開發一個漸進式Web應用程式（PWA）前都需要了解什么？

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原文出處：https://dzone.com/articles/how-to-build-a-progressive-web-app-pwa-with-javasc

自蘋果推出了iPhone應用商店以來，App成為了我們生活中不可或缺的一部分，而對于物體業務也是如此，現在各行業都在推出自己的App，但有沒有人想過這樣一種場景，如果自己的潛在客戶還沒有安裝你的App亦或是即便安裝但因為客戶的手機存盤空間緊張而卸載掉了你的App？那有沒有使App更輕量，更易安裝的技術實作呢？答案是“有的”，

漸進式Web應用程式就是為此而生的，它同時具備了Web應用功能和以前只有在原生應用才有的功能的特點，漸進式Web應用程式通過從主螢屏上的圖示啟動，也可以根據推送通知啟動，加載時間幾乎可以忽略不計，而且除了可以在線使用外，也可以打包成可離線使用，

最重要的是，漸進式Web應用程式在手機上創建方式也很簡單，因為它們只是對你網站的增強，當有人在第一次訪問你的網站時，PWA的功能在經過你授權后就會自動為你創建在手機上，

下面， 我們會一起來看看如何來創建一個屬于自己的PWA應用，

要求

要開始學習本教程，您必須安裝以下軟體：

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

作為本教程初始的工程，你可以clone以下Github庫：

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

然后，到以下目錄中　　

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

通過以下命令安裝依賴并啟動工程

npm i && npm start

通過以下地址打開應用： http:// localhost:8080

應用的網址

有許多方法可以訪問我的本地主機：為了從遠程訪問發布在你機器上的8080埠的地址，為此，您可以使用ngrok，請參閱：https://ngrok.com/

使用以下命令安裝ngrok： 

npm install -g ngrok

在終端中運行以下命令，該命令為您生成一個可供外部訪問的URL，

ngrok http 8080

然后在Chrome中的移動設備上瀏覽至生成的網址，

PWA需要的技術組件是什么？

PWA有三個重要的技術組件協調作業，包括：

Manifest清單檔案，Service Worker和在https下運行，

Manifest清單檔案

清單檔案是一個JSON組態檔，其中包含了PWA的基礎資訊，例如應用的icon，Web應用程式名稱及背景顏色，如果瀏覽器檢測到網站存在PWA清單檔案，Chrome會自動出現“添加到主螢屏”按鈕，如果用戶點擊同意，該圖示將被添加到主螢屏，并且將安裝PWA，

創建一個Manifest.json

PWA的Manifest.json檔案如下所示：

JSON格式

{
  "name": "Progressive Selfies",
  "short_name": "PWA Selfies",
  "icons": [
    {
      "src": "/src/images/icons/app-icon-192x192.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "192x192"
    },
    {
      "src": "/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"
}

告訴瀏覽器你應用的清單

在與index.html 檔案相同的級別的目錄中創建Manifest.json檔案，清單檔案創建后，將清單檔案參考鏈接添加到index.html中，

<link rel=”manifest” href=https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/archive/2020/09/11/”/manifest.json”>

Manifest 屬性介紹

Manifest有很多配置屬性，接下來我們會對其中的屬性做一個簡單的介紹

• name、short_name：指定Web應用的名稱，short_name是該應用的簡稱，當沒有足夠空間展示應用的name屬性時，系統就會使用short_name ，
• l  display：display屬性指定Web應用的顯示模式，它有四個值可供配置：fullscreen、standalone、minimal-ui和browser，但一般常用的屬性就是fullscreen和standalone，
  • fullscreen：全屏顯示
  • standalone：這種模式下打開的應用不會出現瀏覽器的地址欄，所以因此看起來更像是一個原生應用
  • minimal-ui、browser：和使用瀏覽器訪問區別不大，
• l  orientation：控制Web應用的顯示的方向及禁止手機轉屏，
• l  icons、background_color：icon用于指定應用圖示，background_color是應用加載完成前的背景色，通過設定這兩個屬性，可組合成應用的Splash Screen，
• l  theme_color：定義應用程式的默認主題顏色，
• l  description：設定應用的一段描述內容，

以上是pwa 清單檔案屬性的一些說明，我們通過將設定完成的清單檔案并將其放置在與index.html 檔案同級的目錄中即可完成清單檔案的添加，

打開Chrome開發者工具 – Application - Manifest，查看添加的清單檔案是否加載完成，如果沒有下圖的資訊，我們可以通過重新啟動服務器  npm start來重新加載，

什么是Service Worker？

Service Worker(SW) 是一段JavaScript，它作為瀏覽器和網路服務器間的代理，Service Worker可以在基于瀏覽器的 web 應用中實作如離線快取、訊息推送、靜默更新等 native 應用常見的功能，以給 web 應用提供更好更豐富的使用體驗，

另外，這個API還允許利用快取來支持離線體驗，從而使開發人員可以完全控制用戶的使用體驗　　

Service Worker生命周期

對于Service Worker，基本設定的步驟如下：

• 首先應注冊SW，如果SW已注冊，瀏覽器會根據于安裝事件自動開始安裝，
• 安裝SW后，它將收到激活事件，此激活事件可用于清理SW早期版本的中使用的資源，

實際操作應該首先創建一個和index.html同級，名為sw.js的空檔案，然后再index.html檔案中，添加一個base標簽，如下：

<base href=https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/archive/2020/09/11/”/”>

最后，在src/js/app.js中添加以下代碼注冊SW，此代碼將在頁面 “ 加載 ” 程序中被激活，

你可以打開Chrome DevTools – Application - Service Worker 中檢查SW是否已經啟用，

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);
        });
    }
});

以上這段代碼主要的作用是檢查SW的API 在window物件的navigator 屬性中是否可用，window物件代表瀏覽器視窗，如果SW在navigator 中可用，則在頁面加載時立即注冊SW，

雖然注冊一個SW很簡單，但在有些情況下我們依然會遇到無法注冊Service Worker的問題，我們來簡單看看無法注冊SW的原因都有什么并如何解決：

• 您的應用程式無法在HTTPS下運行，在開發程序中，你可以通過localhost使用SW ，但如果將其部署在網站上時，則需要啟用HTTPS，
• SW的路徑不正確，

沒有勾選Update on reload，　　

Service Worker 事件

除了install和activate事件外，其他事件還有message、fetch、sync和push事件，

將以下代碼添加到你的SW中以監聽生命周期事件（安裝和激活）：

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回呼呼叫skipWaiting()函式來觸發activate事件，并告訴Service Worker立即開始作業，而無需等待用戶瀏覽或重新加載頁面，

skipWaiting()函式強制等待中的Service Worker成為活動的Service Worker，self.skipWaiting()函式也可以和self.clients.claim()函式一起使用，以確保對底層Service Worker的更新立即生效，

在這種情況下，self-property 代表視窗物件（即你的瀏覽器視窗），

添加到主螢屏按鈕

"添加到主螢屏按鈕" 允許用戶在其設備上安裝PWA，為了真正用這個按鈕安裝PWA，你必須在SW中定義一個fetch事件處理程式，讓我們在sw.js中解決這個問題，

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快取

Service Worker的強大之處在于其攔截HTTP請求的能力，在這一步中，我們使用這個選項來攔截HTTP請求和回應，直接從快取為用戶提供閃電般快速的回應，

在Service Worker安裝期間進行預快取 

當用戶第一次訪問你的網站時，SW會開始自行安裝，在這個安裝階段，你可以將PWA使用的所有頁面、腳本和樣式檔案下載并快取起來，以下是完成這項作業的sw.js檔案代碼：　　

const CACHE_STATIC_NAME = 'static';
const URLS_TO_PRECACHE = [
    '/',
    'index.html',
    'src/js/app.js',
    'src/js/feed.js',
    'src/lib/material.min.js',
    'src/css/app.css',
    'src/css/feed.css',
    '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();
            })
    );
});

這段代碼使用安裝事件，并在安裝階段添加了一個URLS_TO_PRECACHE陣列，一旦呼叫開啟快取函式（caches.open），你就可以使用cache.addAll()函式來快取陣列中的檔案，通過event.waitUntil()方法使用JavaScript promise來知道安裝需要多長時間以及是否成功，

安裝事件會呼叫self.skipWaiting()直接激活SW，如果所有檔案都已被成功快取，SW就會被安裝，但如果其中一個檔案無法下載，則安裝步驟將會失敗，在Chrome開發者工具中，你可以檢查快取（在Cache Storage中）是否被URLS_TO_PRECACHE陣列中的靜態檔案填充，

但是，如果你查看Network選項卡，檔案仍然是通過網路獲取的，原因是雖然快取已經準備就緒了，但我們并沒有從快取中讀取參考資源，所以為了完成這部分作業，我們首先要監聽應用的fetch事件，然后攔截并從快取中獲取資源，讓我們看看下面的代碼吧： 

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);
            })
    );
});

我們使用caches.match()函式檢查傳入的URL是否與當前快取中可能存在的資源匹配，如果匹配，我們就回傳該快取資源，但如果該資源不存在于快取中，我們就像正常情況下一樣繼續獲取請求的資源，

在Service Worker安裝并激活后，重繪頁面并再次檢查網路選項卡，現在，Service Worker將攔截HTTP請求，并從快取中即時加載相應的資源，而不是向服務器發出網路請求，

現在，如果我們在網路選項卡中設定離線模式，我們的應用也依然能正常訪問，

后臺傳輸

Background Fetch API是SW的后臺功能，它允許用戶在后臺下載大檔案、視頻和音樂等資源，在獲取/傳輸程序中，你的用戶即便關閉標簽，乃至關閉整個瀏覽器，也不會清除傳輸任務，當用戶再次打開瀏覽器后，傳輸程序將恢復，這個API也可以將傳輸的進度可以顯示給用戶，用戶可以取消或暫停這個程序，

默認情況下，后臺傳輸功能是不可用的，你必須通過url(chrome://flags/#enable-experimental-web-platform-features)允許chrome的“Experimental Web Platform features”選項

以下是如何實作此類后臺傳輸的示例，

在你的index.html檔案中添加ID為“ bgFetchButton” 的按鈕

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

然后，在加載事件處理程式中的app.js中添加用于執行后臺傳輸的代碼

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}src/images/main-image-lg.jpg`)]); 
         } catch (err) {
            console.error(err);
         }
     }); 
...
});

上面的代碼在以下條件下開始執行后臺傳輸：

• 用戶點擊ID為bgFetchButton的按鈕
• SW已注冊

后臺傳輸必須在異步函式中執行，因為傳輸程序不能阻塞用戶界面，

傳輸完成后放入快取

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’);
     }
   })() 
  );
});

這段代碼由以下步驟組成：

• l  當Background Fetch傳輸完成，你的SW將收到Background Fetch成功事件，
• l  創建并打開一個與registration.id同名的新快取，
• l  通過registration.matchAll()獲取所有記錄并遍歷，

最后，通過Promise.all()，執行所有的承諾，　　

總結 

在本文中我們討論了PWA的基礎組成部分的其中兩部分：Manifest、Service Worker的基礎功能介紹，因為HTTPS之前我們已經有過一些討論了https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/p/http2https.html，

后面如果大家感興趣，我們可用一起討論一些PWA的高級功能，這些功能可以為你的應用提供呼叫硬體的能力，如果有任何問題，歡迎通過評論區留言告訴我， 

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