Service Workers：让你的 Web 应用“起死回生”的魔法师！
各位观众老爷们，晚上好！我是你们的老朋友，人称“代码界的段子手”的程序猿大叔。今天咱们来聊聊一个让 Web 应用瞬间“起死回生”，拥有堪比原生 App 体验的神秘技术——Service Workers！
你是不是经常遇到这样的尴尬：信号不好，网页转啊转，转到你怀疑人生；或者好不容易找到一个好玩的网站，想收藏起来，结果下次没网的时候，它却跟你说“臣妾做不到啊！” 😭
别担心，Service Workers 就是来拯救你的！它就像一个默默守护你的 Web 应用的“魔法师”，即使在离线状态下，也能让你的应用继续提供服务，是不是很酷炫？😎
一、Service Workers：身披隐形斗篷的幕后英雄
Service Workers，顾名思义，是一种运行在浏览器后台的 JavaScript 脚本。它就像一个默默守护你的 Web 应用的“隐形斗篷”，在你访问网页的时候，它会悄悄地拦截你的网络请求，判断是走缓存还是直接向服务器请求数据。
你可以把它想象成一个非常聪明的“中间人”，它知道什么时候该从缓存里拿东西，什么时候该向服务器要东西，从而大大提升了 Web 应用的性能和用户体验。
1.1 Service Workers 的超能力：
- 离线缓存： 即使没有网络连接，也能加载缓存的资源，让你的应用继续可用。
- 网络请求拦截： 拦截网络请求，根据不同的策略选择从缓存还是网络获取资源。
- 推送通知： 即使应用关闭，也能接收服务器推送的通知，及时提醒用户。
- 后台同步： 在后台执行任务，比如同步数据，上传文件等。
1.2 Service Workers 的限制：
- HTTPS 协议： 必须在 HTTPS 环境下运行，确保安全。
- 作用域限制： 只能控制其注册目录及其子目录下的页面。
- 不能直接访问 DOM： 只能通过
postMessage与页面进行通信。
二、Service Workers 的魔法咒语：生命周期详解
Service Workers 的生命周期分为三个阶段：注册（Registration）、安装（Installation）、激活（Activation）。就像一个刚出道的魔法师，需要经过学习、训练和实践才能成为真正的魔法大师。
2.1 注册（Registration）：
这是 Service Workers 生命周期的第一步，就像给你的 Web 应用注册了一个“魔法师”。你需要通过 JavaScript 代码在页面中注册 Service Workers，告诉浏览器哪个脚本是你的“魔法师”。
if ('serviceWorker' in navigator) {
navigator.serviceWorker.register('/sw.js')
.then(function(registration) {
console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
})
.catch(function(err) {
console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
});
}这段代码的意思是：
- 首先，检查浏览器是否支持 Service Workers。
- 如果支持，就注册
sw.js这个脚本作为 Service Workers。 - 如果注册成功，就打印一条成功信息；如果失败，就打印错误信息。
2.2 安装（Installation）：
注册成功后，浏览器会下载并安装 Service Workers。在这个阶段，你可以缓存一些静态资源，比如 HTML、CSS、JavaScript、图片等。就像给你的“魔法师”准备了一些魔法材料，以便在需要的时候使用。
// sw.js
self.addEventListener('install', function(event) {
event.waitUntil(
caches.open('my-site-cache')
.then(function(cache) {
return cache.addAll([
'/',
'/index.html',
'/style.css',
'/script.js',
'/image.png'
]);
})
);
});这段代码的意思是：
- 监听
install事件，当 Service Workers 安装时触发。 - 使用
caches.open方法打开一个名为my-site-cache的缓存。 - 使用
cache.addAll方法将指定的资源添加到缓存中。
2.3 激活（Activation）：
安装完成后，Service Workers 进入激活阶段。在这个阶段，你可以清理旧的缓存，更新 Service Workers。就像让你的“魔法师”学习新的魔法，淘汰旧的魔法，保持技能的先进性。
self.addEventListener('activate', function(event) {
var cacheWhitelist = ['my-site-cache']; // 白名单：要保留的缓存
event.waitUntil(
caches.keys().then(function(cacheNames) {
return Promise.all(
cacheNames.map(function(cacheName) {
if (cacheWhitelist.indexOf(cacheName) === -1) {
return caches.delete(cacheName); // 删除不在白名单中的缓存
}
})
);
})
);
});这段代码的意思是：
- 监听
activate事件，当 Service Workers 激活时触发。 - 定义一个白名单
cacheWhitelist，包含要保留的缓存名称。 - 遍历所有缓存，删除不在白名单中的缓存。
三、Service Workers 的魔法表演：网络请求拦截
Service Workers 最重要的功能之一就是拦截网络请求，并根据不同的策略选择从缓存还是网络获取资源。就像你的“魔法师”学会了辨别真假，知道什么时候该相信自己的眼睛，什么时候该相信自己的耳朵。
3.1 拦截网络请求：
self.addEventListener('fetch', function(event) {
event.respondWith(
caches.match(event.request)
.then(function(response) {
// Cache hit - return response
if (response) {
return response;
}
// Not in cache - return fetch from network
return fetch(event.request).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 cache to consume it, we need
// to clone it so we have two streams.
var responseToCache = response.clone();
caches.open('my-site-cache')
.then(function(cache) {
cache.put(event.request, responseToCache);
});
return response;
}
);
})
);
});这段代码的意思是：
- 监听
fetch事件，当浏览器发起网络请求时触发。 - 使用
caches.match方法在缓存中查找对应的资源。 - 如果找到，就直接返回缓存的资源；如果没有找到，就向服务器发起请求。
- 如果服务器返回了有效的响应，就将响应添加到缓存中，并返回响应。
3.2 常见的缓存策略：
- Cache First： 优先从缓存中获取资源，如果缓存中没有，再向服务器发起请求。适合静态资源，比如图片、CSS、JavaScript 等。
- Network First： 优先向服务器发起请求，如果请求失败，再从缓存中获取资源。适合动态资源，比如 API 数据等。
- Cache Only： 只从缓存中获取资源，如果缓存中没有，就返回错误。适合离线模式。
- Network Only： 只向服务器发起请求，不使用缓存。
- Stale-While-Revalidate： 先从缓存中获取资源，同时向服务器发起请求，更新缓存。适合对实时性要求不高的资源。
你可以根据不同的场景选择不同的缓存策略，就像一个经验丰富的“魔法师”，知道在不同的情况下使用不同的魔法。
| 缓存策略 | 描述 | 适用场景 |
|---|---|---|
| Cache First | 优先从缓存中获取资源，如果缓存中没有，则从网络获取。 | 静态资源（图片、CSS、JS）、版本更新不频繁的资源 |
| Network First | 优先从网络获取资源，如果网络不可用，则从缓存获取。 | 动态内容、需要最新数据的资源 |
| Cache Only | 只从缓存获取资源，如果缓存中没有，则返回错误。 | 离线应用、不需要更新的内容 |
| Network Only | 只从网络获取资源，不使用缓存。 | 永远需要最新数据的资源、API请求（POST、PUT等） |
| Stale-While-Revalidate | 先返回缓存中的资源，然后异步更新缓存。用户会立即看到缓存中的内容，即使不是最新的，但在后台会更新到最新版本。 | 对实时性要求不高的资源、用户可以容忍短暂的旧版本数据 |
| Cache then Network | 先从缓存返回，同时异步从网络获取数据并更新缓存。 与 Stale-While-Revalidate 类似，但 Cache then Network 保证一定会从网络获取数据，即使缓存中没有。这在需要保证最终一致性的场景下很有用。 | 在首次访问时，用户可以先看到一个默认版本，然后当网络数据返回后，自动更新到最新版本。 例如，一个初始加载非常快的占位符页面，然后加载网络数据填充内容。 |
四、Service Workers 与 PWA：珠联璧合的黄金搭档
Service Workers 是构建 PWA（Progressive Web App）的关键技术之一。PWA 是一种可以像原生 App 一样安装在设备上的 Web 应用，它具有以下特点：
- 可靠性： 即使在离线状态下也能加载，提供基本的应用功能。
- 快速： 响应速度快，用户体验流畅。
- 参与性： 可以添加到桌面，接收推送通知，像原生 App 一样使用。
Service Workers 通过提供离线缓存和网络请求拦截等功能，让 PWA 具有了可靠性和快速性；而通过 Web App Manifest 文件，PWA 可以添加到桌面，像原生 App 一样使用。
4.1 Web App Manifest：PWA 的“身份证”
Web App Manifest 是一个 JSON 文件，用于描述 PWA 的元数据，比如应用名称、图标、启动画面等。就像给你的 PWA 颁发了一个“身份证”，让它可以被浏览器识别并安装到设备上。
{
"name": "My Awesome PWA",
"short_name": "PWA",
"icons": [
{
"src": "/icon-192x192.png",
"sizes": "192x192",
"type": "image/png"
},
{
"src": "/icon-512x512.png",
"sizes": "512x512",
"type": "image/png"
}
],
"start_url": "/index.html",
"display": "standalone",
"background_color": "#fff",
"theme_color": "#fff"
}这段 JSON 代码的意思是：
name：应用的完整名称。short_name：应用的简短名称，用于显示在桌面图标上。icons：应用的图标，可以提供不同尺寸的图标。start_url：应用的启动 URL。display：应用的显示模式，standalone表示以独立窗口运行。background_color：应用的背景颜色。theme_color：应用的主题颜色。
五、Service Workers 的魔法陷阱：避坑指南
虽然 Service Workers 功能强大，但是在使用过程中也需要注意一些问题，避免掉入“魔法陷阱”。
- 缓存更新： 如何有效地更新缓存，避免用户看到旧版本的内容。
- 版本控制： 如何管理 Service Workers 的版本，避免冲突。
- 调试： 如何调试 Service Workers，排查问题。
5.1 缓存更新：
缓存更新是一个非常重要的问题。如果你不及时更新缓存，用户可能会一直看到旧版本的内容。
常见的缓存更新方法有：
- 使用版本号： 在缓存名称中包含版本号，每次更新时更新版本号，强制浏览器更新缓存。
- 使用
Cache-Control头部： 设置Cache-Control头部，控制浏览器的缓存行为。 - 使用
self.skipWaiting()和self.clients.claim()： 强制 Service Workers 更新。
5.2 版本控制：
Service Workers 的版本控制也很重要。如果你不小心部署了一个错误的 Service Workers，可能会导致应用无法正常运行。
建议使用 Git 等版本控制工具管理 Service Workers 代码，并使用 CI/CD 工具自动部署。
5.3 调试：
Service Workers 的调试相对复杂，因为它是运行在浏览器后台的。
可以使用 Chrome DevTools 的 Application 面板查看 Service Workers 的状态、缓存内容、网络请求等信息。
六、总结：Service Workers，让你的 Web 应用更上一层楼！
Service Workers 是一项非常强大的技术，它可以让你的 Web 应用拥有媲美原生 App 的体验。
通过学习 Service Workers 的基本概念、生命周期、缓存策略等知识，你可以轻松地构建 PWA，提升用户体验，让你的 Web 应用更上一层楼！🚀
希望今天的讲解对大家有所帮助。记住，Service Workers 就像一个默默守护你的 Web 应用的“魔法师”，只要你掌握了它的魔法咒语，就能让你的 Web 应用“起死回生”，焕发新的生机！
感谢大家的观看，咱们下期再见！ 👋