立即使用 Service Worker!

AppCache Chrome JavaScript PWA Safari 缓存 Service-Worker

Web 相比于 Native 最大的弱势莫过于离线能力,如果你没有连接到网络想必网页一定是打不开的。 为了离线能力 Web 也有过很多的尝试,比如很多浏览器提供的 Reading List,HTML5 的 APPCache, indexDB、localStorage、sessionStorage 等一系列的存储 API,以及本文要介绍的 Service Worker。 本文的主要内容包括为什么可以立即使用 Service Worker,以及如何借助 Service Worker 快速搭建离线可用的 App。

Service Worker 可以平滑引入Service WorkerPWA 系列技术 中实现离线能力的关键技术。 它属于一种共享的 Web Worker(shared worker),运行在页面进程之外。 因此 Service Worker 天生和页面脚本没有耦合,在引入 Service Worker 的同时无需重构既有代码。 这大概也是 Progressive Web App 中 Progressive 的另一层含义。

Service Worker 进程采用较为现代的接口。Web Worker 是事件驱动的 JavaScript 进程,而 Service Worker 可以监听到更多的功能事件(Functional Events), 比如资源请求(fetch)、推送通知(push)、后台同步(sync)。 这些事件大多基于 ExtendableEvent 实现,并采取 Promise 接口, 用起来相当舒服。

备受批评的 AppCache

在 HTML5 (Section 7.9) 中引入的 Application Cache 备受批评的,如今已经被全面废弃。 建议这部分开发者直接使用 Service Worker。 网络上有无数关于 AppCache 的评论,本文直接引用 A List Apart 上一篇博客 的主要观点:

  • 即使在线,文件总是从 AppCache 中来
  • 只有 Manifest 变化时文件才会更新,一旦变化总会更新所有文件
  • 不支持 conditional download,破坏响应式设计
  • 失败的 fallback 页面,无法区分网络错误和状态码
  • 重定向被处理为访问失败

W3C 决定 AppCache 仍然保留在 HTML 5.0 Recommendation 中,在 HTML 后续版本中移除。

WHATWG HTML5 作为 Live Standard,也将 AppCache 标注为 Discouraged 并引导至 Service Worker。

whatwg html5 appcache

生命周期

Service Worker 的使用过程很简单,在页面脚本中注册 Service Worker 文件所在的 URL, Service Worker 就开始安装和激活了。激活后的 Service Worker 就可以监听到功能事件了。 同一页面中,新注册的 Service Worker 会在旧的 Service Worker 没人在使用之后激活。 MDN 给出了很漂亮的生命周期图示:

service worker lifecycle

缓存静态文件

引入 Service Worker 后首先可以进行的网站优化就是缓存静态文件和静态页面,这些页面立即就可以离线访问了。 将页面加入缓存有两种方法:在 Service Worker 安装时添加,或者在请求真正发生时添加。

on install

在 Service Worker 注册时立即去获取并添加。下一次访问当前页面时已经可以离线。

self.addEventListener('install', function(event) {
  event.waitUntil(
    caches.open('harttle.com-v1.0.0').then(function(cache) {
      return cache.addAll([
        '/css/main.css',
        '/js/main.js',
        '/font/iconfont.ttf'
      ]);
    })
  );
});

on fetch

在请求发生时获取并添加。需要在 Service Worker 激活后(激活时请求已经结束)下一次访问时添加到缓存,再下一次访问可以离线。

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.open('harttle.com-v1.0.0').then(function(cache) {
      caches.match(event.request).then(function(response) {
        return response || fetch(event.request).then(function(response) {
          cache.put(event.request, response.clone());
          return response;
        });
      })
    })
  );
});

比较

  • 前者的优点是第二次访问即可离线,缺点是需要将需要缓存的 URL 在编译时插入到脚本中;
  • 后者的优点是无需更改编译过程,也不会产生额外的流量,缺点是需要多一次访问才能离线可用。

除了静态的页面和文件之外,如果对 AJAX 数据加以适当的缓存可以实现真正的离线可用, 要达到这一步可能需要对既有的 Web App 进行一些重构以分离数据和模板。

版本更新

Service Worker 在客户端进行页面缓存,那么服务器提供的 HTTP 缓存就需要配合,让两者更好地一起工作。 PWA 的版本更新其实就是 Service Worker 的更新:给 Service Worker 打版本号,资源文件使用该版本号作为 CacheStorage 的键值

Service Worker 标准提供了完整的安装和版本支持,PWA 可以利用上文中的 install 事件进行资源初始化,activate 事件用来更新缓存。 activate 事件 会在 Service Worker 真正激活时触发,此时所有的功能事件(包括fetch)都会经过 Service Worker。 此时通常会清空过期的缓存:

self.addEventListener('activate', function(event) {
  event.waitUntil(
    caches.keys().then(function(cacheNames) {
      return Promise.all(
        // VERION === 'harttle.com-v1.0.1'
        cacheNames.filter(function(cacheName) {
          return cacheName !== VERSION
        }).map(function(cacheName) {
          return caches.delete(cacheName);
        })
      );
    })
  );
});

Service Worker 用来控制页面资源缓存,那么sw.js文件本身如何进行更新呢? 一个原则是不在 Service Worker 中缓存 sw.js 自己,让服务器来决定 sw.js 本身的更新。 浏览器在检查 Service Worker 是否有更新时会遵循该文件的HTTP缓存设置,但每天至少一次。

调试时更新 Service WorkerCacheStorage 有更方便的方法,可参考 Service Worker 调试技巧 一文。 关于 Service Worker 的更新机制的更详细讨论,可参考 Service Worker 更新机制 一文。

兼容性考虑

目前 Service Worker 标准虽然仍处于草案阶段,但浏览器厂商已经在快速地跟进实现了。 目前 Firefox 和 Chrome 均已发布支持 Service Worker 的版本,Safari 尚未明确表示支持。 国内的厂商大多基于 Webkit 内核进行包装或二次开发,因此这些浏览器的支持问题并不大, 唯一值得担心的就是 Safari 的兼容性,毕竟国内 iPhone 奇多。

Service Worker 兼容性列表:https://jakearchibald.github.io/isserviceworkerready/

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