如何开发一个渐进式Web应用程序PWA

2024-04-02 19:55

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概述

自苹果推出了iPhone应用商店以来，App成为了我们生活中不可或缺的一部分，而对于实体业务也是如此，现在各行业都在推出自己的App，但有没有人想过这样一种场景，如果自己的潜在客户还没有安装你的App亦或是即便安装但因为客户的手机存储空间紧张而卸载掉了你的App？那有没有使App更轻量，更易安装的技术实现呢？答案是“有的”。

渐进式Web应用程序就是为此而生的，它同时具备了Web应用功能和以前只有在原生应用才有的功能的特点，渐进式Web应用程序通过从主屏幕上的图标启动，也可以根据推送通知启动，加载时间几乎可以忽略不计，而且除了可以在线使用外，也可以打包成可离线使用。

最重要的是，渐进式Web应用程序在手机上创建方式也很简单，因为它们只是对你网站的增强，当有人在第一次访问你的网站时，PWA的功能在经过你授权后就会自动为你创建在手机上。

下面，我们会一起来看看如何来创建一个属于自己的PWA应用。

要求

要开始学习本教程，您必须安装以下软件：

node 8.9 版本及以上 (https: // nodejs.org/en/download/). Yarn(https://yarnpkg.com) Git.

作为本教程初始的工程，你可以clone以下Github库：

git clone https://github.com/petereijgermans11/progressive-web-app

然后，到以下目录中　　

cd pwa-article / pwa-app-manifest-init

通过以下命令安装依赖并启动工程

npm i && npm start

通过以下地址打开应用：http:// localhost:8080

应用的网址

有许多方法可以访问我的本地主机：为了从远程访问发布在你机器上的8080端口的地址。为此，您可以使用ngrok。请参阅：https://ngrok.com/

使用以下命令安装ngrok：

npm install -g ngrok

在终端中运行以下命令。该命令为您生成一个可供外部访问的URL。

ngrok http 8080

然后在Chrome中的移动设备上浏览至生成的网址。

PWA需要的技术组件是什么？

PWA有三个重要的技术组件协调工作，包括：

Manifest清单文件，Service Worker和在https下运行。

Manifest清单文件

清单文件是一个JSON配置文件，其中包含了PWA的基础信息，例如应用的icon，Web应用程序名称及背景颜色。如果浏览器检测到网站存在PWA清单文件，Chrome会自动出现“添加到主屏幕”按钮。如果用户点击同意，该图标将被添加到主屏幕，并且将安装PWA。

创建一个Manifest.json

PWA的Manifest.json文件如下所示：

JSON格式


{
  "name": "Progressive Selfies",
  "short_name": "PWA Selfies",
  "icons": [
    {
      "class="lazy" data-src": "/class="lazy" data-src/images/icons/app-icon-192x192.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "192x192"
    },
    {
      "class="lazy" data-src": "/class="lazy" data-src/images/icons/app-icon-512x512.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "512x512"
    }
  ],
  "start_url": "/index.html",
  "scope": ".",
  "display": "standalone",
  "background_color": "#fff",
  "theme_color": "#3f51b5"
}

告诉浏览器你应用的清单

在与index.html文件相同的级别的目录中创建Manifest.json文件。清单文件创建后，将清单文件引用链接添加到index.html中。


<link rel=”manifest” href=”/manifest.json”>

Manifest 属性介绍

Manifest有很多配置属性，接下来我们会对其中的属性做一个简单的介绍

name、short_name：指定Web应用的名称，short_name是该应用的简称，当没有足够空间展示应用的name属性时，系统就会使用short_name 。
display：display属性指定Web应用的显示模式，它有四个值可供配置：fullscreen、standalone、minimal-ui和browser，但一般常用的属性就是fullscreen和standalone。 fullscreen：全屏显示 standalone：这种模式下打开的应用不会出现浏览器的地址栏，所以因此看起来更像是一个原生应用 minimal-ui、browser：和使用浏览器访问区别不大。
orientation：控制Web应用的显示的方向及禁止手机转屏。
icons、background_color：icon用于指定应用图标，background_color是应用加载完成前的背景色，通过设置这两个属性，可组合成应用的Splash Screen。
theme_color：定义应用程序的默认主题颜色。
description：设置应用的一段描述内容。

以上是pwa 清单文件属性的一些说明，我们通过将设置完成的清单文件并将其放置在与index.html文件同级的目录中即可完成清单文件的添加。

打开Chrome开发者工具 – Application - Manifest，查看添加的清单文件是否加载完成，如果没有下图的信息，我们可以通过重新启动服务器npm start来重新加载。

什么是Service Worker？

Service Worker(SW) 是一段JavaScript，它作为浏览器和网络服务器间的代理。Service Worker可以在基于浏览器的 web 应用中实现如离线缓存、消息推送、静默更新等 native 应用常见的功能，以给 web 应用提供更好更丰富的使用体验。

另外，这个API还允许利用缓存来支持离线体验，从而使开发人员可以完全控制用户的使用体验

Service Worker生命周期

对于Service Worker，基本设置的步骤如下：

首先应注册SW，如果SW已注册，浏览器会根据于安装事件自动开始安装。
安装SW后，它将收到激活事件。此激活事件可用于清理SW早期版本的中使用的资源。

实际操作应该首先创建一个和index.html同级，名为sw.js的空文件。然后再index.html文件中，添加一个base标签，如下：


<base href="/" rel="external nofollow" >

最后，在class="lazy" data-src/js/app.js中添加以下代码注册SW。此代码将在页面 “加载”过程中被激活。

你可以打开Chrome DevTools – Application - Service Worker 中检查SW是否已经启用。


window.addEventListener('load', () => {
    const base = document.querySelector('base');
    let baseUrl = base && base.href || '';
    if (!baseUrl.endsWith('/')) {
        baseUrl = `${baseUrl}/`;
    } 
   
    if ('serviceWorker' in navigator) {
        navigator.serviceWorker.register(`${baseUrl}sw.js`)
            .then( registration => {
            // Registration was successful
            console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
        })
        .catch(err => {
            // registration failed :(
            console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
        });
    }
});

以上这段代码主要的作用是检查SW的API在window对象的navigator属性中是否可用。window对象代表浏览器窗口。如果SW在navigator中可用，则在页面加载时立即注册SW。

虽然注册一个SW很简单，但在有些情况下我们依然会遇到无法注册Service Worker的问题，我们来简单看看无法注册SW的原因都有什么并如何解决：

您的应用程序无法在HTTPS下运行。在开发过程中，你可以通过localhost使用SW。但如果将其部署在网站上时，则需要启用HTTPS。
SW的路径不正确。

没有勾选Update on reload。　

Service Worker 事件

除了install和activate事件外，其他事件还有message、fetch、sync和push事件。

将以下代码添加到你的SW中以监听生命周期事件（安装和激活）：


self.addEventListener('install', event => {
    console.log('[Service Worker] Installing Service Worker ...', event);
    event.waitUntil(self.skipWaiting());
});
self.addEventListener('activate', event => {
    console.log('[Service Worker] Activating Service Worker ...', event);
    return self.clients.claim();
});

install回调调用skipWaiting()函数来触发activate事件，并告诉Service Worker立即开始工作，而无需等待用户浏览或重新加载页面。

skipWaiting()函数强制等待中的Service Worker成为活动的Service Worker。self.skipWaiting()函数也可以和self.clients.claim()函数一起使用，以确保对底层Service Worker的更新立即生效。

在这种情况下，self-property 代表窗口对象（即你的浏览器窗口）。

添加到主屏幕按钮

"添加到主屏幕按钮" 允许用户在其设备上安装PWA。为了真正用这个按钮安装PWA，你必须在SW中定义一个fetch事件处理程序。让我们在sw.js中解决这个问题。


self.addEventListener('fetch', event => {
    console.log('[Service Worker] Fetching something ....', event);
    // This fixes a weird bug in Chrome when you open the Developer Tools
    if (event.request.cache === 'only-if-cached' && event.request.mode !== 'same-origin') {
        return;
    }
    event.respondWith(fetch(event.request));
});

Service Worker缓存

Service Worker的强大之处在于其拦截HTTP请求的能力。在这一步中，我们使用这个选项来拦截HTTP请求和响应，直接从缓存为用户提供闪电般快速的响应。

在Service Worker安装期间进行预缓存

当用户第一次访问你的网站时，SW会开始自行安装。在这个安装阶段，你可以将PWA使用的所有页面、脚本和样式文件下载并缓存起来，以下是完成这项工作的sw.js文件代码：


const CACHE_STATIC_NAME = 'static';
const URLS_TO_PRECACHE = [
    '/',
    'index.html',
    'class="lazy" data-src/js/app.js',
    'class="lazy" data-src/js/feed.js',
    'class="lazy" data-src/lib/material.min.js',
    'class="lazy" data-src/css/app.css',
    'class="lazy" data-src/css/feed.css',
    'class="lazy" data-src/images/main-image.jpg',
    'https://fonts.googleapis.com/css?family=Roboto:400,700',
    'https://fonts.googleapis.com/icon?family=Material+Icons',
];
self.addEventListener('install', event => {
    console.log('[Service Worker] Installing Service Worker ...', event);
    event.waitUntil(
        caches.open(CACHE_STATIC_NAME)
            .then(cache => {
                console.log('[Service Worker] Precaching App Shell');
                cache.addAll(URLS_TO_PRECACHE);
            })
            .then(() => {
                console.log('[ServiceWorker] Skip waiting on install');
                return self.skipWaiting();
            })
    );
});

这段代码使用安装事件，并在安装阶段添加了一个URLS_TO_PRECACHE数组。一旦调用开启缓存函数（caches.open），你就可以使用cache.addAll()函数来缓存数组中的文件。通过event.waitUntil()方法使用JavaScript promise来知道安装需要多长时间以及是否成功。

安装事件会调用self.skipWaiting()直接激活SW。如果所有文件都已被成功缓存，SW就会被安装。但如果其中一个文件无法下载，则安装步骤将会失败。在Chrome开发者工具中，你可以检查缓存（在Cache Storage中）是否被URLS_TO_PRECACHE数组中的静态文件填充。

但是，如果你查看Network选项卡，文件仍然是通过网络获取的。原因是虽然缓存已经准备就绪了，但我们并没有从缓存中读取引用资源。所以为了完成这部分工作，我们首先要监听应用的fetch事件，然后拦截并从缓存中获取资源，让我们看看下面的代码吧：


self.addEventListener('fetch', event => {
    console.log('[Service Worker] Fetching something ....', event);
    event.respondWith(
        caches.match(event.request)
            .then(response => {
                if (response) {
                    console.log(response);
                    return response;
                }
                return fetch(event.request);
            })
    );
});

我们使用caches.match()函数检查传入的URL是否与当前缓存中可能存在的资源匹配。如果匹配，我们就返回该缓存资源，但如果该资源不存在于缓存中，我们就像正常情况下一样继续获取请求的资源。

在Service Worker安装并激活后，刷新页面并再次检查网络选项卡。现在，Service Worker将拦截HTTP请求，并从缓存中即时加载相应的资源，而不是向服务器发出网络请求。

现在，如果我们在网络选项卡中设置离线模式，我们的应用也依然能正常访问。

后台传输

Background Fetch API是SW的后台功能，它允许用户在后台下载大文件、视频和音乐等资源。在获取/传输过程中，你的用户即便关闭标签，乃至关闭整个浏览器，也不会清除传输任务。当用户再次打开浏览器后，传输过程将恢复。这个API也可以将传输的进度可以显示给用户，用户可以取消或暂停这个过程。

默认情况下，后台传输功能是不可用的，你必须通过url(chrome://flags/#enable-experimental-web-platform-features)允许chrome的“Experimental Web Platform features”选项

以下是如何实现此类后台传输的示例。

在你的index.html文件中添加ID为“ bgFetchButton”的按钮


<button id="bgFetchButton">Store assets locally</button>

然后，在加载事件处理程序中的app.js中添加用于执行后台传输的代码


window.addEventListener(‘load', () => {
...
       bgFetchButton = document.querySelector(‘#bgFetchButton');
       bgFetchButton.addEventListener(‘click', async event => {
         try {
            const registration = await navigator.serviceWorker.ready;
            registration.backgroundFetch.fetch(‘my-fetch', [new              Request(`${baseUrl}class="lazy" data-src/images/main-image-lg.jpg`)]);
         } catch (err) {
            console.error(err);
         }
     });
...
});

上面的代码在以下条件下开始执行后台传输：

用户点击ID为bgFetchButton的按钮
SW已注册

后台传输必须在异步函数中执行，因为传输过程不能阻塞用户界面。

传输完成后放入缓存


self.addEventListener(‘backgroundfetchsuccess', event => {
  console.log(‘[Service Worker]: Background Fetch Success', event.registration);   event.waitUntil(
   (async function() {
     try {
     // Iterating the records to populate the cache
       const cache = await caches.open(event.registration.id); const records =          await event.registration.matchAll(); const promises = records.map(async          record => {
         const response = await record.responseReady;
         await cache.put(record.request, response);
       });
       await Promise.all(promises);
     } catch (err) {
       console.log(‘[Service Worker]: Caching error');
     }
   })()
  );
});

这段代码由以下步骤组成：