Service Worker基础知识整理

Service Worker是什么

service worker 是独立于当前页面的一段运行在浏览器后台进程里的脚本。它的特性将包括推送消息,背景后台同步， geofencing（地理围栏定位），拦截和处理网络请求。

这个 API 会让人兴奋的原因是，它可以使你的应用先访问本地缓存资源，所以在离线状态时，在没有通过网络接收到更多的数据前，仍可以提供基本的功能（一般称之为 Offline First）。

在 service worker 之前，另一个叫做 APP Cache 的 api 也可以提供离线体验。APP Cache 的的主要问题是坑比较多，而且其被设计为只适合于单页 web 应用程序，对于传统的多页网站则不适合。service worker 的设计规避了这些痛点。

关于 service worker 的一些注意点：

• service worker 是一个JavaScript worker ,所以它不能直接访问 DOM 。但 service worker 可以通过postMessage 接口与跟其相关的页面进行通信,发送消息,从而让这些页面在有需要的时候去操纵 DOM 。
• Service worker 是一个可编程的网络代理，允许你去控制如何处理页面的网络请求， 可以处理fetch请求。
• Service worker 在不使用时将被终止，并会在需要的时候重新启动，因此你不能把onfetch 和 onmessage事件来作为全局依赖处理程序。如果你需要持久话一些信息并在重新启动Service worker后使用他，可以使用 IndexedDBAPI ，service worker 支持。
• Service Worker 的缓存机制是依赖 Cache API 实现的
• Service worker 广泛使用了 promise。
• Service worker依赖 HTML5 fetch API
• Service Workers 要求必须在 HTTPS 下才能运行

Service Worker生命周期

　　

1. 注册service worker，在网页上生效

2. 安装成功，激活 或者 安装失败（下次加载会尝试重新安装）

3. 激活后，在sw的作用域下作用所有的页面，首次控制sw不会生效，下次加载页面才会生效。

4. sw作用页面后，处理fetch（网络请求）和message（页面消息）事件 或者 被终止（节省内存）。

需要提前掌握的API

1. Cache API基本使用

（1）检测api是否存在

if('caches' in window) {
        // Has support!
    }

　　

（2）caches.open，创建缓存总对象。如下创建名为 test-cache 的缓存。

caches.open('test-cache').then(function(cache) {
        // Cache is created and accessible
    });

（3）cache.add和cache.addAll，添加缓存内容。其中cache.add只添加一个，cache.addAll可以添加多个。

 caches.open('test-cache').then(function(cache) { 
        cache.addAll(['/', '/images/logo.png'])
        .then(function() { 
        // Cached!
        
        // or use cache.add
        cache.add('/page/1');  // "/page/1" URL will be fetched and cached!
     });
    });

（4）cache.keys()，查看已经缓存的数据

caches.open('test-cache').then(function(cache) { 
        cache.keys().then(function(cachedRequests) { 
            console.log(cachedRequests); // [Request, Request]
        });
    });

　　

（5）cache.match和cache.matchAll，匹配缓存文件路径

caches.open('test-cache').then(function(cache) {
        cache.match('/page/1').then(function(matchedResponse) {
            console.log(matchedResponse);
        });
    });

　　

（6）cache.delete，删除缓存。

 caches.open('test-cache').then(function(cache) {
        cache.delete('/page/1');
    });

　　

2. Fetch API基本使用        

// url (required), options (optional)
fetch('https://davidwalsh.name/some/url', {
	method: 'get'
}).then(function(response) {
	
}).catch(function(err) {
	// Error :(
});

　　

其中options对象包含以下属性：

• method - GET, POST, PUT, DELETE, HEAD
• url - 请求的链接
• headers - 请求的header对象
• referrer - 请求的referrer对象
• mode - cors, no-cors, same-origin
• credentials - 设置请求可不可以携带cookie
• redirect - follow, error, manual
• integrity - 子资源完整值
• cache - 缓存模式 (default, reload, no-cache)

　可以在fetch中传入Request对象实例：

var request = new Request('https://davidwalsh.name/users.json', {
	method: 'POST', 
	mode: 'cors', 
	redirect: 'follow',
	headers: new Headers({
		'Content-Type': 'text/plain'
	})
});

// Now use it!
fetch(request).then(function() { /* handle response */ });

　　

（3）可以自定义返回的Response对象实例，其中的options有：

• type - basic, cors
• url
• useFinalURL - 上面的url参数是不是最终的URL
• status - 状态码(ex: 200, 404, etc.)
• ok - 是否成功响应 (范围在 200-299)
• statusText - 状态码 (ex: OK)
• headers - 响应的headers对象

另外Response的实例还具备以下方法：

• clone() - 创建Response对象的克隆。
• error() - 返回与网络错误关联的新Response对象。
• redirect() - 使用不同的URL创建新响应。
• arrayBuffer() - 返回使用ArrayBuffer解析的promise。
• blob() - 返回使用Blob解析的promise。
• formData() - 返回使用FormData对象解析的promise。
• json() - 返回使用JSON对象解析的promise。
• text() - 返回使用USVString（文本）解析的promise。

// Create your own response for service worker testing
// new Response(BODY, OPTIONS)
var response = new Response('.....', {
	ok: false,
	status: 404,
	url: '/'
});

// The fetch's `then` gets a Response instance back
fetch('https://davidwalsh.name/')
	.then(function(responseObj) {
		console.log('status: ', responseObj.status);
	});

　　

Service Worker的使用

1. 兼容低版本，注入Cache API的一个polyfill，Service Worker需要依赖Cache API：

self.importScripts('./serviceworker-cache-polyfill.js');

　　

2. 注册service worker：

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/sw.js').then(function(registration) {
    // Registration was successful
    console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ',    registration.scope);
  }).catch(function(err) {
    // registration failed :(
    console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
  });
}

　　

上面的代码检查 service worker API 是否可用，如果可用， /sw.js 这个文件将会作为 service worker 被注册。

如果这个 service worker 已经被注册过，浏览器会自动忽略上面的代码。

有一个特别要注意是 service worker 文件的路径。你一定注意到，在这个例子中，service worker 文件被放在这个域的根目录下，这意味着 service worker是跟网站同源的。换句话说，这个 service worker 将会获取到这个域下的所有 fetch 事件。如果 service worker文件注册到/example/sw.js ，那么 service worker 只能收到 /example/ 路径下的 fetch 事件（比如： /example/page1/, /example/page2/）。

3. 安装service worker：

var CACHE_NAME = 'my-site-cache-v1';
var urlsToCache = [
  '/',
  '/styles/main.css',
  '/script/main.js'
];

self.addEventListener('install', function(event) {
  // Perform install steps
  event.waitUntil(
    caches.open(CACHE_NAME)
      .then(function(cache) {
        console.log('Opened cache');
        return cache.addAll(urlsToCache);
      })
  );
});

　　

上面代码声明了需要缓存的内容，如果所有的文件都缓存成功，service worker 就安装成功了。如果任何一个文件下载失败，那么安装步骤就会失败。这个方式依赖于你自己指定的资源，但这意味着，你需要非常仔细地确定哪些文件需要被缓存。指定了太多文件的话，会增加失败率。

4. 缓存和返回请求

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(function(response) {
        // Cache hit - return response
        if (response) {
          return response;
        }

    // IMPORTANT: Clone the request. A request is a stream and
    // can only be consumed once. Since we are consuming this
    // once by cache and once by the browser for fetch, we need
    // to clone the response
    var fetchRequest = event.request.clone();

    return fetch(fetchRequest).then(
      function(response) {
        // Check if we received a valid response
        if(!response || response.status !== 200 || response.type !== 'basic') {
          return response;
        }

        // IMPORTANT: Clone the response. A response is a stream
        // and because we want the browser to consume the response
        // as well as the cache consuming the response, we need
        // to clone it so we have 2 stream.
        var responseToCache = response.clone();

        caches.open(CACHE_NAME)
          .then(function(cache) {
            cache.put(event.request, responseToCache);
          });

        return response;
      }
    );
  })
);

　　

如果我们想在缓存中添加新的请求缓存，可以通过处理fetch请求的response，将其添加到缓存中即可。代码里我们做了以下事情：

• 添加一个 callback 到 fetch 请求的 .then 方法中。 一旦我们获得一个 response，我们进行如下的检查:

  • 确保 response 有效
  • 检查 response 的状态是200
  • 确保 response 的类型是 basic 类型的，这说明请求是同源的，这意味着第三方的请求不能被缓存。

• 如果检查通过会clone 这个请求。这么做的原因是如果 response 是一个 Stream，那么它的 body 只能被消费一次。所以为了让浏览器跟缓存都使用这个body，我们必须克隆这个 body，一份到浏览器，一份到缓存中缓存。

5. 重新激活

你的 service worker 总会有要更新的时候。在那时，你需要按照以下步骤来更新：

• 更新你 service worker 的 JavaScript 文件 当用户浏览你的网站时，浏览器尝试在后台重新下载 service worker 的脚本文件。经过对比，只要服务器上的文件和本地文件有一个字节不同，这个文件就认为是新的。

• 之后更新后的 service worker 启动并触发 install 事件。

  此时，当前页面生效的依然是老版本的 service worker，新的 service worker 会进入 “waiting” 状态。

• 当页面关闭之后，老的 service worker 会被干掉，新的 servicer worker 接管页面 一旦新的 service worker 生效后会触发 activate 事件。 通常来讲，需要在 activate 的 callback 中进行 cache 管理，来清理老的 cache。我们在 activate 而不是 install 的时候进行的原因，是如果我们在 install 的时候进行清理，那么老的 service worker 仍然在控制页面，他们依赖的缓存就失效了，因此就会突然被停止。

之前我们使用的缓存可以叫 my-site-cache-v1 ，我们想把这个拆封到多个缓存，一份给页面使用，一份给博客文章使用。这意味着，install 步骤里，我们要创建两个缓存： pages-cache-v1 和 blog-posts-cache-v1。在 activite 步骤里，我们需要删除旧的 my-site-cache-v1。

下面的代码会遍历所有的缓存，并删除掉不在 cacheWhitelist 数组（我们定义的缓存白名单）中的缓存。

self.addEventListener('activate', function(event) {

  var cacheWhitelist = ['pages-cache-v1', 'blog-posts-cache-v1'];

  event.waitUntil(
    caches.keys().then(function(cacheNames) {
      return Promise.all(
        cacheNames.map(function(cacheName) {
          if (cacheWhitelist.indexOf(cacheName) === -1) {
            return caches.delete(cacheName);
          }
        })
      );
    })
  );
});

　　

参考文章

http://kailian.github.io/2017/03/01/service-worker

https://davidwalsh.name/cache

https://juejin.im/post/5ba0fe356fb9a05d2c43a25c

https://developer.mozilla.org/zh-CN/docs/Web/API/Service_Worker_API/Using_Service_Workers

https://lavas.baidu.com/doc/offline-and-cache-loading/service-worker/how-to-use-service-worker

https://davidwalsh.name/cache

https://zhuanlan.zhihu.com/p/20040372

https://zhuanlan.zhihu.com/p/28161855

https://www.villainhr.com/page/2017/01/08/Service Worker 全面进阶