创建一个离线优先，数据驱动的渐进式 Web 应用程序

原文地址：Build an offline-first, data-driven PWA
译文出自：夜色镇歌的个人博客

概述

在本文中，您将学习如何使用 Workbox 和 IndexedDB 创建离线优先、数据驱动的渐进式Web应用程序（PWA）。在离线的情况下也可以使用后台同步功能将应用程序与服务器同步。

将会学习到

• 如何使用 Workbox 缓存应用程序
• 如何使用 IndexedDB 存储数据
• 如何在用户脱机时从 IndexedDB 中检索和显示数据
• 脱机时如何保存数据
• 如何在脱机时使用后台同步更新应用程序

应该了解的

• HTML, CSS, 和 JavaScript
• ES2015 Promises
• 如何使用命令行
• 熟悉一下 Workbox
• 熟悉一下 Gulp
• 熟悉一下 IndexedDB

需具备的条件

• 拥有 terminal/shell 访问权限的电脑
• Chrome 52 或更高版本
• 编辑器
• Nodejs 和 npm

设置

如果你没有安装 Nodejs 需要安装一下

之后通过下面的方式 clone 快速启动仓库

git clone https://github.com/googlecodelabs/workbox-indexeddb.git

或者直接下载 压缩包

安装依赖并启动服务

到下载好的 git 仓库目录中，转到 project 文件夹

cd workbox-indexeddb/project/

然后安装依赖并启动服务

npm install
npm start

说明

这个步骤中会根据 package.json 定义的依赖并安装，打开 package.json 文件查看，有很多依赖，大部分是开发环境需要的（你可以忽略），主要的依赖是：

• workbox-sw Workbox
• workbox-background-sync 是 Workbox 用来后台同步的，稍后会提到
• gulp 和 workbox-build 是构建工具

npm start 会构建并输出到 build 文件夹，启动 dev server，并且会开启一个 gulp watch 任务。gulp watch 会监听文件的修改自动构建。concurrently 可以同时跑 gulp 和 dev server

打开应用

打开 Chrome 并且跳转到 localhost:8081 你会看到一个事件列表的控制台，在弹出的权限确认菜单中点击允许

我们使用通知系统来告知用户 app 的后台同步已经更新，试着测试一下页面底部的添加功能

说明

这个小项目的目标是离线保存用户的事件日历。你可以查看一下 app/js/main.js 文件的 loadContentNetworkFirst 方法当前是怎么工作的，首先会请求 server，成功则更新页面，失败会在控制台打印一个信息，目前脱机是无法使用的，接下来我们添加一些方法使它脱机可用。

缓存 app shell

编写 service worker

要想脱机工作，就需要 server worker，现在写一个。

把下面的代码添加到 app/src/sw.js

importScripts('workbox-sw.dev.v2.0.0.js');
importScripts('workbox-background-sync.dev.v2.0.0.js');

const workboxSW = new WorkboxSW();
workboxSW.precache([]);

说明

在开头我们引入了 workbox-sw 和 workbox-background-sync

• workbox-sw 包含了 precache 和向 service worker 添加路由的方法
• workbox-background-sync 是在 service worker 中后台同步的库，稍后会提到

precache 方法接收一个文件列表的数组，先用一个空的，下一步我们会用 workbox-build 去计算出这个数组的结果。

构建 service worker

推荐使用 Workbox 的构建模块，比如 workbox-build

把下面的代码添加进 project/gulpfile.js

gulp.task('build-sw', () => {
  return wbBuild.injectManifest({
    swSrc: 'app/src/sw.js',
    swDest: 'build/service-worker.js',
    globDirectory: 'build',
    staticFileGlobs: [
      'style/main.css',
      'index.html',
      'js/idb-promised.js',
      'js/main.js',
      'images/**/*.*',
      'manifest.json'
    ],
    templatedUrls: {
      '/': ['index.html']
    }
  }).catch((err) => {
    console.log('[ERROR] This happened: ' + err);
  });
});

现在取消一些注释：

gulpfile.js:

// uncomment the line below:
const wbBuild = require('workbox-build');

// ...

gulp.task('default', ['clean'], cb => {
  runSequence(
    'copy',
    // uncomment the line below:
    'build-sw',
    cb
  );
});

保存修改，因为修改了 gulp，我们得重新跑一下，Ctrl + C 退出当前的进程，重新运行 npm start，会看到 service worker 的文件被生成在了 build/service-worker.js

取消 app/index.html 中 service worker 注册代码的注释

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('service-worker.js')
    .then(function(registration) {
      console.log('Service Worker registration successful with scope: ',
      registration.scope);
    })
    .catch(function(err) {
      console.log('Service Worker registration failed: ', err);
    });
}

保存修改，刷新浏览器 service worker 就会被安装。Ctrl + C 关闭 dev server，再返回到浏览器中刷新页面，已经可以脱机运行了！

说明

在这一步中，workbox-build 和 build-sw 任务被合并到我们的 gulp 文件中，我们的构建过程是使用 workbox-build 库来从 swSrc(app/src/sw.js) 中生成 service work 到 swDest(build/service-worker.js)，来自 globDirectory(build) 的 staticFileGlobs 文件被注入到 build/service-worker.js 以供 precache 调用，还有每个文件的修订哈希。templatedUrls 选项告诉 Workbox 我们的站点以 index.html 的内容响应请求。

顺便贴一个 injectManifest 的链接

安装生成好的 service worker 缓存 app shell 的资源文件，Workbox 会自动去：

• 为缓存资源设置缓存优先策略，允许应用程序离线加载
• service work 更新时，使用修订哈希来更新缓存的文件

创建 IndexedDB 数据库

目前为止还不能离线加载数据，我们接下来创建一个 IndexDB 来保存程序的数据，数据库命名为 dashboardr

添加下面代码到 app/js/main.js

function createIndexedDB() {
  if (!('indexedDB' in window)) {return null;}
  return idb.open('dashboardr', 1, function(upgradeDb) {
    if (!upgradeDb.objectStoreNames.contains('events')) {
      const eventsOS = upgradeDb.createObjectStore('events', {keyPath: 'id'});
    }
  })
}

取消调用 createIndexedDB 的注释：

const dbPromise = createIndexedDB();

保存文件，重启 server：

npm start

回到浏览器刷新页面，激活 skipWaiting 并再次刷新页面，在 Chrome 中，你可以在开发者工具中的 Application 面板中选择 Service Workers 点击 skipWaiting，之后使用 开发者工具 检查数据库是否存在。在 Chrome 中你可以在 Application 面板中点击 IndexedDB 选择 dashboardr 查看 events 对象是否存在。

注意：开发者工具的 IndexedDB UI 可能不会准确的反应你数据库的情况，在 Chrome 中你可以刷新数据库查看，或者重新打开开发者工具

说明

在上面的代码中，我们创建了一个 dashboardr 数据库，并把他的版本号设置为 1 ，然后检查 events 对象是否存在，这个检查是为了避免潜在的错误，我们还给 event 提供了一个唯一的 key path id。

由于我们修改了 app/main.js 文件，gulp 的 watch 任务会自动构建，Workbox 会自动更新修订哈希，然后智能更新缓存中的 main.js。

保存数据到 IndexedDB 中

现在我们保存数据到刚创建的数据库 dashboardr 中的 event 对象中。

function saveEventDataLocally(events) {
  if (!('indexedDB' in window)) {return null;}
  return dbPromise.then(db => {
    const tx = db.transaction('events', 'readwrite');
    const store = tx.objectStore('events');
    return Promise.all(events.map(event => store.put(event)))
    .catch(() => {
      tx.abort();
      throw Error('Events were not added to the store');
    });
  });
}

然后更新 loadContentNetworkFirst 方法，现在这是完整的方法：

function loadContentNetworkFirst() {
  getServerData()
  .then(dataFromNetwork => {
    updateUI(dataFromNetwork);
    saveEventDataLocally(dataFromNetwork)
    .then(() => {
      setLastUpdated(new Date());
      messageDataSaved();
    }).catch(err => {
      messageSaveError(); 
      console.warn(err);
    });
  }).catch(err => { // if we can't connect to the server...
    console.log('Network requests have failed, this is expected if offline');
  });
}

取消注释 addAndPostEvent 中的 saveEventDataLocally 调用

function addAndPostEvent() {
  // ...
  saveEventDataLocally([data]);
  // ...
}

保存文件，刷新页面重新激活 service worker。再次刷新页面，检查一下来自网络的数据是否被保存到 events 中去（你可能需要刷新一下开发者工具中的 IndexedDB）

说明

saveEventDataLocally 接收一个数组并一条条的保存到 IndexedDB 数据库中，我们把 store.put 写在了 Promise.all 中，这样如果某一条更新出错我们就可以终止事务。

loadContentNetworkFirst 方法中，一旦收到来自服务器的数据，就会更新 IndexedDB 和页面。然后，数据成功保存时，将存储时间戳，并通知用户数据可供离线使用。

在addAndPostEvent 中调用 saveEventDataLocally 方法保证了添加新的 event 时本地会存有最新的数据。

从 IndexedDB 中获取数据

离线的时候，我们就要查询本地缓存的数据。

添加下面的代码到 app/js/main.js 中：

function getLocalEventData() {
  if (!('indexedDB' in window)) {return null;}
  return dbPromise.then(db => {
    const tx = db.transaction('events', 'readonly');
    const store = tx.objectStore('events');
    return store.getAll();
  });
}

然后更新 loadContentNetworkFirst 方法，完整的方法如下：

function loadContentNetworkFirst() {
  getServerData()
  .then(dataFromNetwork => {
    updateUI(dataFromNetwork);
    saveEventDataLocally(dataFromNetwork)
    .then(() => {
      setLastUpdated(new Date());
      messageDataSaved();
    }).catch(err => {
      messageSaveError();
      console.warn(err);
    });
  }).catch(err => {
    console.log('Network requests have failed, this is expected if offline');
    getLocalEventData()
    .then(offlineData => {
      if (!offlineData.length) {
        messageNoData();
      } else {
        messageOffline();
        updateUI(offlineData); 
      }
    });
  });
}

保存文件，刷新浏览器激活更新的 service worker，现在 Ctrl + C 关闭 dev server，返回到浏览器中刷新页面，现在 app 和数据都可以离线加载了！

说明

loadContentNetworkFirst 被调用的时候如果没有网络连接，getServerData 会被 reject，之后便会进入到 catch 中去，然后 getLocalEventData 会调用本地缓存的数据。有网络连接的话会正常的请求 server 并且 updateUI

使用 workbox-background-sync

我们的 app 已经可以离线保存和浏览数据，现在我们来用 workbox-background-sync 把离线状态下保存的数据同步到服务端去。

把下面的的代码添加到 app/src/sw.js

let bgQueue = new workbox.backgroundSync.QueuePlugin({
  callbacks: {
    replayDidSucceed: async(hash, res) => {
      self.registration.showNotification('Background sync demo', {
        body: 'Events have been updated!'
      });
    }
  }
});

workboxSW.router.registerRoute('/api/add',
  workboxSW.strategies.networkOnly({plugins: [bgQueue]}), 'POST'
);

保存，现在转到命令行：

npm run start

刷新浏览器，激活更新的 service worker

Ctrl + C 把 app 变为离线状态，添加一个 event 确认请求 /api/add 已经被添加进 bgQueueSyncDB 的 QueueStore 对象。

说明

当用户试图在离线情况下添加 event 的时候，workbox-background-sync 会把失败的请求保存为一个离线队列，当用户重新联网 backgroundSync 会重新发送这些请求，甚至都不需要用户打开 app！但是，从联网到重新发请求的这个过程大概需要 5 分钟，下一节我们将会介绍如何在 app 中立即发送这些请求。

重发请求

因为重发请求会有延迟，所以用户可能回到 app 之后还没有同步数据，所以我们在用户联网的时候立即发送这些请求。

把下面的代码添加到 app/src/sw.js

workboxSW.router.registerRoute('/api/getAll', () => {
  return bgQueue.replayRequests().then(() => {
    return fetch('/api/getAll');
  }).catch(err => {
    return err;
  });
});

只要用户请求服务端数据（加载或刷新页面时），该路由就会 replay 排队的请求，然后返回最新的服务端数据。这很好，但是用户还是得刷新页面去重新获取数据，我们还有更好的做法。

把下面的代码添加进 app/js/main.js

window.addEventListener('online', () => {
  container.innerHTML = '';
  loadContentNetworkFirst();
});

重启 server

npm start

刷新浏览器激活新的 service worker，并再次刷新页面。

Ctrl + C 把 app 变为离线状态

添加一条 event

重启 server

npm start

这时你应该能立即收到一条数据更新的通知，检查 server-data/events.json 中的数据是否已经更新。

说明

页面加载的时候会请求 /api/getAll，我们拦截了这个请求，之后主要做了两件事：

• 同步本地的离线数据
• 重新请求 /api/getAll

也就是在重新获取服务端的数据之前先同步

注意：本例中的网络请求设计的非常简单，实际情况下你可能需要考虑更多因素去减少请求的数量。

添加删除功能

下面的时间就交给你了，添加一个删除的功能，记得删除 IndexedDB 中的数据。