在 Vue 项目中，如何设计和实现一个通用的 PWA 离线缓存策略，支持离线访问和消息推送？ - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

各位观众，大家好！欢迎来到今天的 “让你的 Vue 项目断网也能浪” 特别节目。我是你们的老朋友，Bug猎手，今天咱们就来聊聊如何给 Vue 项目穿上一件“离线战甲”，让它就算断了网，也能像打了鸡血一样，继续提供服务，还能时不时给你发个推送，保持存在感。

今天的内容主要包含以下几个部分：

PWA (Progressive Web App) 扫盲： 啥是 PWA？为啥要用它？
Vue 项目 PWA 化： 如何让你的 Vue 项目变成 PWA？
Service Worker 的魔法： 离线缓存的核心，它的秘密都在这里。
缓存策略的设计与实现： 如何选择合适的缓存策略，让你的应用更高效？
消息推送的艺术： 如何给用户发送推送，让他们觉得你还在？
实战演练： 撸起袖子，一起写代码！
常见问题与避坑指南： 那些年我们踩过的坑。

好，废话不多说，咱们直接进入正题！

1. PWA (Progressive Web App) 扫盲

想象一下，你正在地铁上，信号不好，想看看朋友圈，结果页面一片空白，是不是很崩溃？PWA 就是来拯救你的。

啥是 PWA？

PWA，全称 Progressive Web App，翻译过来就是渐进式 Web 应用。听起来很高大上，其实就是一套 Web 应用的标准，让你的 Web 应用拥有 Native App 的一些特性，比如：

可靠性： 即使在网络环境不佳的情况下也能快速加载，甚至离线可用。
快速： 响应迅速，用户体验流畅。
吸引力： 可以添加到桌面，发送推送通知，像 Native App 一样。

为啥要用 PWA？

简单来说，就是为了提升用户体验。想想看，一个可以离线使用的 Web 应用，是不是比一个只能在有网的时候才能打开的 Web 应用更香？

提升用户体验： 离线访问、快速加载，用户体验直接起飞。
提高用户留存： 用户更愿意使用可以离线使用的应用。
降低开发成本： 相对于开发 Native App，PWA 的开发成本更低。

2. Vue 项目 PWA 化

让你的 Vue 项目变成 PWA，其实很简单，只需要几步：

创建一个 Manifest 文件： 这个文件描述了你的应用的信息，比如名称、图标、启动画面等等。
注册一个 Service Worker： 这是 PWA 的核心，负责处理离线缓存和消息推送。
在 HTML 中引用 Manifest 文件： 让浏览器知道你的应用是一个 PWA。

Manifest 文件 (manifest.json):

{
  "name": "我的 PWA 应用",
  "short_name": "PWA",
  "description": "一个超棒的 PWA 应用",
  "start_url": "/",
  "display": "standalone",
  "background_color": "#ffffff",
  "theme_color": "#000000",
  "icons": [
    {
      "src": "/img/icons/android-chrome-192x192.png",
      "sizes": "192x192",
      "type": "image/png"
    },
    {
      "src": "/img/icons/android-chrome-512x512.png",
      "sizes": "512x512",
      "type": "image/png"
    }
  ]
}

解释：

name: 应用的完整名称。
short_name: 应用的简短名称，用于添加到桌面时的显示。
description: 应用的描述。
start_url: 应用启动时的 URL。
display: 应用的显示模式，standalone 表示以独立窗口模式运行。
background_color: 应用的背景颜色。
theme_color: 应用的主题颜色。
icons: 应用的图标，不同尺寸的图标需要准备好。

在 HTML 中引用 Manifest 文件 (index.html):

<link rel="manifest" href="/manifest.json">

注册 Service Worker (main.js 或 App.vue):

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js')
    .then(registration => {
      console.log('Service Worker 注册成功:', registration);
    })
    .catch(error => {
      console.log('Service Worker 注册失败:', error);
    });
}

解释：

首先判断浏览器是否支持 Service Worker。
然后使用 navigator.serviceWorker.register() 方法注册 Service Worker。
注册成功后，会返回一个 registration 对象，你可以用它来控制 Service Worker。
注册失败后，会返回一个 error 对象，你可以用它来排查错误。

3. Service Worker 的魔法

Service Worker 是 PWA 的核心，它就像一个代理服务器，拦截你的网络请求，并根据你的配置，决定是使用缓存，还是从网络获取数据。

Service Worker 的生命周期：

Service Worker 的生命周期分为三个阶段：

注册 (Register): 浏览器下载并解析 Service Worker 文件。
安装 (Install): Service Worker 开始安装，通常会缓存一些静态资源。
激活 (Activate): Service Worker 安装完成后，会进入激活状态，开始拦截网络请求。

Service Worker 的事件：

Service Worker 会监听一些事件，你可以通过这些事件来控制它的行为：

install: Service Worker 安装时触发。
activate: Service Worker 激活时触发。
fetch: 拦截网络请求时触发。
push: 收到推送通知时触发。
message: 收到来自页面的消息时触发。

Service Worker 示例 (service-worker.js):

const CACHE_NAME = 'my-pwa-cache-v1';
const urlsToCache = [
  '/',
  '/index.html',
  '/css/app.css',
  '/js/app.js',
  '/img/logo.png'
];

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

self.addEventListener('activate', event => {
  const cacheWhitelist = [CACHE_NAME];
  event.waitUntil(
    caches.keys().then(cacheNames => {
      return Promise.all(
        cacheNames.map(cacheName => {
          if (cacheWhitelist.indexOf(cacheName) === -1) {
            return caches.delete(cacheName);
          }
        })
      );
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(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.
        const fetchRequest = event.request.clone();

        return fetch(fetchRequest).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 needs to be consumed once. Since we are going to
            // return this response to the browser AND put it in the
            // cache, we need to clone it.
            const responseToCache = response.clone();

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

            return response;
          }
        );
      })
  );
});

解释：

CACHE_NAME: 缓存的名称，用于区分不同的缓存版本。
urlsToCache: 需要缓存的资源列表。
install 事件：
- 打开一个名为 CACHE_NAME 的缓存。
- 将 urlsToCache 中的资源添加到缓存中。
activate 事件：
- 获取所有的缓存名称。
- 删除不在 cacheWhitelist 中的缓存，用于更新缓存版本。
fetch 事件：
- 首先尝试从缓存中获取资源。
- 如果缓存中没有，则从网络获取资源。
- 如果从网络获取成功，则将资源添加到缓存中。

4. 缓存策略的设计与实现

缓存策略决定了 Service Worker 如何处理网络请求。不同的缓存策略适用于不同的场景。

常见的缓存策略：

策略名称	描述	适用场景
Cache First	优先使用缓存，如果缓存中没有，则从网络获取，并将结果添加到缓存中。	静态资源（如 CSS、JavaScript、图片），不经常更新的 API 数据。
Network First	优先使用网络，如果网络请求失败，则使用缓存。	经常更新的 API 数据，需要保证数据是最新的。
Cache Only	只使用缓存，如果缓存中没有，则返回错误。	离线应用，或者对性能要求非常高的场景。
Network Only	只使用网络，不使用缓存。	对实时性要求非常高的场景，比如聊天应用。
Stale-While-Revalidate	先返回缓存中的数据，然后在后台从网络获取最新的数据，并更新缓存。这种策略可以提供快速的响应，同时保证数据最终是最新的。	不要求数据绝对实时，但需要快速响应的场景，比如新闻列表。

代码示例 (Stale-While-Revalidate):

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.open(CACHE_NAME).then(cache => {
      return cache.match(event.request).then(cachedResponse => {
        const networkResponsePromise = fetch(event.request).then(networkResponse => {
          cache.put(event.request, networkResponse.clone());
          return networkResponse;
        });
        return cachedResponse || networkResponsePromise;
      })
    })
  );
});

解释：

首先尝试从缓存中获取资源。
无论缓存中是否有，都发起一个网络请求，并将结果添加到缓存中。
如果缓存中有，则立即返回缓存中的数据，然后等待网络请求完成，更新缓存。
如果缓存中没有，则等待网络请求完成，返回网络请求的结果。

5. 消息推送的艺术

消息推送可以让你的应用在用户没有打开的情况下，也能给用户发送通知，保持用户的活跃度。

消息推送的流程：

获取推送权限： 用户需要授权你的应用发送推送通知。
获取 Subscription： Subscription 是一个包含推送服务信息的对象，你需要将其发送到你的服务器。
服务器发送推送： 你的服务器使用 Subscription 对象，向推送服务发送推送请求。
Service Worker 接收推送： Service Worker 接收到推送通知，并显示给用户。

获取推送权限：

navigator.serviceWorker.ready.then(registration => {
  return registration.pushManager.getSubscription()
    .then(subscription => {
      if (subscription) {
        // 用户已经订阅过推送
        return subscription;
      }

      // 用户没有订阅过推送，需要请求权限
      return registration.pushManager.subscribe({
        userVisibleOnly: true,
        applicationServerKey: 'YOUR_PUBLIC_VAPID_KEY' // 你的 VAPID 公钥
      });
    });
}).then(subscription => {
  // 将 subscription 发送到你的服务器
  console.log('Subscription:', subscription);
  // TODO: 将 subscription 发送到服务器
});

解释：

首先判断用户是否已经订阅过推送。
如果用户没有订阅过推送，则请求推送权限。
userVisibleOnly: true 表示只允许发送用户可见的推送通知。
applicationServerKey 是你的 VAPID 公钥，用于验证你的服务器的身份。
获取到 Subscription 对象后，需要将其发送到你的服务器。

Service Worker 接收推送：

self.addEventListener('push', event => {
  const data = event.data.json();
  const title = data.title || 'Default Title';
  const options = {
    body: data.body || 'Default Body',
    icon: data.icon || '/img/icon.png',
    badge: data.badge || '/img/badge.png'
  };

  event.waitUntil(self.registration.showNotification(title, options));
});

解释：

监听 push 事件，当收到推送通知时触发。
从 event.data 中获取推送数据。
使用 self.registration.showNotification() 方法显示推送通知。

服务器发送推送：

你需要使用一个推送服务（比如 Firebase Cloud Messaging、Web Push）来发送推送通知。这里以 Web Push 为例：

首先，你需要生成 VAPID 密钥对：

npx web-push generate-vapid-keys

然后，在你的服务器上，使用 VAPID 私钥和 Subscription 对象，发送推送请求：

const webPush = require('web-push');

const vapidKeys = {
  publicKey: 'YOUR_PUBLIC_VAPID_KEY',
  privateKey: 'YOUR_PRIVATE_VAPID_KEY'
};

webPush.setVapidDetails(
  'mailto:[email protected]',
  vapidKeys.publicKey,
  vapidKeys.privateKey
);

const pushSubscription = {
  endpoint: 'YOUR_SUBSCRIPTION_ENDPOINT',
  keys: {
    p256dh: 'YOUR_SUBSCRIPTION_P256DH',
    auth: 'YOUR_SUBSCRIPTION_AUTH'
  }
};

const payload = JSON.stringify({
  title: 'Hello PWA!',
  body: 'This is a push notification from your PWA!'
});

webPush.sendNotification(pushSubscription, payload)
  .catch(error => console.error(error));

解释：

web-push 是一个 Node.js 库，用于发送 Web Push 推送通知。
vapidKeys 包含你的 VAPID 公钥和私钥。
pushSubscription 包含用户的 Subscription 对象。
payload 包含推送通知的内容。
webPush.sendNotification() 方法用于发送推送通知。

6. 实战演练

现在，让我们撸起袖子，一起写代码！

创建一个 Vue 项目：

vue create my-pwa-app

添加 PWA 支持：

使用 Vue CLI 的 PWA 插件：

vue add pwa

修改 Manifest 文件 (public/manifest.json):

根据你的应用信息修改 Manifest 文件。

修改 Service Worker 文件 (public/service-worker.js):

根据你的需求选择合适的缓存策略，并修改 Service Worker 文件。

测试你的 PWA 应用：

npm run build
npm run serve:dist

打开你的浏览器，访问 http://localhost:5000，并使用 Chrome DevTools 模拟离线环境，测试你的 PWA 应用是否可以离线访问。

7. 常见问题与避坑指南

Service Worker 更新问题： Service Worker 的更新可能会比较慢，你可以使用 skipWaiting() 和 clients.claim() 方法来加速更新。
缓存策略选择问题： 选择合适的缓存策略非常重要，不同的策略适用于不同的场景。
推送权限问题： 用户可能会拒绝推送权限，你需要提供一些引导，让用户同意推送权限。
HTTPS 问题： Service Worker 只能在 HTTPS 环境下运行。

总结：

今天我们一起学习了如何给 Vue 项目穿上一件“离线战甲”，让它变成一个 PWA 应用。希望大家能够将这些知识应用到自己的项目中，让你的应用更加强大！

感谢大家的观看，再见！

1. PWA (Progressive Web App) 扫盲

2. Vue 项目 PWA 化

3. Service Worker 的魔法

4. 缓存策略的设计与实现

5. 消息推送的艺术

6. 实战演练

7. 常见问题与避坑指南

发表回复 取消回复

发表回复取消回复