PWA网页技术初探总结

2018-06-19 本文已影响0人 YC_JS

一、前言

大家都知道Native app体验确实很好，它也有一些缺点:

开发成本高(ios和安卓)
软件上线需要审核
版本更新需要将新版本上传到不同的应用商店
想使用一个app就必须去下载才能使用，即使是偶尔需要使用一下下

而web网页开发成本低，网站更新时上传最新的资源到服务器即可，用手机带的浏览器打开就可以使用。但是出了体验上比Native app还是差一些，还有一些明显的缺点

手机桌面入口不够便捷，想要进入一个页面必须要记住它的url或者加入书签
没网络就没响应，不具备离线能力
不像APP一样能进行消息推送

PWA（Progressive Web App）是 Google 于 2016 年提出的概念，2017 年已被迅速采用。PWA 旨在增强 Web 体验，可显著提高加载速度、可离线工作、可被添加至主屏、全屏执行、推送通知消息等等

图片.png

那么什么是PWA呢？

二、什么是PWA？

PWA全称Progressive Web App，即渐进式WEB应用。

一个 PWA 应用首先是一个网页, 可以通过 Web 技术编写出一个网页应用. 随后添加上 App Manifest 和 Service Worker 来实现 PWA 的安装和离线等功能。PWA 不是特指某一项技术，而是应用了多项技术的 Web App。其核心技术包括 App Manifest、Service Worker、Web Push、Credential Management API ，等等。其核心目标就是提升 Web App 的性能，改善 Web App 的用户体验。

解决了哪些问题？

可以添加至主屏幕，点击主屏幕图标可以像Native app一样实现启动动画，以及隐藏网页地址栏
实现离线缓存功能，即使用户手机没有网络，依然可以使用一些离线功能
实现了消息推送

它解决了上述提到的问题，这些特性将使得 Web 应用渐进式接近原生 App。

三、PWA是怎样实现的？

3.1 Manifest实现添加至主屏幕

Web App Manifest 是为了解决用户留存问题而诞生的，它是一个外链的 JSON 文件，在这个文件中，告诉浏览器站点的名称，地址，图标等等信息，可以看下面这个例子。Web App Manifest 有很多配置项，MDN 的文档：

https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/Manifest

浏览器通过 <link rel="manifest" href="/manifest.json"> 引入这个 JSON 文件，浏览器识别到这个文件的存在，会根据自己的机制决定是否弹出添加到桌面对话框，并在桌面上生成一个应用的图标

index.html

<head>
  <title>Minimal PWA</title>
  <meta name="viewport" content="width=device-width, user-scalable=no" />
  <link rel="manifest" href="manifest.json" />
  <link rel="stylesheet" type="text/css" href="main.css">
  <link rel="icon" href="/e.png" type="image/png" />
</head>

有三个字段是 manifest 中所必须要求的： name, description 和 icons (包括一个128px icon i)。

manifest.json

{
  "name": "Minimal PWA", // 必填 显示的插件名称
  "short_name": "PWA Demo", // 可选  在APP launcher和新的tab页显示，如果没有设置，则使用name
  "description": "The app that helps you understand PWA", //用于描述应用
  "display": "standalone", // 定义开发人员对Web应用程序的首选显示模式。standalone模式会有单独的
  "start_url": "/", // 应用启动时的url
  "theme_color": "#313131", // 桌面图标的背景色
  "background_color": "#313131", // 为web应用程序预定义的背景颜色。在启动web应用程序和加载应用程序的内容之间创建了一个平滑的过渡。
  "icons": [ // 桌面图标，是一个数组
    {
    "src": "icon/lowres.webp",
    "sizes": "48x48",  // 以空格分隔的图片尺寸
    "type": "image/webp"  // 帮助userAgent快速排除不支持的类型
  },
  {
    "src": "icon/lowres",
    "sizes": "48x48"
  },
  {
    "src": "icon/hd_hi.ico",
    "sizes": "72x72 96x96 128x128 256x256"
  },
  {
    "src": "icon/hd_hi.svg",
    "sizes": "72x72"
  }
  ]
}

3.2 service worker实现离线缓存

3.2.1 什么是service worker

Service Worker 是 Chrome 团队提出和力推的一个 WEB API，用于给 web 应用提供高级的可持续的后台处理能力。

image

Service Workers 就像介于服务器和网页之间的拦截器，能够拦截进出的HTTP 请求，从而完全控制你的网站。

最主要的特点

在页面中注册并安装成功后，运行于浏览器后台，不受页面刷新的影响，可以监听和截拦作用域范围内所有页面的 HTTP 请求。
网站必须使用 HTTPS。除了使用本地开发环境调试时(如域名使用 localhost)
运行于浏览器后台，可以控制打开的作用域范围下所有的页面请求
单独的作用域范围，单独的运行环境和执行线程
不能操作页面 DOM。但可以通过事件机制来处理
事件驱动型服务线程

生命周期

image

当用户首次导航至 URL 时，服务器会返回响应的网页。

第1步:当你调用 register() 函数时， Service Worker 开始下载。
第2步:在注册过程中，浏览器会下载、解析并执行 Service Worker ()。如果在此步骤中出现任何错误，register() 返回的 promise 都会执行 reject 操作，并且 Service Worker 会被废弃。
第3步:一旦 Service Worker 成功执行了，install 事件就会激活
第4步:安装完成，Service Worker 便会激活，并控制在其范围内的一切。如果生命周期中的所有事件都成功了，Service Worker 便已准备就绪，随时可以使用了！

3.2.2 HTTP缓存与service worker缓存

HTTP缓存

Web 服务器可以使用 Expires 首部来通知 Web 客户端，它可以使用资源的当前副本，直到指定的“过期时间”。反过来，浏览器可以缓存此资源，并且只有在有效期满后才会再次检查新版本。

使用 HTTP 缓存意味着你要依赖服务器来告诉你何时缓存资源和何时过期。

service worker缓存

Service Workers 的强大在于它们拦截 HTTP 请求的能力

进入任何传入的 HTTP 请求，并决定想要如何响应。在你的 Service Worker 中，可以编写逻辑来决定想要缓存的资源，以及需要满足什么条件和资源需要缓存多久。一切尽归你掌控！

3.2.3 实现离线缓存

index.html


<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Hello Caching World!</title>
  </head>
  <body>
    <!-- Image -->
    <img src="/images/hello.png" />                 
    <!-- JavaScript -->
    <script async src="/js/script.js"></script>     
    <script>
      // 注册 service worker
      if ('serviceWorker' in navigator) {           
        navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js', {scope: '/'}).then(function (registration) {
          // 注册成功
          console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
        }).catch(function (err) {                   
          // 注册失败 :(
          console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
        });
      }
    </script>
  </body>
</html>

注：Service Worker 的注册路径决定了其 scope 默认作用页面的范围。
如果 service-worker.js 是在 /sw/ 页面路径下，这使得该 Service Worker 默认只会收到页面/sw/ 路径下的 fetch 事件。
如果存放在网站的根路径下，则将会收到该网站的所有 fetch 事件。
如果希望改变它的作用域，可在第二个参数设置 scope 范围。示例中将其改为了根目录，即对整个站点生效

service-worker.js

self.addEventListener('fetch', function (event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)                  
    .then(function (response) {
      if (response) {                            
        return response;                         
      }
      var requestToCache = event.request.clone();  //          
      return fetch(requestToCache).then(                   
        function (response) {
          if (!response || response.status !== 200) {      
            return response;
          }
          var responseToCache = response.clone();          
          caches.open(cacheName)                           
            .then(function (cache) {
              cache.put(requestToCache, responseToCache);  
            });
          return response;             
    })
  );
});

注：为什么用request.clone()和response.clone()
需要这么做是因为request和response是一个流，它只能消耗一次。因为我们已经通过缓存消耗了一次，然后发起 HTTP 请求还要再消耗一次，所以我们需要在此时克隆请求

3.3 serice worker实现消息推送

image.png

步骤一、提示用户并获得他们的订阅详细信息
步骤二、将这些详细信息保存在服务器上
步骤三、在需要时发送任何消息

不同浏览器需要用不同的推送消息服务器。以 Chrome 上使用 Google Cloud Messaging<GCM> 作为推送服务为例，第一步是注册 applicationServerKey(通过 GCM 注册获取)，并在页面上进行订阅或发起订阅。每一个会话会有一个独立的端点（endpoint），订阅对象的属性(PushSubscription.endpoint) 即为端点值。将端点发送给服务器后，服务器用这一值来发送消息给会话的激活的 Service Worker （通过 GCM 与浏览器客户端沟通）。

步骤一和步骤二
index.html

<html>
  <head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>Progressive Times</title>
    <link rel="manifest" href="/manifest.json">                                      
  </head>
  <body>
    <script>
      var endpoint;
      var key;
      var authSecret;
      var vapidPublicKey = 'BAyb_WgaR0L0pODaR7wWkxJi__tWbM1MPBymyRDFEGjtDCWeRYS9EF7yGoCHLdHJi6hikYdg4MuYaK0XoD0qnoY';
      // 方法很复杂，但是可以不用具体看，知识用来转化vapidPublicKey用
      function urlBase64ToUint8Array(base64String) {                                  
        const padding = '='.repeat((4 - base64String.length % 4) % 4);
        const base64 = (base64String + padding)
          .replace(/\-/g, '+')
          .replace(/_/g, '/');
        const rawData = window.atob(base64);
        const outputArray = new Uint8Array(rawData.length);
        for (let i = 0; i < rawData.length; ++i) {
          outputArray[i] = rawData.charCodeAt(i);
        }
        return outputArray;
      }
      if ('serviceWorker' in navigator) {
        navigator.serviceWorker.register('sw.js').then(function (registration) {
          return registration.pushManager.getSubscription()                            
            .then(function (subscription) {
              if (subscription) {                                                      
                return;
              }
              return registration.pushManager.subscribe({                              
                  userVisibleOnly: true,
                  applicationServerKey: urlBase64ToUint8Array(vapidPublicKey)
                })
                .then(function (subscription) {
                  var rawKey = subscription.getKey ? subscription.getKey('p256dh') : '';
                  key = rawKey ? btoa(String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(rawKey))) : '';
                  var rawAuthSecret = subscription.getKey ? subscription.getKey('auth') : '';
                  authSecret = rawAuthSecret ?
                    btoa(String.fromCharCode.apply(null, new Uint8Array(rawAuthSecret))) : '';
                  endpoint = subscription.endpoint;
                  return fetch('./register', {                                         
                    method: 'post',
                    headers: new Headers({
                      'content-type': 'application/json'
                    }),
                    body: JSON.stringify({
                      endpoint: subscription.endpoint,
                      key: key,
                      authSecret: authSecret,
                    }),
                  });
                });
            });
        }).catch(function (err) {
          // 注册失败 :(
          console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
        });
      }
    </script>
  </body>
</html>

步骤三服务器发送消息给service worker
app.js

const webpush = require('web-push');                 
const express = require('express');
var bodyParser = require('body-parser');
const app = express();
webpush.setVapidDetails(                             
  'mailto:contact@deanhume.com',
  'BAyb_WgaR0L0pODaR7wWkxJi__tWbM1MPBymyRDFEGjtDCWeRYS9EF7yGoCHLdHJi6hikYdg4MuYaK0XoD0qnoY',
  'p6YVD7t8HkABoez1CvVJ5bl7BnEdKUu5bSyVjyxMBh0'
);
app.post('/register', function (req, res) {           
  var endpoint = req.body.endpoint;
  saveRegistrationDetails(endpoint, key, authSecret); 
  const pushSubscription = {                          
    endpoint: req.body.endpoint,
    keys: {
      auth: req.body.authSecret,
      p256dh: req.body.key
    }
  };
  var body = 'Thank you for registering';
  var iconUrl = 'https://example.com/images/homescreen.png';
  // 发送 Web 推送消息
  webpush.sendNotification(pushSubscription,          
      JSON.stringify({
        msg: body,
        url: 'http://localhost:3111/',
        icon: iconUrl
      }))
    .then(result => res.sendStatus(201))
    .catch(err => {
      console.log(err);
    });
});
app.listen(3111, function () {
  console.log('Web push app listening on port 3111!')
});

service worker监听push事件，将通知详情推送给用户
service-worker.js

self.addEventListener('push', function (event) {
 // 检查服务端是否发来了任何有效载荷数据
  var payload = event.data ? JSON.parse(event.data.text()) : 'no payload';
  var title = 'Progressive Times';
  event.waitUntil(
    // 使用提供的信息来显示 Web 推送通知
    self.registration.showNotification(title, {                           
      body: payload.msg,
      url: payload.url,
      icon: payload.icon
    })
  );
});

四、浏览器支持情况

各家浏览器厂商在 2017 年开始大力支持 PWA，下图统计了主流浏览器对 PWA 的支持程度，可以看到，大部分浏览器对 PWA 已经支持得很好了。

图片.png

UC 浏览器开发的 U2 内核已经支持 Push API 了，也是国内第一个支持 Push API 的浏览器。

五、PWA的学习成本有哪些?

ES6标准语法
Promise标准，这是最为重要的知识点
fetch，全新的获取资源的API，它包括Request、Response、Header和Stream
WebWorker，JavaScript解决单线程的方案
Cache API（缓存API）

六、国内Android 版 PWA 应用到底怎么样？

国内厂商跟进推出的 PWA 应用数量不算多，新浪微博、饿了么是其中的代表。

来自36kr的Android 版PWA应用体验报告