Service Workers: Tvorba webových aplikací s přístupem offline-first

V dnešním světě uživatelé očekávají, že webové aplikace budou rychlé, spolehlivé a dostupné, i když je síťové připojení omezené nebo nedostupné. Právě zde přichází na řadu koncept designu „offline-first“. Service workers jsou výkonnou technologií, která vývojářům umožňuje vytvářet webové aplikace, jež bezproblémově fungují i offline, a poskytují tak vynikající uživatelský zážitek.

Co jsou Service Workers?

Service worker je JavaScriptový soubor, který běží na pozadí, odděleně od hlavního vlákna prohlížeče. Funguje jako proxy mezi webovou aplikací a sítí, zachycuje síťové požadavky a spravuje ukládání do mezipaměti. Service workers mohou zpracovávat úkoly jako:

• Ukládání statických zdrojů (HTML, CSS, JavaScript, obrázky) do mezipaměti
• Poskytování obsahu z mezipaměti v offline režimu
• Push notifikace
• Synchronizace na pozadí

Důležité je, že service workers jsou řízeny prohlížečem, nikoli webovou stránkou. To jim umožňuje fungovat, i když uživatel zavře kartu nebo okno prohlížeče.

Proč Offline-First?

Vytváření webové aplikace s přístupem offline-first nabízí řadu výhod:

• Zlepšený výkon: Ukládáním statických zdrojů do mezipaměti a jejich poskytováním přímo z cache service workers výrazně zkracují dobu načítání, což vede k rychlejšímu a citlivějšímu uživatelskému zážitku.
• Zvýšená spolehlivost: I když není síť dostupná, uživatelé mohou stále přistupovat k obsahu uloženému v mezipaměti, což zajišťuje, že aplikace zůstane funkční.
• Větší zapojení uživatelů: Offline funkčnost činí aplikaci užitečnější a dostupnější, což vede ke zvýšení zapojení a udržení uživatelů.
• Snížená spotřeba dat: Ukládáním zdrojů do mezipaměti service workers snižují množství dat, která je třeba stahovat ze sítě, což je zvláště výhodné pro uživatele s omezenými datovými tarify nebo pomalým připojením k internetu v oblastech s méně rozvinutou infrastrukturou. Například v mnoha částech Afriky a Jižní Ameriky mohou být náklady na data významnou překážkou pro uživatele internetu. Design offline-first pomáhá tento problém zmírnit.
• Zlepšené SEO: Vyhledávače upřednostňují webové stránky, které jsou rychlé a spolehlivé, takže vytvoření aplikace s přístupem offline-first může zlepšit vaše hodnocení ve vyhledávačích.

Jak Service Workers fungují

Životní cyklus service workera se skládá z několika fází:

1. Registrace: Service worker je zaregistrován v prohlížeči, přičemž je určen rozsah aplikace, kterou bude ovládat.
2. Instalace: Service worker je nainstalován a během této fáze obvykle ukládá statické zdroje do mezipaměti.
3. Aktivace: Service worker je aktivován a přebírá kontrolu nad webovou aplikací. To může zahrnovat zrušení registrace starých service workerů a vyčištění starých mezipamětí.
4. Nečinnost: Service worker zůstává nečinný a čeká na síťové požadavky nebo jiné události.
5. Zachycení (Fetch): Když je proveden síťový požadavek, service worker ho zachytí a může buď poskytnout obsah z mezipaměti, nebo načíst zdroj ze sítě.

Implementace Offline-First se Service Workers: Průvodce krok za krokem

Zde je základní příklad, jak implementovat offline-first funkcionalitu pomocí service workers:

Krok 1: Registrace Service Workera

Ve vašem hlavním JavaScriptovém souboru (např. `app.js`):

if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js')
    .then(function(registration) {
      console.log('Service Worker zaregistrován s rozsahem:', registration.scope);
    })
    .catch(function(error) {
      console.log('Registrace Service Workera selhala:', error);
    });
}

Tento kód zkontroluje, zda prohlížeč podporuje service workers, a zaregistruje soubor `service-worker.js`. Rozsah definuje, které URL adresy bude service worker ovládat.

Krok 2: Vytvoření souboru Service Workera (service-worker.js)

Vytvořte soubor s názvem `service-worker.js` s následujícím kódem:

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

self.addEventListener('install', function(event) {
  // Provedení kroků instalace
  event.waitUntil(
    caches.open(CACHE_NAME)
      .then(function(cache) {
        console.log('Mezipaměť otevřena');
        return cache.addAll(urlsToCache);
      })
  );
});

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(function(response) {
        // Zásah v mezipaměti - vrátí odpověď
        if (response) {
          return response;
        }

        // DŮLEŽITÉ: Klonujte požadavek.
        // Požadavek je stream a může být spotřebován pouze jednou. Jelikož ho spotřebováváme
        // jednou pro cache a podruhé pro fetch v prohlížeči, musíme odpověď naklonovat.
        var fetchRequest = event.request.clone();

        return fetch(fetchRequest).then(
          function(response) {
            // Zkontrolujte, zda jsme obdrželi platnou odpověď
            if(!response || response.status !== 200 || response.type !== 'basic') {
              return response;
            }

            // DŮLEŽITÉ: Klonujte odpověď.
            // Odpověď je stream a musí být spotřebována pouze jednou.
            var responseToCache = response.clone();

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

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

self.addEventListener('activate', function(event) {

  var cacheWhitelist = [CACHE_NAME];

  event.waitUntil(
    caches.keys().then(function(cacheNames) {
      return Promise.all(
        cacheNames.map(function(cacheName) {
          if (cacheWhitelist.indexOf(cacheName) === -1) {
            return caches.delete(cacheName);
          }
        })
      );
    })
  );
});

Tento kód dělá následující:

• Definuje `CACHE_NAME` a pole `urlsToCache`.
• Během události `install` otevře mezipaměť a přidá do ní zadané URL adresy.
• Během události `fetch` zachycuje síťové požadavky. Pokud je požadovaný zdroj v mezipaměti, vrátí verzi z cache. V opačném případě načte zdroj ze sítě, uloží ho do mezipaměti a vrátí odpověď.
• Během události `activate` odstraňuje staré mezipaměti, aby se udržela jejich spravovatelná velikost.

Krok 3: Otestujte svou offline funkcionalitu

K otestování vaší offline funkcionality můžete použít vývojářské nástroje prohlížeče. V Chromu otevřete DevTools, přejděte na kartu „Application“ a vyberte „Service Workers“. Poté můžete simulovat offline režim zaškrtnutím políčka „Offline“.

Pokročilé techniky Service Workers

Jakmile získáte základní znalosti o service workers, můžete prozkoumat pokročilejší techniky pro vylepšení vaší offline-first aplikace:

Strategie cachování

Existuje několik strategií cachování, které můžete použít v závislosti na typu zdroje a požadavcích vaší aplikace:

• Cache First (Nejdříve mezipaměť): Vždy poskytovat obsah z mezipaměti a ze sítě načítat pouze v případě, že zdroj není v mezipaměti nalezen.
• Network First (Nejdříve síť): Vždy se nejprve pokusit načíst obsah ze sítě a mezipaměť použít pouze jako zálohu.
• Cache then Network (Mezipaměť a poté síť): Okamžitě poskytnout obsah z mezipaměti a poté aktualizovat mezipaměť nejnovější verzí ze sítě. To poskytuje rychlé počáteční načtení a zajišťuje, že uživatel má (nakonec) vždy nejaktuálnější obsah.
• Stale-while-revalidate (Zastaralé při revalidaci): Podobné jako Cache then Network, ale aktualizuje mezipaměť na pozadí, aniž by blokovalo počáteční načítání.
• Network Only (Pouze síť): Nutí aplikaci vždy načítat obsah ze sítě.
• Cache Only (Pouze mezipaměť): Nutí aplikaci používat pouze obsah uložený v mezipaměti.

Výběr správné strategie cachování závisí na konkrétním zdroji a požadavcích vaší aplikace. Například statické zdroje jako obrázky a CSS soubory je často nejlepší poskytovat pomocí strategie Cache First, zatímco dynamický obsah může těžit ze strategie Network First nebo Cache then Network.

Synchronizace na pozadí

Synchronizace na pozadí vám umožňuje odložit úlohy, dokud uživatel nemá stabilní síťové připojení. To je užitečné pro úkoly, jako je odesílání formulářů nebo nahrávání souborů. Například uživatel v odlehlé oblasti Indonésie může vyplnit formulář, když je offline. Service worker pak může počkat, dokud není k dispozici připojení, a teprve poté data odeslat.

Push notifikace

Service workers lze použít k odesílání push notifikací uživatelům, i když aplikace není otevřená. To lze využít k opětovnému zapojení uživatelů a poskytování včasných aktualizací. Představte si zpravodajskou aplikaci, která poskytuje upozornění na nejnovější zprávy uživatelům v reálném čase bez ohledu na to, zda je aplikace aktivně spuštěna.

Workbox

Workbox je soubor JavaScriptových knihoven, které usnadňují tvorbu service workerů. Poskytuje abstrakce pro běžné úkoly, jako je cachování, směrování a synchronizace na pozadí. Použití Workboxu může zjednodušit kód vašeho service workera a učinit ho lépe udržitelným. Mnoho společností nyní používá Workbox jako standardní součást při vývoji PWA a offline-first aplikací.

Zásady pro globální publikum

Při tvorbě offline-first webových aplikací pro globální publikum je důležité zvážit následující faktory:

• Proměnlivé podmínky sítě: Síťové připojení se může v různých regionech výrazně lišit. Někteří uživatelé mohou mít přístup k vysokorychlostnímu internetu, zatímco jiní se mohou spoléhat na pomalé nebo přerušované připojení. Navrhněte svou aplikaci tak, aby elegantně zvládala různé síťové podmínky.
• Náklady na data: Náklady na data mohou být v některých částech světa významnou překážkou pro uživatele internetu. Minimalizujte spotřebu dat agresivním cachováním zdrojů a optimalizací obrázků.
• Jazyková podpora: Zajistěte, aby vaše aplikace podporovala více jazyků a aby uživatelé měli přístup k obsahu ve svém preferovaném jazyce, i když jsou offline. Ukládejte lokalizovaný obsah do mezipaměti a poskytujte jej na základě jazykového nastavení uživatele.
• Přístupnost: Ujistěte se, že je vaše webová aplikace přístupná uživatelům se zdravotním postižením bez ohledu na jejich síťové připojení. Dodržujte osvědčené postupy v oblasti přístupnosti a testujte svou aplikaci s asistenčními technologiemi.
• Aktualizace obsahu: Naplánujte, jak efektivně zpracovávat aktualizace obsahu. Strategie jako `stale-while-revalidate` mohou uživatelům poskytnout rychlý počáteční zážitek a zároveň zajistit, že nakonec uvidí nejnovější obsah. Zvažte použití verzování pro cachované zdroje, aby aktualizace probíhaly hladce.
• Omezení Local Storage: Zatímco local storage je užitečné pro malá množství dat, service workers mají přístup k Cache API, které umožňuje ukládání větších souborů a složitějších datových struktur, což je pro offline zážitky klíčové.

Příklady Offline-First aplikací

Několik populárních webových aplikací úspěšně implementovalo offline-first funkcionalitu pomocí service workers:

• Google Maps: Umožňuje uživatelům stahovat mapy pro offline použití, což jim umožňuje navigovat i bez připojení k internetu.
• Dokumenty Google: Umožňují uživatelům vytvářet a upravovat dokumenty offline a synchronizovat změny, jakmile je k dispozici síťové připojení.
• Starbucks: Umožňuje uživatelům procházet menu, zadávat objednávky a spravovat svůj věrnostní účet offline.
• AliExpress: Umožňuje uživatelům procházet produkty, přidávat položky do košíku a prohlížet detaily objednávky offline.
• Wikipedia: Nabízí offline přístup k článkům a obsahu, čímž zpřístupňuje znalosti i bez internetu.

Závěr

Service workers jsou mocným nástrojem pro tvorbu offline-first webových aplikací, které jsou rychlé, spolehlivé a poutavé. Ukládáním zdrojů do mezipaměti, zachycováním síťových požadavků a zpracováním úloh na pozadí mohou service workers poskytnout vynikající uživatelský zážitek, i když je síťové připojení omezené nebo nedostupné. Jelikož přístup k síti zůstává po celém světě nekonzistentní, zaměření na design offline-first je klíčové pro zajištění rovného přístupu k informacím a službám na webu.

Dodržováním kroků uvedených v tomto průvodci a zvážením výše zmíněných faktorů můžete vytvářet webové aplikace, které bezproblémově fungují offline a poskytují skvělý zážitek uživatelům po celém světě. Využijte sílu service workers a budujte budoucnost webu – budoucnost, kde je web přístupný pro každého, všude, bez ohledu na jeho síťové připojení.