سرویس ورکر فرانت‌اند: کش پیشرفته و همگام‌سازی پس‌زمینه

سرویس ورکرها با ارائه قابلیت‌های مشابه برنامه‌های بومی به مرورگر، انقلابی در توسعه وب ایجاد کرده‌اند. آن‌ها به عنوان یک پروکسی شبکه قابل برنامه‌ریزی عمل می‌کنند، درخواست‌های شبکه را رهگیری می‌کنند و به شما امکان می‌دهند کش و رفتار آفلاین را کنترل کنید. این پست به بررسی تکنیک‌های پیشرفته سرویس ورکر، با تمرکز بر استراتژی‌های پیچیده کش و همگام‌سازی پس‌زمینه قابل اعتماد می‌پردازد و شما را برای ساخت برنامه‌های وب قوی و پربازده برای مخاطبان جهانی مجهز می‌کند.

درک مبانی: یک مرور سریع

قبل از پرداختن به مفاهیم پیشرفته، بیایید به طور خلاصه اصول اولیه را مرور کنیم:

• ثبت‌نام: اولین قدم، ثبت سرویس ورکر در فایل اصلی جاوا اسکریپت شما است.
• نصب: در طول نصب، معمولاً دارایی‌های ضروری مانند فایل‌های HTML، CSS و جاوا اسکریپت را از قبل کش می‌کنید.
• فعال‌سازی: پس از نصب، سرویس ورکر فعال می‌شود و کنترل صفحه را در دست می‌گیرد.
• رهگیری: سرویس ورکر درخواست‌های شبکه را با استفاده از رویداد fetch رهگیری می‌کند.
• کش: می‌توانید پاسخ‌ها به درخواست‌ها را با استفاده از Cache API کش کنید.

برای درک عمیق‌تر، به مستندات رسمی Mozilla Developer Network (MDN) و کتابخانه Workbox گوگل مراجعه کنید.

استراتژی‌های کش پیشرفته

کش موثر برای ارائه یک تجربه کاربری روان و پربازده، به ویژه در مناطقی با اتصال شبکه غیرقابل اعتماد، بسیار مهم است. در اینجا چند استراتژی کش پیشرفته آورده شده است:

1. ابتدا کش، سپس بازگشت به شبکه

این استراتژی کش را در اولویت قرار می‌دهد. اگر منبع درخواست شده در کش موجود باشد، بلافاصله ارائه می‌شود. در غیر این صورت، سرویس ورکر منبع را از شبکه دریافت می‌کند و آن را برای استفاده‌های بعدی کش می‌کند. این برای دارایی‌های استاتیک که به ندرت تغییر می‌کنند، مطلوب است.

مثال:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(response => {
        return response || fetch(event.request).then(fetchResponse => {
          return caches.open('dynamic-cache')
            .then(cache => {
              cache.put(event.request.url, fetchResponse.clone());
              return fetchResponse;
            })
        });
      })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

2. ابتدا شبکه، سپس بازگشت به کش

این استراتژی شبکه را در اولویت قرار می‌دهد. سرویس ورکر ابتدا تلاش می‌کند منبع را از شبکه دریافت کند. اگر شبکه در دسترس نباشد یا درخواست با شکست مواجه شود، به کش باز می‌گردد. این برای منابعی که اغلب به روز می‌شوند و می‌خواهید اطمینان حاصل کنید که کاربران همیشه جدیدترین نسخه را در هنگام اتصال دارند، مناسب است.

مثال:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    fetch(event.request)
      .then(response => {
        return caches.open('dynamic-cache')
          .then(cache => {
            cache.put(event.request.url, response.clone());
            return response;
          })
      })
      .catch(err => {
        return caches.match(event.request);
      })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

3. کش، سپس شبکه

این استراتژی بلافاصله محتوا را از کش ارائه می‌دهد، در حالی که همزمان کش را در پس‌زمینه با آخرین نسخه از شبکه به روز می‌کند. این یک بارگذاری اولیه سریع را فراهم می‌کند و اطمینان می‌دهد که کش همیشه به روز است. با این حال، ممکن است کاربر در ابتدا محتوای کمی قدیمی را ببیند.

مثال:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(cachedResponse => {
        // Update the cache in the background
        const fetchPromise = fetch(event.request).then(networkResponse => {
          caches.open('dynamic-cache').then(cache => {
            cache.put(event.request.url, networkResponse.clone());
            return networkResponse;
          });
        });
        // Return the cached response if available, otherwise wait for the network.
        return cachedResponse || fetchPromise;
      })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

4. کهنه در حین اعتبارسنجی مجدد

مشابه کش، سپس شبکه، این استراتژی بلافاصله محتوا را از کش ارائه می‌دهد در حالی که کش را در پس‌زمینه به روز می‌کند. اغلب به دلیل کاهش تاخیر درک شده، برتر در نظر گرفته می‌شود. برای منابعی که نشان دادن داده‌های کمی قدیمی در ازای سرعت قابل قبول است، مناسب است.

5. فقط شبکه

این استراتژی سرویس ورکر را مجبور می‌کند همیشه منبع را از شبکه دریافت کند. برای منابعی که هرگز نباید کش شوند، مانند پیکسل‌های ردیابی یا نقاط پایانی API که به داده‌های بی‌درنگ نیاز دارند، مفید است.

6. فقط کش

این استراتژی سرویس ورکر را مجبور می‌کند فقط از کش استفاده کند. اگر منبع در کش یافت نشود، درخواست با شکست مواجه می‌شود. این می‌تواند در سناریوهای بسیار خاص یا هنگام برخورد با منابع شناخته شده فقط آفلاین مفید باشد.

7. کش پویا با انقضای مبتنی بر زمان

برای جلوگیری از رشد نامحدود کش، می‌توانید انقضای مبتنی بر زمان را برای منابع کش شده پیاده‌سازی کنید. این شامل ذخیره مهر زمانی از زمانی است که یک منبع کش شده است و حذف دوره‌ای منابعی که از سن معینی فراتر رفته‌اند.

مثال (مفهومی):

            // Pseudo-code
function cacheWithExpiration(request, cacheName, maxAge) {
  caches.match(request).then(response => {
    if (response) {
      // Check if the cached response is still valid based on its timestamp
      if (isExpired(response, maxAge)) {
        // Fetch from the network and update the cache
        fetchAndCache(request, cacheName);
      } else {
        return response;
      }
    } else {
      // Fetch from the network and cache
      fetchAndCache(request, cacheName);
    }
  });
}

function fetchAndCache(request, cacheName) {
  fetch(request).then(networkResponse => {
    caches.open(cacheName).then(cache => {
      cache.put(request.url, networkResponse.clone());
      // Store the timestamp with the cached response (e.g., using IndexedDB)
      storeTimestamp(request.url, Date.now());
      return networkResponse;
    });
  });
}
            

              
                Copy
              
            
          

8. استفاده از Workbox برای استراتژی‌های کش

کتابخانه Workbox گوگل توسعه سرویس ورکر را به طور قابل توجهی ساده می‌کند و ماژول‌های از پیش ساخته شده‌ای را برای کارهای رایج مانند کش فراهم می‌کند. این استراتژی‌های مختلف کش را ارائه می‌دهد که می‌توانید به راحتی پیکربندی کنید. Workbox همچنین سناریوهای پیچیده مانند باطل کردن کش و نسخه‌سازی را مدیریت می‌کند.

مثال (با استفاده از استراتژی CacheFirst Workbox):

            import { registerRoute } from 'workbox-routing';
import { CacheFirst } from 'workbox-strategies';

registerRoute(
  '/images/.*\.jpg/',
  new CacheFirst({
    cacheName: 'image-cache',
    plugins: [
      new workbox.expiration.ExpirationPlugin({
        maxEntries: 60,
        maxAgeSeconds: 30 * 24 * 60 * 60, // 30 Days
      }),
    ],
  })
);
            

              
                Copy
              
            
          

همگام‌سازی پس‌زمینه

همگام‌سازی پس‌زمینه به برنامه وب شما اجازه می‌دهد تا وظایف را تا زمانی که کاربر اتصال اینترنتی پایداری داشته باشد، به تعویق بیندازد. این به ویژه برای اقداماتی مانند ارسال فرم‌ها، ارسال پیام‌ها یا آپلود فایل‌ها مفید است. این اطمینان می‌دهد که این اقدامات حتی اگر کاربر آفلاین باشد یا اتصال متناوب داشته باشد، تکمیل می‌شوند.

نحوه کار همگام‌سازی پس‌زمینه

1. ثبت‌نام: برنامه وب یک رویداد همگام‌سازی پس‌زمینه را با سرویس ورکر ثبت می‌کند.
2. اقدام آفلاین: هنگامی که کاربر اقدامی را انجام می‌دهد که نیاز به همگام‌سازی دارد، برنامه داده‌ها را به صورت محلی ذخیره می‌کند (به عنوان مثال، در IndexedDB).
3. راه‌اندازی رویداد: سرویس ورکر به رویداد sync گوش می‌دهد.
4. همگام‌سازی: هنگامی که کاربر اتصال خود را بازیابی می‌کند، مرورگر رویداد sync را در سرویس ورکر راه‌اندازی می‌کند.
5. بازیابی داده: سرویس ورکر داده‌های ذخیره شده را بازیابی می‌کند و تلاش می‌کند تا آن را با سرور همگام‌سازی کند.
6. تأیید: پس از همگام‌سازی موفقیت‌آمیز، داده‌های محلی حذف می‌شوند.

مثال: پیاده‌سازی ارسال فرم پس‌زمینه

بیایید سناریویی را در نظر بگیریم که کاربر در حالت آفلاین فرمی را پر می‌کند.

1. ذخیره داده‌های فرم: هنگامی که کاربر فرم را ارسال می‌کند، داده‌های فرم را در IndexedDB ذخیره کنید.

            // In your main JavaScript file
async function submitFormOffline(formData) {
  try {
    const db = await openDatabase(); // Assumes you have a function to open your IndexedDB database
    const tx = db.transaction('formSubmissions', 'readwrite');
    const store = tx.objectStore('formSubmissions');
    await store.add(formData);
    await tx.done;
    // Register background sync event
    navigator.serviceWorker.ready.then(registration => {
      return registration.sync.register('form-submission');
    });
    console.log('Form data saved for background submission.');
  } catch (error) {
    console.error('Error saving form data for background submission:', error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

2. ثبت رویداد همگام‌سازی: رویداد همگام‌سازی را با یک تگ منحصر به فرد (به عنوان مثال، 'form-submission') ثبت کنید.

            // Inside your service worker
self.addEventListener('sync', event => {
  if (event.tag === 'form-submission') {
    event.waitUntil(
      processFormSubmissions()
    );
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

3. پردازش ارسال فرم: تابع processFormSubmissions داده‌های فرم ذخیره شده را از IndexedDB بازیابی می‌کند و تلاش می‌کند تا آن را به سرور ارسال کند.

            // Inside your service worker
async function processFormSubmissions() {
  try {
    const db = await openDatabase();
    const tx = db.transaction('formSubmissions', 'readwrite');
    const store = tx.objectStore('formSubmissions');
    let cursor = await store.openCursor();

    while (cursor) {
      const formData = cursor.value;
      const key = cursor.key;
      try {
        const response = await fetch('/api/submit-form', {
          method: 'POST',
          headers: {
            'Content-Type': 'application/json'
          },
          body: JSON.stringify(formData)
        });
        if (response.ok) {
          // Remove submitted form data from IndexedDB
          await store.delete(key);
        }
      } catch (error) {
        console.error('Error submitting form data:', error);
        // If submission fails, leave the data in IndexedDB to retry later.
        return;
      }
      cursor = await cursor.continue();
    }
    await tx.done;
    console.log('All form submissions processed successfully.');
  } catch (error) {
    console.error('Error processing form submissions:', error);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

ملاحظات همگام‌سازی پس‌زمینه

• توان‌ساخت: اطمینان حاصل کنید که نقاط پایانی سمت سرور شما توان‌ساخت هستند، به این معنی که ارسال یکسان داده چندین بار همان تأثیری را دارد که ارسال آن یک بار دارد. این برای جلوگیری از ارسال‌های تکراری در صورت قطع و راه‌اندازی مجدد فرآیند همگام‌سازی مهم است.
• مدیریت خطا: مدیریت خطای قوی را برای مدیریت صحیح شکست‌های همگام‌سازی پیاده‌سازی کنید. ارسال‌های ناموفق را پس از یک تأخیر دوباره امتحان کنید و در صورت عدم امکان تکمیل ارسال‌ها، بازخوردی را به کاربر ارائه دهید.
• بازخورد کاربر: بازخورد بصری را به کاربر ارائه دهید تا نشان دهد که داده‌ها در پس‌زمینه همگام‌سازی می‌شوند. این به ایجاد اعتماد و شفافیت کمک می‌کند.
• عمر باتری: مراقب عمر باتری باشید، به خصوص در دستگاه‌های تلفن همراه. از تلاش‌های همگام‌سازی مکرر خودداری کنید و میزان داده‌های منتقل شده را بهینه کنید. از API navigator.connection برای تشخیص تغییرات شبکه و تنظیم فرکانس همگام‌سازی بر اساس آن استفاده کنید.
• مجوزها: حریم خصوصی کاربر را در نظر بگیرید و قبل از ذخیره و همگام‌سازی داده‌های حساس، مجوزهای لازم را دریافت کنید.

ملاحظات جهانی برای پیاده‌سازی سرویس ورکر

هنگام توسعه برنامه‌های وب برای مخاطبان جهانی، عوامل زیر را در نظر بگیرید:

1. تغییرات اتصال شبکه

اتصال شبکه در مناطق مختلف به طور قابل توجهی متفاوت است. در برخی مناطق، کاربران ممکن است به اینترنت سریع و قابل اعتماد دسترسی داشته باشند، در حالی که در مناطق دیگر، ممکن است سرعت کم یا اتصالات متناوب را تجربه کنند. سرویس ورکرها می‌توانند با ارائه دسترسی آفلاین و بهینه‌سازی کش، به کاهش این چالش‌ها کمک کنند.

2. زبان و بومی‌سازی

اطمینان حاصل کنید که برنامه وب شما به درستی برای زبان‌ها و مناطق مختلف بومی‌سازی شده است. این شامل ترجمه متن، قالب‌بندی صحیح تاریخ‌ها و اعداد و ارائه محتوای مناسب از نظر فرهنگی است. از سرویس ورکرها می‌توان برای کش نسخه‌های مختلف برنامه خود برای محلی‌سازی‌های مختلف استفاده کرد.

3. هزینه‌های استفاده از داده

هزینه‌های استفاده از داده می‌تواند یک نگرانی قابل توجه برای کاربران در برخی مناطق باشد. برنامه خود را بهینه کنید تا با فشرده‌سازی تصاویر، استفاده از فرمت‌های داده کارآمد و کش منابعی که اغلب به آنها دسترسی پیدا می‌کنند، میزان استفاده از داده را به حداقل برسانید. به کاربران گزینه‌هایی برای کنترل استفاده از داده‌ها، مانند غیرفعال کردن بارگیری خودکار تصویر، ارائه دهید.

4. قابلیت‌های دستگاه

قابلیت‌های دستگاه نیز در مناطق مختلف بسیار متفاوت است. برخی از کاربران ممکن است به تلفن‌های هوشمند پیشرفته دسترسی داشته باشند، در حالی که برخی دیگر ممکن است از دستگاه‌های قدیمی‌تر یا کم‌قدرت‌تر استفاده کنند. برنامه خود را بهینه کنید تا با استفاده از تکنیک‌های طراحی واکنش‌گرا، به حداقل رساندن اجرای جاوا اسکریپت و اجتناب از انیمیشن‌های پرهزینه از نظر منابع، در طیف وسیعی از دستگاه‌ها به خوبی عمل کند.

5. الزامات قانونی و نظارتی

از هرگونه الزامات قانونی یا نظارتی که ممکن است در مناطق مختلف برای برنامه وب شما اعمال شود، آگاه باشید. این شامل قوانین حفظ حریم خصوصی داده، استانداردهای دسترسی و محدودیت‌های محتوا است. اطمینان حاصل کنید که برنامه شما با تمام مقررات قابل اجرا مطابقت دارد.

6. مناطق زمانی

هنگام برخورد با برنامه‌ریزی یا نمایش اطلاعات حساس به زمان، مناطق زمانی مختلف را در نظر بگیرید. از تبدیل‌های منطقه زمانی مناسب استفاده کنید تا اطمینان حاصل کنید که اطلاعات به طور دقیق برای کاربران در مکان‌های مختلف نمایش داده می‌شود. کتابخانه‌هایی مانند Moment.js با پشتیبانی از منطقه زمانی می‌توانند برای این کار مفید باشند.

7. ارز و روش‌های پرداخت

اگر برنامه وب شما شامل تراکنش‌های مالی است، از چندین ارز و روش پرداخت برای پاسخگویی به مخاطبان جهانی پشتیبانی کنید. از یک API تبدیل ارز قابل اعتماد استفاده کنید و با درگاه‌های پرداخت محبوب که در مناطق مختلف در دسترس هستند، ادغام شوید.

اشکال‌زدایی سرویس ورکرها

اشکال‌زدایی سرویس ورکرها به دلیل ماهیت ناهمزمان آنها می‌تواند چالش برانگیز باشد. در اینجا چند نکته وجود دارد:

• Chrome DevTools: از Chrome DevTools برای بررسی سرویس ورکر خود، مشاهده منابع کش شده و نظارت بر درخواست‌های شبکه استفاده کنید. برگه "Application" اطلاعات دقیقی درباره وضعیت سرویس ورکر و فضای ذخیره‌سازی کش شما ارائه می‌دهد.
• Console Logging: از console logging به طور سخاوتمندانه برای ردیابی جریان اجرای سرویس ورکر خود استفاده کنید. مراقب تأثیر عملکرد باشید و گزارش‌های غیر ضروری را در تولید حذف کنید.
• چرخه عمر به‌روزرسانی سرویس ورکر: چرخه عمر به‌روزرسانی سرویس ورکر (نصب، انتظار، فعال‌سازی) را درک کنید تا مشکلات مربوط به نسخه‌های جدید را عیب‌یابی کنید.
• اشکال‌زدایی Workbox: اگر از Workbox استفاده می‌کنید، از ابزارهای اشکال‌زدایی و قابلیت‌های گزارش‌گیری داخلی آن استفاده کنید.
• لغو ثبت سرویس ورکرها: در طول توسعه، اغلب مفید است که سرویس ورکر خود را لغو ثبت کنید تا مطمئن شوید که آخرین نسخه را آزمایش می‌کنید. می‌توانید این کار را در Chrome DevTools یا با استفاده از روش navigator.serviceWorker.unregister() انجام دهید.
• آزمایش در مرورگرهای مختلف: پشتیبانی از سرویس ورکر در مرورگرهای مختلف متفاوت است. برنامه خود را در چندین مرورگر آزمایش کنید تا از سازگاری اطمینان حاصل کنید.

بهترین روش‌ها برای توسعه سرویس ورکر

• آن را ساده نگه دارید: با یک سرویس ورکر اساسی شروع کنید و به تدریج در صورت نیاز پیچیدگی را اضافه کنید.
• از Workbox استفاده کنید: از قدرت Workbox برای ساده‌سازی کارهای رایج و کاهش کد boilerplate استفاده کنید.
• به طور کامل آزمایش کنید: سرویس ورکر خود را در سناریوهای مختلف، از جمله آفلاین، شرایط شبکه کند و مرورگرهای مختلف آزمایش کنید.
• نظارت بر عملکرد: عملکرد سرویس ورکر خود را نظارت کنید و زمینه‌های بهینه‌سازی را شناسایی کنید.
• تخریب تدریجی: اطمینان حاصل کنید که برنامه شما به درستی به کار خود ادامه می‌دهد، حتی اگر سرویس ورکر پشتیبانی نشود یا نصب نشود.
• امنیت: سرویس ورکرها می‌توانند درخواست‌های شبکه را رهگیری کنند، و امنیت را در اولویت قرار می‌دهند. همیشه سرویس ورکر خود را از طریق HTTPS ارائه دهید.

نتیجه‌گیری

سرویس ورکرها قابلیت‌های قدرتمندی را برای ساخت برنامه‌های وب قوی، پربازده و جذاب ارائه می‌دهند. با تسلط بر استراتژی‌های پیشرفته کش و همگام‌سازی پس‌زمینه، می‌توانید یک تجربه کاربری برتر را ارائه دهید، به ویژه در مناطقی با اتصال شبکه غیرقابل اعتماد. به یاد داشته باشید که هنگام پیاده‌سازی سرویس ورکرها برای مخاطبان جهانی، عوامل جهانی مانند تغییرات شبکه، بومی‌سازی زبان و هزینه‌های استفاده از داده را در نظر بگیرید. از ابزارهایی مانند Workbox برای ساده‌سازی توسعه و رعایت بهترین روش‌ها برای ایجاد سرویس ورکرهای ایمن و قابل اعتماد استفاده کنید. با پیاده‌سازی این تکنیک‌ها، می‌توانید یک تجربه واقعاً شبیه به برنامه بومی را به کاربران خود، صرف نظر از موقعیت مکانی یا شرایط شبکه آنها، ارائه دهید.

این راهنما به عنوان نقطه شروعی برای کاوش در اعماق قابلیت‌های سرویس ورکر عمل می‌کند. به آزمایش، کاوش در مستندات Workbox و به روز ماندن با آخرین بهترین روش‌ها ادامه دهید تا پتانسیل کامل سرویس ورکرها را در پروژه‌های توسعه وب خود باز کنید.