网络埋伏纪事

关于渐进式 Web 应用,你应该知道的一切

网络埋伏纪事 · 2016-12-15翻译 · 4491阅读 原文链接

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渐进式 Web 应用是利用现代浏览器的特性,可以添加到主屏幕上,表现得像原生应用程序一样的 Web 应用程序。

本教程将用实例和一个演示应用程序,一步一步向你展示关于渐进式 Web 应用程序你应该知道的一切。为了不从零开始,我们打算用我们最近做过的一个自拍应用程序,并逐步创建它。


什么是渐进式 Web 应用

渐进式 Web 应用(PWA)本质上与普通的网站没有什么不同 - 它也是由 HTML、CSS 和 JavaScript 组成,并且存活于浏览器中。将 PWA 与普通网站区别开的是它需要满足的 10 个核心概念列表。下面就是直接从 Google 开发者网站上摘录的这个列表:

  1. 安全 – 通过 HTTPS 来提供服务来防止网络窥探,保证内容不被篡改。
  2. 渐进式 – 能够让每一位用户使用,无论用户使用什么浏览器,因为它是始终以渐进增强为原则
  3. 响应式 – 适应任何环境:桌面电脑、智能手机、平板电脑,或者其他设备。
  4. 不依赖网络连接 – 通过用 service workers 增强,可以在离线或者低质量网络下工作
  5. 类原生应用 – 有像原生应用般的交互和导航给用户原生应用般的体验,因为它是建立在 app shell model 上的。
  6. 持续更新 – 受益于 service worker 的更新进程,应用能够始终保持更新。
  7. 可发现 – 可识别为“应用程序”,是得益于 W3C manifests 元数据和 service worker 的登记,让搜索引擎能够找到 web 应用。
  8. 可再次访问 – 通过推送通知等特性让用户再次访问变得容易。
  9. 可安装 – 允许用户保留对他们有用的应用在主屏幕上,不需要通过应用商店。
  10. 可链接 – 通过 URL 可以轻松分享应用,不用复杂的安装即可运行。

遵循这些指南,会确保你的应用不仅在浏览器中查看时,还能在单独通过主屏幕快捷键启动时,都运行的不错。你可能会发现 Google 选用的措辞令人相当困惑,不过不要着急,我们会在本教程中一个一个解释这些规则。


渐进式 Web 应用不是什么

PWA 的概念不应该与如下概念混淆:

所有前面提到的技术都是把 HTML 应用打包成可执行文件,比如 .apk.exe 等等,然后必须从各自的应用商店下载下来,安装到用户的设备上。

PWA 不需要安装,也依然不能用在 Google Play 或者 iTunes 应用商店中。要下载一个 PWA,只需要访问它的网站,然后将其作为快捷键保存到主屏幕上。对 iOS 和 Android 各自开发和维护一个版本不再是问题,但是需要考虑浏览器支持不支持。


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1. 安全

大多数渐进式 Web 应用要使用原生 API 和 service worker 这些处理敏感数据的技术,需要谨慎处理。这就是为什么每个 PWA 都要通过 HTTPS 连接访问的原因。

如果你没有带有 SSL 证书的服务器,那么在安全环境下运行项目的最简单的方法是通过 GitHub Pages 或者类似的服务。所有 Github 库都可以直接通过 HTTPS 存放,并且 GitHub 和 GitHub Pages 对公共仓库都是免费的。

这是我们用来存放演示应用的地方:https://tutorialzine.github.io/pwa-photobooth/

如果只是在本地服务器上测试,还可以试试 Ngrok。它是一个小工具,可以在任何当前运行的本地主机和一个公共 URL 之间建立一个安全通道。Ngrok 是免费的,并且可用在 Windows、Mac 和 Linux 系统上。


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2. 渐进式

本质上,渐进式的意思是,PWA 应该使用被广泛支持的 Web 技术,并且可以同样运行在尽可能多的浏览器上。众所周知,在 Web 开发领域,这近乎是不可能的,但是我们依然可以做一些事情来覆盖更大的用户群。

例如,在 PhotoBooth 应用程序中,我们使用 getUserMedia() API 来访问一个设备上的硬件相机。它在不同浏览器上的支持很不一致 - Safari 完全不支持,而支持它的浏览器需要前缀,并且用法各不相同。

为确保更多的人可以使用我们的应用程序,我们涵盖了所有前缀:

navigator.getMedia = ( 
    navigator.getUserMedia ||
    navigator.webkitGetUserMedia ||
    navigator.mozGetUserMedia ||
    navigator.msGetUserMedia
);

如果所有前缀都不行,就显示一个错误:

if (!navigator.getMedia) {
    displayErrorMessage("你的浏览器不支持 navigator.getUserMedia 接口。");
}
else {
    // 使用 Camera API
}

在可能的情况下,应该提供回退(Fallback)和填补(polyfill)。同样的原则也适用于 CSS 和 HTML 代码。


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3. 响应式

应用程序应该在所有设备上都看起来不错,不管屏幕大小是多少。我们应用的 UI 相当简单,所以只用了两个媒体查询来控制字体大小、padding、margin 等。

不要害怕使用 CSS 库和框架,比如 Bootstrap。它们会让表单栅格、排版处理和普通的响应性变得很容易。


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4. 独立于网络连接

这是很重要的一点。使用 service worker 可以让应用能在无互联网连接的情况下依然可以运行。

有些应用可以只部分缓存:UI 被缓存,并且离线可用,动态内容依然需要访问服务器。

有些应用,比如我们的 PhotoBooth 演示应用,可以全部缓存。所有源代码和资源都将被保存在本地,应用程序在离线和在线情况以完全相同的方式运行。如下是让这种奇迹得以发生的代码:

这是 Service Worker 的过分简化用法,在商业项目中要慎用。

首先需要创建一个 service worker JavaScript 文件,定义背后的逻辑。

sw.js

// 安装 service worker.
this.addEventListener('install', function(event) {
    event.waitUntil(
        caches.open('v1').then(function(cache) {
            // 如果这些资源中有任何资源不能保存,缓存就会失败
            return cache.addAll([
                // 路径是相对于缓存来源,而不是应用程序的目录。
                '/pwa-photobooth/',
                '/pwa-photobooth/index.html',
                '/pwa-photobooth/assets/css/styles.css',
                '/pwa-photobooth/assets/fonts/MaterialIcons-Regular.woff2',
                '/pwa-photobooth/assets/js/script.js',
                '/pwa-photobooth/assets/icons/ic-face.png',
                '/pwa-photobooth/assets/icons/ic-face-large.png',
                '/pwa-photobooth/manifest.json'
            ])
            .then(function() {
                console.log('成功! App 离线可用!');
            })
        })
    );
});

// 定义一个资源被请求时候会发生什么
// 对于我们的应用,我们以缓存优先的方式
self.addEventListener('fetch', function(event) {
    event.respondWith(
        // 试着从缓存中获取.
        caches.match(event.request)
        .then(function(response) {
            // 如果资源没有存储在缓存中,就回退到网络
            return response || fetch(event.request);
        })
    );
});

然后,我们需要将该 service worker 链接到 HTML。

index.html

// 注册 Service Worker.

if ('serviceWorker' in navigator) {
    // 路径是相对于缓存来源,而不是应用程序的目录.
    navigator.serviceWorker.register('/pwa-photobooth/sw.js')
    .then(function(reg) {
        console.log('Registration succeeded. Scope is ' + reg.scope);
    })
    .catch(function(error) {
        console.error('Registration failed with ' + error);
    });
}

现在,项目中的所有文件都将被保存在用户浏览器中。所有 JavaScript 变量和对象也应该尽可能保存在 localStorage 或者 IndexDB 中。

现在 Service Worker 在 Chrome、Firefox 和 Opera 中是被支持的。Safari 和 Edge 也正努力采用它。希望将来所有浏览器都支持它。


5_applike

5. 类原生引用

在创建 PWA 时,推荐遵循一个称为应用外壳的架构的设计概念。它听起来很复杂,但是实际上可以总结为:应用被分为两个主要组件:外壳内容

外壳包含了所有静态 UI 元素,比如标题、菜单、抽屉等。在缓存应用程序时,外壳应该总是保存在设备上,因为我们想让它始终可用。这样,当无互联网连接的用户打开应用程序时,就不会看到空白屏幕或者一个奔跑的恐龙 - 而是会看到缓存了的应用程序界面以及恰当的错误消息。

内容驻留在外壳内。它也可以被缓存,但是没有必要这样做,因为内容通常是动态的,会频繁发生改变,并且每个页面加载时都可能是不同的。


6_fresh_

6. 持续更新

一旦被缓存了,PWA 会总是从本地存储加载。不过,如果以任何方式修改了 service worker sw.js,那么在下一个页面加载时,新版本就会被下载和安装。

this.addEventListener('install', function(event) {
    event.waitUntil(
        caches.open('v1.0.1').then(function(cache) {
            // ...
        })
    );
});

通过使用 service worker 更新,我们可以重新下载资源,删除旧缓存,或者彻底修改 service worker 逻辑。你可以从这篇 Google 开发者文章中,学到更多有关 SW 更新过程的知识。


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7. 可发现

通过给应用程序添加一个 Web Manifest,可以提供有关应用程序的各种信息,并且可以修改应用程序在用户设备上的显示方式。它允许应用程序被带自定义图标的方式保存到主屏幕上,在一个单独的浏览器窗口中启动,以及很多其它很酷的东西。

Web Manifest 是以一个简单 JSON 文件的形式出现:

manifest.json

{
  "name": "Progressive Web App: PhotoBooth",
  "short_name": "PhotoBooth",
  "description": "Simple Progressive Web App for taking selfies.",
  "icons": [{
      "src": "assets/icons/ic-face.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "72x72"
    }, {
      "src": "assets/icons/ic-face-large.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "144x144 256x256" 
    }],
  "start_url": "index.html",
  "display": "standalone",
  "background_color": "#fff",
  "theme_color": "#fff",
  "orientation": "portrait"
}

大多数属性是自解释的,所以我们只讲讲较为重要的一些属性。要查看完整的 Web manifest 格式,以及所有可用的字段,请到这里

  • Shortname – 这是应用保存到主屏幕上时的名称。
  • Icons – 不同分辨率的图标数组。
  • Display – 定义应用打开的方式。我们选择的是独立(standalone),所以启动 PhoneBooth 时,会以全屏窗口出现,没有浏览器导航栏或者菜单。它还会被看作为多任务中的一个单独的应用。

要注册 Manifest 文件,必须把它链接到 HTML 中:

<!-- Web Manifest -->
<link rel="manifest" href="manifest.json">

Safari 还不支持 Web Manifest 标准,但是我们可以用如下的苹果特定的 meta 标记,定义类原生应用的行为:

<!-- Meta tag for app-like behaviour in iOS -->
<meta name=”apple-mobile-web-app-capable” content=”yes”>

8_notifications

8. 可再次访问

通知推送不再只限于原生应用。多亏了 service worker 和 Push API,Web 应用程序也可以发送消息给 Android 通知栏。并不是所有应用都可以从这个功能受益,但是当正确使用此功能时,通知确实可以帮助吸引用户。

这个主题已经超出了本教程的范围,因为推送很复杂,值得用一个完整的课程讲解。如果你依然想在你的 Web 应用中实现通知推送,这里有一些最好的学习资源:

  • Google 开发者网站上的《推送通知:及时、相关和准确》 – 这里.
  • Google 开发者网站上的《开放 Web 上的推送通知 – 这里.
  • MDN 上的《使用 Push API》 – 这里.
  • Push.js 库,提供处理推送通知的更清洁的 API – 这里.

9_installable_

9. 可安装

默认情况下,任何网站都可以用 Chrome 浏览器菜单的 "添加到主屏幕" 按钮,保存到主屏幕上。不过,让用户以这种方式 "安装" 应用程序可能有点难,因为大多数人完全不知道这个功能。

值得庆幸的是,还是有一种方式让应用程序提示用户保存它,即采用一个简单安装弹出窗口来提示。为防止开发者滥用这些弹出窗口,不允许以编程的方式显示它们。而是在应用程序满足如下几个条件时,才会让这些窗口自己出现:

  1. 有一个有效的 Web Manifest。
  2. 安装有有效的 Service Worker。
  3. 通过 HTTPS 访问应用程序。

我们满足上面涉及的所有条件,所以当用户访问网站几次后,会得到这个提示:

Add To Homescreen Prompt

整个应用程序的安装过程就在这个简单的提示中。安装立即发生,并且一旦保存了,PhotoBooth 就可以从主屏幕图标启动,表现得与原生应用一模一样。


10_linkable_

10. 可链接

任何人只有要浏览器,就可以访问 PWA 应用,这样应用仅通过其 URL 就可以被共享。发现或者安装这些应用不需要第三方工具。

如果应用程序以独立模式运行,因为浏览器地址栏和菜单都是不可见的,所以在应用内添加一个共享按钮也是明智的。


总结

现在我们的 PWA 完成了。我们可以用 Google 的官方工具 Lighthouse 来测试一下它对 PWA 规则遵循的咋样。Lighthouse 会重建可能的场景,并且完整测试应用。如下是它告诉我们关于 PhotoBooth 的东西:

Lighthouse Report

我们通过了!

如果你想找到更多的 PWA 玩玩,请到 pwa.rocks。这个网站上有一些不错的游戏和工具,展示了渐进式 Web 应用的威力。

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