[译] 关于渐进式 Web 应用，你应该知道的一切

尼耳多
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原文链接： www.zcfy.cc

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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：tutorialzine.github.io/pwa-photobo…。

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 和内容。

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。

7_discoverable_

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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