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原文出处：https://dzone.com/articles/how-to-build-a-progressive-web-app-pwa-with-javasc
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": [
{
"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 。
- l 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。
- l orientation：控制Web应用的显示的方向及禁止手机转屏。
- l 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。
- l theme_color：定义应用程序的默认主题颜色。
- l 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=”/”>
最后，在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',
'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();
})
);
});
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}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：
- l 当Background Fetch传输完成，你的SW将收到Background Fetch成功事件。
- l 创建并打开一个与registration.id同名的新缓存。
- l 通过registration.matchAll()获取所有记录并遍历。
最后，通过Promise.all()，执行所有的承诺。
总结
在本文中我们讨论了PWA的基础组成部分的其中两部分：Manifest、Service Worker的基础功能介绍，因为HTTPS之前我们已经有过一些讨论了https://www.cnblogs.com/powertoolsteam/p/http2https.html，
后面如果大家感兴趣，我们可用一起讨论一些PWA的高级功能，这些功能可以为你的应用提供调用硬件的能力。如果有任何问题，欢迎通过评论区留言告诉我。