Service Worker初体验

在2014年,W3C公布了service worker的草案,service worker提供了很多新的能力,使得web app拥有与native app相同的离线体验、消息推送体验。
service worker是一段脚本,与web worker一样,也是在后台运行。作为一个独立的线程,运行环境与普通脚本不同,所以不能直接参与web交互行为。native app可以做到离线使用、消息推送、后台自动更新,service worker的出现是正是为了使得web app也可以具有类似的能力。

 

service worker可以:

  1. 后台消息传递
  2. 网络代理,转发请求,伪造响应
  3. 离线缓存
  4. 消息推送
  5.  … …

本文以资源缓存为例,说明一下service worker是如何工作的。

生命周期

先来看一下一个service worker的运行周期


上图是service worker生命周期,出处http://www.html5rocks.com/en/tutorials/service-worker/introduction/

图中可以看到,一个service worker要经历以下过程:

1.  安装

2.  激活,激活成功之后,打开chrome://inspect/#service-workers可以查看到当前运行的service worker

3. 监听fetch和message事件,下面两种事件会进行简要描述

4. 销毁,是否销毁由浏览器决定,如果一个service worker长期不使用或者机器内存有限,则可能会销毁这个worker

fetch事件

在页面发起http请求时,service worker可以通过fetch事件拦截请求,并且给出自己的响应。
w3c提供了一个新的fetch api,用于取代XMLHttpRequest,与XMLHttpRequest最大不同有两点:

1. fetch()方法返回的是Promise对象,通过then方法进行连续调用,减少嵌套。ES6的Promise在成为标准之后,会越来越方便开发人员。

2. 提供了Request、Response对象,如果做过后端开发,对Request、Response应该比较熟悉。前端要发起请求可以通过url发起,也可以使用Request对象发起,而且Request可以复用。但是Response用在哪里呢?在service worker出现之前,前端确实不会自己给自己发消息,但是有了service worker,就可以在拦截请求之后根据需要发回自己的响应,对页面而言,这个普通的请求结果并没有区别,这是Response的一处应用。

下面是在http://www.sitepoint.com/introduction-to-the-fetch-api/中,作者利用fetch api通过fliker的公开api获取图片的例子,注释中详细解释了每一步的作用:

fetch api与XMLHttpRequest相比,更加简洁,并且提供的功能更全面,资源获取方式比ajax更优雅。兼容性方面:chrome 42开始支持,对于旧浏览器,可以通过官方维护的polyfill支持。

message事件

页面和serviceWorker之间可以通过posetMessage()方法发送消息,发送的消息可以通过message事件接收到。

这是一个双向的过程,页面可以发消息给service worker,service worker也可以发送消息给页面,由于这个特性,可以将service worker作为中间纽带,使得一个域名或者子域名下的多个页面可以自由通信。

这里是一个小的页面之间通信demohttps://nzv3tos3n.qnssl.com/message/msg-demo.html

利用service workder缓存文件

下面介绍一个利用service worker缓存离线文件的例子
准备index.js,用于注册service-worker

在上述代码中,注册了service-worker.js作为当前路径下的service worker。由于service worker的权限很高,所有的代码都需要是安全可靠的,所以只有https站点才可以使用service worker,当然localhost是一个特例。
注册完毕,现在开始写service-worker.js代码。
根据前面的生命周期图,在一个新的service worker被注册以后,首先会触发install事件,在service-workder.js中,可以通过监听install事件进行一些初始化工作,或者什么也不做。
因为我们是要缓存离线文件,所以可以在install事件中开始缓存,但是只是将文件加到caches缓存中,真正想让浏览器使用缓存文件需要在fetch事件中拦截

首先定义了需要缓存的文件数组cacheFile,然后在install事件中,缓存这些文件。
evt是一个InstallEvent对象,继承自ExtendableEvent,其中的waitUntil()方法接收一个promise对象,直到这个promise对象成功resolve之后,才会继续运行service-worker.js。
caches是一个CacheStorage对象,使用open()方法打开一个缓存,缓存通过名称进行区分。
获得cache实例之后,调用addAll()方法缓存文件。

这样就将文件添加到caches缓存中了,想让浏览器使用缓存,还需要拦截fetch事件

通过监听fetch事件,service worker可以返回自己的响应。

首先检缓存中是否已经缓存了这个请求,如果有,就直接返回响应,就减少了一次网络请求。否则由service workder发起请求,这时的service workder起到了一个中间代理的作用。

service worker请求的过程通过fetch api完成,得到response对象以后进行过滤,查看是否是图片文件,如果不是,就直接返回请求,不会缓存。

如果是图片,要先复制一份response,原因是request或者response对象属于stream,只能使用一次,之后一份存入缓存,另一份发送给页面。
这就是service worker的强大之处:拦截请求,伪造响应。fetch api在这里也起到了很大的作用。

 

service worker的更新很简单,只要service-worker.js的文件内容有更新,就会使用新的脚本。但是有一点要注意:旧缓存文件的清除、新文件的缓存要在activate事件中进行,因为可能旧的页面还在使用之前的缓存文件,清除之后会失去作用。

 

在初次使用service worker的过程中,也遇到了一些问题,下面是其中两个

问题1. 运行时间

service worker并不是一直在后台运行的。在页面关闭后,浏览器可以继续保持service worker运行,也可以关闭service worker,这取决与浏览器自己的行为。所以不要定义一些全局变量,例如下面的代码(来自https://jakearchibald.com/2014/service-worker-first-draft/):

返回的结果可能是没有规律的:1,2,1,2,1,1,2….,原因是hitCounter并没有一直存在,如果浏览器关闭了它,下次启动的时候hitCounter就赋值为0了
这样的事情导致调试代码困难,当你更新一个service worker以后,只有在打开新页面以后才可能使用新的service worker,在调试过程中经常等上一两分钟才会使用新的,比较抓狂。

问题2. 权限太大

当service worker监听fetch事件以后,对应的请求都会经过service worker。通过chrome的network工具,可以看到此类请求会标注:from service worker。如果service worker中出现了问题,会导致所有请求失败,包括普通的html文件。所以service worker的代码质量、容错性一定要很好才能保证web app正常运行。

 

参考文章:

1. http://www.html5rocks.com/en/tutorials/service-worker/introduction/

2. http://www.sitepoint.com/introduction-to-the-fetch-api/

3. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/InstallEvent

4. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/ExtendableEvent

5. https://developer.mozilla.org/en-US/docs/Web/API/CacheStorage

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