Service Worker 实践与原理

Service Worker

在2014年，W3C公布了service worker的草案，service worker提供了很多新的能力，使得web app拥有与native app相同的离线体验、消息推送体验。 service worker是一段脚本，与web worker一样，也是在后台运行。作为一个独立的线程，运行环境与普通脚本不同，所以不能直接参与web交互行为。native app可以做到离线使用、消息推送、后台自动更新，service worker的出现是正是为了使得web app也可以具有类似的能力。

service worker 可以：

后台消息传递 网络代理，转发请求，伪造响应 离线缓存 消息推送 … … 本文以资源缓存为例，说明一下service worker是如何工作的。

上图是service worker生命周期，出处http://www.html5rocks.com/en/tutorials/service-worker/introduction/

图中可以看到，一个service worker要经历以下过程：

1. 安装

2. 激活

• 激活成功之后，打开chrome://inspect/#service-workers可以查看到当前运行的service worker

3. 监听

• 监听fetch和message事件，下面两种事件会进行简要描述

4. 销毁

• 是否销毁由浏览器决定，如果一个service worker长期不使用或者机器内存有限，则可能会销毁这个worker;

fetch事件

在页面发起http请求时，service worker可以通过fetch事件拦截请求，并且给出自己的响应。 w3c提供了一个新的fetch api，用于取代XMLHttpRequest，与XMLHttpRequest最大不同有两点：

1. fetch()方法返回的是Promise对象，通过then方法进行连续调用，减少嵌套。ES6的Promise在成为标准之后，会越来越方便开发人员。

2. 提供了Request、Response对象，如果做过后端开发，对Request、Response应该比较熟悉。前端要发起请求可以通过url发起，也可以使用Request对象发起，而且Request可以复用。但是Response用在哪里呢？在service worker出现之前，前端确实不会自己给自己发消息，但是有了service worker，就可以在拦截请求之后根据需要发回自己的响应，对页面而言，这个普通的请求结果并没有区别，这是Response的一处应用。

下面是在http://www.sitepoint.com/introduction-to-the-fetch-api/中，作者利用fetch api通过fliker的公开api获取图片的例子，注释中详细解释了每一步的作用：

 1 /* 由于是get请求，直接把参数作为query string传递了 */
 2 var URL = 'https://api.flickr.com/services/rest/?method=flickr.photos.search&api_key=your_api_key&format=json&nojsoncallback=1&tags=penguins';
 3 
 4 function fetchDemo() {
 5   // fetch(url, option)支持两个参数，option中可以设置header、body、method信息
 6   fetch(URL).then(function(response) {
 7     // 通过promise 对象获得相应内容，并且将响应内容按照json格式转成对象，json()方法调用之后返回的依然是promise对象
 8     // 也可以把内容转化成arraybuffer、blob对象
 9     return response.json();
10   }).then(function(json) {
11     // 渲染页面
12     insertPhotos(json);
13   });
14 }
15 
16 fetchDemo();

fetch api与XMLHttpRequest相比，更加简洁，并且提供的功能更全面，资源获取方式比ajax更优雅。兼容性方面：chrome 42开始支持，对于旧浏览器，可以通过官方维护的polyfill支持。

message事件

页面和serviceWorker之间可以通过posetMessage()方法发送消息，发送的消息可以通过message事件接收到。

这是一个双向的过程，页面可以发消息给service worker，service worker也可以发送消息给页面，由于这个特性，可以将service worker作为中间纽带，使得一个域名或者子域名下的多个页面可以自由通信。

利用 Service Worker 缓存文件

• 首先注册sw.js 文件

1 if (navigator.serviceWorker) {
2     navigator.serviceWorker.register('service-worker.js').then(function(registration) {
3         console.log('service worker 注册成功');
4     }).catch(function (err) {
5         console.log('servcie worker 注册失败')
6     });
7 }

在上述代码中，注册了service-worker.js作为当前路径下的service worker。由于service worker的权限很高，所有的代码都需要是安全可靠的，所以只有https站点才可以使用service worker，当然localhost是一个特例。 注册完毕，现在开始写service-worker.js代码。

根据前面的生命周期图，在一个新的service worker被注册以后，首先会触发install事件，在service-workder.js中，可以通过监听install事件进行一些初始化工作，或者什么也不做。 因为我们是要缓存离线文件，所以可以在install事件中开始缓存，但是只是将文件加到caches缓存中，真正想让浏览器使用缓存文件需要在fetch事件中拦截。

• 添加缓存

 1 var cacheFiles = [
 2     'about.js',
 3     'blog.js'
 4 ];
 5 self.addEventListener('install', function (evt) {
 6     evt.waitUntil(
 7         caches.open('my-test-cahce-v1').then(function (cache) {
 8             return cache.addAll(cacheFiles);
 9         })
10     );
11 });

这里首先定义了需要缓存的文件数组cacheFile，然后在install事件中，缓存这些文件。 evt是一个InstallEvent对象,继承自ExtendableEvent，其中的waitUntil()方法接收一个promise对象，直到这个promise对象成功resolve之后，才会继续运行service-worker.js。 caches是一个CacheStorage对象，使用open()方法打开一个缓存，缓存通过名称进行区分。 获得cache实例之后，调用addAll()方法缓存文件。

• 浏览器使用缓存 拦截fetch事件

 1 // 缓存图片
 2 self.addEventListener('fetch', function (evt) {
 3     evt.respondWith(
 4         caches.match(evt.request).then(function(response) {
 5             if (response) {
 6                 return response;
 7             }
 8             var request = evt.request.clone();
 9             return fetch(request).then(function (response) {
10                 if (!response && response.status !== 200 && !response.headers.get('Content-type').match(/image/)) {
11                     return response;
12                 }
13                 var responseClone = response.clone();
14                 caches.open('my-test-cache-v1').then(function (cache) {
15                     cache.put(evt.request, responseClone);
16                 });
17                 return response;
18             });
19         })
20     )
21 });

通过监听fetch事件，service worker可以返回自己的响应。

首先检缓存中是否已经缓存了这个请求，如果有，就直接返回响应，就减少了一次网络请求。否则由service workder发起请求，这时的service workder起到了一个中间代理的作用。

service worker请求的过程通过fetch api完成，得到response对象以后进行过滤，查看是否是图片文件，如果不是，就直接返回请求，不会缓存。

如果是图片，要先复制一份response，原因是request或者response对象属于stream，只能使用一次，之后一份存入缓存，另一份发送给页面。 这就是service worker的强大之处：拦截请求，伪造响应。fetch api在这里也起到了很大的作用。

service worker的更新很简单，只要service-worker.js的文件内容有更新，就会使用新的脚本。但是有一点要注意：旧缓存文件的清除、新文件的缓存要在activate事件中进行，因为可能旧的页面还在使用之前的缓存文件，清除之后会失去作用。

Service worker 出现的问题

1 运行时间

• service worker并不是一直在后台运行的。在页面关闭后，浏览器可以继续保持service worker运行，也可以关闭service worker，这取决与浏览器自己的行为。 所以尽量避免在service worker 中使用全局变量。可能会造成结果不准确。

2 权限太大

• 当service worker监听fetch事件以后，对应的请求都会经过service worker。通过chrome的network工具，可以看到此类请求会标注：from service worker。如果service worker中出现了问题，会导致所有请求失败，包括普通的html文件。所以service worker的代码质量、容错性一定要很好才能保证web app正常运行。