除Safari之外，所有主流瀏覽器都支持它們，而Safari對桌面應用程序有自己的實現(xiàn)。

要使用推送通知，需要設(shè)置一臺服務器，該服務器會將通知推送給所有客戶端。由于Service Worker在后臺在另一個線程上運行，因此即使頁面當前未打開，用戶也可以看到推送通知。

推送的實現(xiàn)有兩步：

不同瀏覽器需要用不同的推送消息服務器。以 Chrome 上使用 Google Cloud Messaging 作為推送服務為例，第一步是注冊 applicationServerKey(通過 GCM 注冊獲取)，并在頁面上進行訂閱或發(fā)起訂閱。每一個會話會有一個獨立的端點(endpoint)，訂閱對象的屬性(PushSubscription.endpoint) 即為端點值。將端點發(fā)送給服務器后，服務器用這一值來發(fā)送消息給會話的激活的 Service Worker (通過 GCM 與瀏覽器客戶端溝通)。

瀏覽器支持情況