JS `Service Worker` `Bypassing` `Cache` 与 `Network` 请求的精细控制

各位老铁，早上好！今天咱们来聊聊 Service Worker 这玩意儿，特别是它那让人又爱又恨的缓存控制。话说，这 Service Worker 就像个守门大爷，站在你的 Web 应用前面，拦截所有的网络请求。好处是显而易见的：离线访问、加速加载等等。但有时候，这大爷太尽职尽责了，啥都往缓存里塞，结果你更新了网站，用户看到的还是老旧版本，这就尴尬了。所以，咱们得学会怎么驯服这大爷，让他乖乖地听咱们的，该走缓存走缓存，该走网络走网络。

一、Service Worker 的生命周期：大爷的一生

首先，得了解 Service Worker 的一生，它分为几个阶段：

注册 (Registration): 告诉浏览器，嘿，这里有个 Service Worker，你管着点。
安装 (Installation): 下载 Service Worker 脚本，缓存静态资源。
激活 (Activation): 清理旧的缓存，准备接管页面控制权。
空闲 (Idle): 等待事件触发，比如网络请求、推送等等。
终止 (Termination): 浏览器认为 Service Worker 不再需要，将其销毁。

了解了这些阶段，才能更好地理解缓存控制的时机。

二、缓存策略：大爷的脾气

Service Worker 提供了多种缓存策略，就像大爷有不同的脾气一样。咱们得了解每种脾气，才能对症下药。

Cache First (先缓存):
- 优先从缓存中获取资源，如果缓存中没有，再去网络请求。
- 适用于静态资源，比如图片、CSS、JS 文件。
- 代码示例：

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

        // Not in cache - return fetch request
        return fetch(event.request);
      }
    )
  );
});

Network First (先网络):
- 优先从网络获取资源，如果网络请求失败，再去缓存中获取。
- 适用于经常更新的资源，比如 API 数据。
- 代码示例：

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    fetch(event.request)
      .then(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 two independent copies.
        var responseToCache = response.clone();

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

        return response;
      })
      .catch(() => {
        return caches.match(event.request);
      })
  );
});

Cache Only (仅缓存):
- 只从缓存中获取资源，如果没有，就返回错误。
- 适用于完全离线的应用。
- 代码示例：

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(response => {
        if (response) {
          return response;
        }

        return new Response(null, { status: 404 });
      })
  );
});

Network Only (仅网络):
- 只从网络获取资源，不使用缓存。
- 适用于需要最新数据的资源。
- 代码示例：

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(fetch(event.request));
});

Stale-While-Revalidate (过时数据，后台更新):
- 先从缓存中获取资源，同时发起网络请求更新缓存。
- 用户可以立即看到缓存中的数据，同时在后台更新数据，下次访问时就能看到最新的数据。
- 适用于对实时性要求不高，但又希望快速加载的场景。
- 代码示例：

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(response => {
        // Even if the response is in the cache, we fetch it from the server
        // and update the cache in the background.
        const fetchPromise = fetch(event.request).then(
          networkResponse => {
            caches.open(CACHE_NAME).then(cache => {
              cache.put(event.request, networkResponse.clone());
              return networkResponse;
            });
          }
        )
        // Return the cached response if we have one, otherwise return the network response.
        return response || fetchPromise;
      }
    )
  );
});

三、绕过缓存：大爷也有打盹的时候

有时候，我们需要绕过缓存，强制从网络获取最新的数据。比如，用户点击了“刷新”按钮，或者我们更新了 API 接口，需要立即生效。

手动更新缓存:
- 在 Service Worker 中，监听 message 事件，当收到特定消息时，更新缓存。
- 代码示例：
- Service Worker:

self.addEventListener('message', event => {
  if (event.data.action === 'skipWaiting') {
    self.skipWaiting();
  } else if (event.data.action === 'updateCache') {
    caches.open(CACHE_NAME).then(cache => {
      return cache.addAll(event.data.urls);
    });
  }
});

*   **页面 JavaScript:**

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/sw.js')
    .then(registration => {
      // Send message to update cache
      registration.active.postMessage({
        action: 'updateCache',
        urls: ['/api/data.json']
      });
    });
}

使用 Cache-Control HTTP 头部:
- 在服务器端设置 Cache-Control 头部，告诉浏览器和 Service Worker 如何缓存资源。
- 常用的指令：
  - no-cache: 强制每次都从服务器获取资源。
  - max-age=xxx: 设置缓存的最大时间，单位是秒。
  - no-store: 禁止缓存任何内容。
使用 URL 查询参数:
- 在 URL 中添加一个随机的查询参数，强制浏览器认为这是一个新的 URL，从而绕过缓存。
- 例如：https://example.com/api/data.json?v=${Date.now()}
使用 fetch 的 cache 选项:
- 在 fetch 请求中，可以设置 cache 选项来控制缓存行为。
- 常用的选项：
  - default: 使用默认的缓存策略。
  - no-store: 不使用缓存。
  - reload: 强制从网络获取资源，并更新缓存。
  - no-cache: 强制从网络获取资源，不更新缓存。
  - force-cache: 强制从缓存获取资源。
- 代码示例：

fetch('/api/data.json', { cache: 'reload' })
  .then(response => response.json())
  .then(data => {
    // 处理数据
  });

四、高级技巧：大爷的私人订制

除了以上常用的方法，还有一些高级技巧，可以让你更精细地控制缓存。

使用 workbox 库:
- workbox 是 Google 官方提供的 Service Worker 工具库，可以简化缓存管理。
- 它提供了各种常用的缓存策略，以及一些高级功能，比如路由、预缓存等等。
- 使用 workbox 可以大大减少 Service Worker 的代码量，提高开发效率。
- 代码示例：

import { registerRoute } from 'workbox-routing';
import { CacheFirst, NetworkFirst, StaleWhileRevalidate } from 'workbox-strategies';

// Cache CSS, JS, and images with a Cache First strategy
registerRoute(
  ({request}) => ['style', 'script', 'image'].includes(request.destination),
  new CacheFirst({
    cacheName: 'static-resources',
  })
);

// Cache API requests with a Network First strategy
registerRoute(
  ({url}) => url.pathname.startsWith('/api/'),
  new NetworkFirst({
    cacheName: 'api-cache',
  })
);

// Use Stale-While-Revalidate for everything else
registerRoute(
  () => true,
  new StaleWhileRevalidate({
    cacheName: 'everything-else',
  })
);

动态路由:
- 根据不同的 URL，使用不同的缓存策略。
- 可以使用正则表达式、通配符等等来匹配 URL。
- 代码示例：

self.addEventListener('fetch', event => {
  const url = event.request.url;

  if (url.includes('/api/')) {
    // Use Network First for API requests
    event.respondWith(
      fetch(event.request)
        .catch(() => caches.match(event.request))
    );
  } else if (url.endsWith('.jpg') || url.endsWith('.png')) {
    // Use Cache First for images
    event.respondWith(
      caches.match(event.request)
        .then(response => response || fetch(event.request))
    );
  } else {
    // Use Cache First for other resources
    event.respondWith(
      caches.match(event.request)
        .then(response => response || fetch(event.request))
    );
  }
});

预缓存:
- 在 Service Worker 安装阶段，提前缓存一些重要的资源。
- 可以提高首次加载速度，减少网络请求。
- 代码示例：

const PRECACHE_URLS = [
  '/',
  '/index.html',
  '/style.css',
  '/app.js',
  '/image.png'
];

self.addEventListener('install', event => {
  event.waitUntil(
    caches.open(CACHE_NAME)
      .then(cache => cache.addAll(PRECACHE_URLS))
  );
});

五、调试技巧：和大爷好好沟通

调试 Service Worker 缓存问题，就像和大爷好好沟通一样，需要耐心和技巧。

Chrome DevTools:
- Chrome DevTools 提供了强大的 Service Worker 调试工具。
- 可以在 "Application" -> "Service Workers" 面板中，查看 Service Worker 的状态、缓存内容、网络请求等等。
- 可以模拟离线状态，强制更新 Service Worker，清除缓存等等。
控制台日志:
- 在 Service Worker 代码中添加 console.log 语句，可以方便地查看代码执行情况。
- 注意，Service Worker 的 console.log 语句会在 Chrome DevTools 的 "Console" 面板中显示。
错误处理:
- 在 Service Worker 代码中添加错误处理机制，可以捕获异常，避免 Service Worker 崩溃。
- 可以使用 try...catch 语句，或者 Promise.catch 方法来捕获错误。

六、总结：驯服大爷，为我所用

Service Worker 的缓存控制是一个复杂而重要的主题。掌握了这些技巧，你就能更好地驯服这只大爷，让它乖乖地为你所用，提升 Web 应用的性能和用户体验。记住，灵活运用不同的缓存策略，根据实际情况进行调整，才能达到最佳效果。

最后，希望今天的讲座对大家有所帮助。祝大家编程愉快，告辞！

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