Service Workers: Het Bouwen van Offline-First Webapplicaties

In de wereld van vandaag verwachten gebruikers dat webapplicaties snel, betrouwbaar en toegankelijk zijn, zelfs wanneer de netwerkverbinding beperkt of niet beschikbaar is. Hier komt het concept van "offline-first" design om de hoek kijken. Service workers zijn een krachtige technologie die ontwikkelaars in staat stelt webapplicaties te bouwen die naadloos offline werken, wat een superieure gebruikerservaring oplevert.

Wat zijn Service Workers?

Een service worker is een JavaScript-bestand dat op de achtergrond draait, los van de hoofdthread van de browser. Het fungeert als een proxy tussen de webapplicatie en het netwerk, waarbij het netwerkverzoeken onderschept en caching beheert. Service workers kunnen taken afhandelen zoals:

Cachen van statische bestanden (HTML, CSS, JavaScript, afbeeldingen)
Aanbieden van gecachte inhoud wanneer offline
Pushmeldingen
Achtergrondsynchronisatie

Belangrijk is dat service workers worden beheerd door de browser, niet door de webpagina. Hierdoor kunnen ze functioneren, zelfs wanneer de gebruiker het tabblad of browservenster heeft gesloten.

Waarom Offline-First?

Het bouwen van een offline-first webapplicatie biedt tal van voordelen:

Verbeterde Prestaties: Door statische bestanden te cachen en rechtstreeks vanuit de cache aan te bieden, verkorten service workers de laadtijden aanzienlijk, wat resulteert in een snellere en responsievere gebruikerservaring.
Verhoogde Betrouwbaarheid: Zelfs wanneer het netwerk niet beschikbaar is, kunnen gebruikers nog steeds toegang krijgen tot gecachte inhoud, waardoor de applicatie functioneel blijft.
Hogere Betrokkenheid: Offline functionaliteit maakt de applicatie nuttiger en toegankelijker, wat leidt tot een hogere gebruikersbetrokkenheid en retentie.
Minder Dataverbruik: Door bestanden te cachen, verminderen service workers de hoeveelheid data die via het netwerk moet worden gedownload. Dit is met name gunstig voor gebruikers met beperkte databundels of trage internetverbindingen in gebieden met minder ontwikkelde infrastructuur. In veel delen van Afrika en Zuid-Amerika kunnen datakosten bijvoorbeeld een aanzienlijke drempel vormen voor internetgebruikers. Offline-first design helpt dit te beperken.
Verbeterde SEO: Zoekmachines geven de voorkeur aan websites die snel en betrouwbaar zijn, dus het bouwen van een offline-first applicatie kan uw positie in zoekmachines verbeteren.

Hoe Service Workers Werken

De levenscyclus van een service worker bestaat uit verschillende fasen:

Registratie: De service worker wordt geregistreerd bij de browser, waarbij de scope van de applicatie die hij zal beheren wordt gespecificeerd.
Installatie: De service worker wordt geïnstalleerd, waarbij hij doorgaans statische bestanden cachet.
Activatie: De service worker wordt geactiveerd en neemt de controle over de webapplicatie over. Dit kan het deregistreren van oude service workers en het opruimen van oude caches omvatten.
Inactief (Idle): De service worker blijft inactief, wachtend op netwerkverzoeken of andere gebeurtenissen.
Ophalen (Fetch): Wanneer een netwerkverzoek wordt gedaan, onderschept de service worker dit en kan hij ofwel gecachte inhoud aanbieden of de bron van het netwerk ophalen.

Offline-First Implementeren met Service Workers: Een Stapsgewijze Gids

Hier is een basisvoorbeeld van hoe u offline-first functionaliteit kunt implementeren met behulp van service workers:

Stap 1: Registreer de Service Worker

In uw hoofd-JavaScript-bestand (bijv. `app.js`):


if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js')
    .then(function(registration) {
      console.log('Service Worker geregistreerd met scope:', registration.scope);
    })
    .catch(function(error) {
      console.log('Registratie van Service Worker mislukt:', error);
    });
}

Deze code controleert of de browser service workers ondersteunt en registreert het `service-worker.js`-bestand. De scope definieert welke URL's de service worker zal beheren.

Stap 2: Maak het Service Worker-bestand (service-worker.js)

Maak een bestand met de naam `service-worker.js` met de volgende code:


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

self.addEventListener('install', function(event) {
  // Voer installatiestappen uit
  event.waitUntil(
    caches.open(CACHE_NAME)
      .then(function(cache) {
        console.log('Cache geopend');
        return cache.addAll(urlsToCache);
      })
  );
});

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(function(response) {
        // Cache-hit - retourneer de respons
        if (response) {
          return response;
        }

        // BELANGRIJK: Kloon het verzoek.
        // Een verzoek is een stream en kan maar één keer worden verbruikt. Omdat we dit
        // eenmaal verbruiken door de cache en eenmaal door de browser voor fetch, moeten we de respons klonen.
        var fetchRequest = event.request.clone();

        return fetch(fetchRequest).then(
          function(response) {
            // Controleer of we een geldige respons hebben ontvangen
            if(!response || response.status !== 200 || response.type !== 'basic') {
              return response;
            }

            // BELANGRIJK: Kloon de respons.
            // Een respons is een stream en moet slechts één keer worden verbruikt.
            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);
          }
        })
      );
    })
  );
});

Deze code doet het volgende:

Definieert een `CACHE_NAME` en een array van `urlsToCache`.
Tijdens het `install`-event opent het de cache en voegt de opgegeven URL's eraan toe.
Tijdens het `fetch`-event onderschept het netwerkverzoeken. Als de gevraagde bron in de cache staat, wordt de gecachte versie geretourneerd. Anders haalt het de bron van het netwerk, cachet het en retourneert de respons.
Tijdens het `activate`-event verwijdert het oude caches om de cachegrootte beheersbaar te houden.

Stap 3: Test uw Offline Functionaliteit

Om uw offline functionaliteit te testen, kunt u de ontwikkelaarstools van de browser gebruiken. Open in Chrome de DevTools, ga naar het tabblad "Application" en selecteer "Service Workers." U kunt vervolgens de offline modus simuleren door het vakje "Offline" aan te vinken.

Geavanceerde Service Worker Technieken

Zodra u een basiskennis van service workers heeft, kunt u meer geavanceerde technieken verkennen om uw offline-first applicatie te verbeteren:

Cachingstrategieën

Er zijn verschillende cachingstrategieën die u kunt gebruiken, afhankelijk van het type bron en de vereisten van uw applicatie:

Cache First: Dien altijd inhoud vanuit de cache op, en haal alleen van het netwerk als de bron niet in de cache wordt gevonden.
Network First: Probeer altijd eerst inhoud van het netwerk te halen, en gebruik de cache alleen als fallback.
Cache then Network: Dien onmiddellijk inhoud vanuit de cache op, en werk vervolgens de cache bij met de nieuwste versie van het netwerk. Dit zorgt voor een snelle initiële laadtijd en garandeert dat de gebruiker (uiteindelijk) altijd de meest actuele inhoud heeft.
Stale-while-revalidate: Vergelijkbaar met Cache then Network, maar werkt de cache op de achtergrond bij zonder de initiële laadtijd te blokkeren.
Network Only: Dwingt de applicatie om altijd inhoud van het netwerk te halen.
Cache Only: Dwingt de applicatie om alleen inhoud te gebruiken die in de cache is opgeslagen.

Het kiezen van de juiste cachingstrategie hangt af van de specifieke bron en de vereisten van uw applicatie. Statische bestanden zoals afbeeldingen en CSS-bestanden worden bijvoorbeeld vaak het best bediend met de Cache First-strategie, terwijl dynamische inhoud kan profiteren van de Network First- of Cache then Network-strategie.

Achtergrondsynchronisatie

Achtergrondsynchronisatie stelt u in staat om taken uit te stellen totdat de gebruiker een stabiele netwerkverbinding heeft. Dit is handig voor taken zoals het verzenden van formulieren of het uploaden van bestanden. Een gebruiker in een afgelegen gebied van Indonesië kan bijvoorbeeld een formulier invullen terwijl hij offline is. De service worker kan dan wachten tot er een verbinding beschikbaar is voordat de gegevens worden verzonden.

Pushmeldingen

Service workers kunnen worden gebruikt om pushmeldingen naar gebruikers te sturen, zelfs wanneer de applicatie niet open is. Dit kan worden gebruikt om gebruikers opnieuw te betrekken en tijdige updates te geven. Denk aan een nieuwsapplicatie die breaking news-meldingen in realtime aan gebruikers levert, ongeacht of de app actief draait.

Workbox

Workbox is een verzameling JavaScript-bibliotheken die het gemakkelijker maken om service workers te bouwen. Het biedt abstracties voor veelvoorkomende taken zoals caching, routing en achtergrondsynchronisatie. Het gebruik van Workbox kan uw service worker-code vereenvoudigen en beter onderhoudbaar maken. Veel bedrijven gebruiken Workbox nu als een standaardcomponent bij de ontwikkeling van PWA's en offline-first ervaringen.

Overwegingen voor een Wereldwijd Publiek

Bij het bouwen van offline-first webapplicaties voor een wereldwijd publiek is het belangrijk om rekening te houden met de volgende factoren:

Variërende Netwerkomstandigheden: Netwerkconnectiviteit kan aanzienlijk verschillen tussen verschillende regio's. Sommige gebruikers hebben toegang tot snel internet, terwijl anderen afhankelijk zijn van trage of onderbroken verbindingen. Ontwerp uw applicatie zo dat deze verschillende netwerkomstandigheden correct afhandelt.
Datakosten: Datakosten kunnen in sommige delen van de wereld een aanzienlijke drempel vormen voor internetgebruikers. Minimaliseer het dataverbruik door bestanden agressief te cachen en afbeeldingen te optimaliseren.
Taalondersteuning: Zorg ervoor dat uw applicatie meerdere talen ondersteunt en dat gebruikers toegang hebben tot inhoud in hun voorkeurstaal, zelfs wanneer ze offline zijn. Sla gelokaliseerde inhoud op in de cache en bied deze aan op basis van de taalinstellingen van de gebruiker.
Toegankelijkheid: Zorg ervoor dat uw webapplicatie toegankelijk is voor gebruikers met een handicap, ongeacht hun netwerkverbinding. Volg de best practices voor toegankelijkheid en test uw applicatie met ondersteunende technologieën.
Inhoudsupdates: Plan hoe u inhoudsupdates effectief kunt afhandelen. Strategieën zoals `stale-while-revalidate` kunnen gebruikers een snelle initiële ervaring geven en er tegelijkertijd voor zorgen dat ze uiteindelijk de nieuwste inhoud zien. Overweeg het gebruik van versionering voor gecachte bestanden, zodat updates soepel worden geïmplementeerd.
Beperkingen van Lokale Opslag: Hoewel lokale opslag nuttig is voor kleine hoeveelheden gegevens, hebben service workers toegang tot de Cache API, die het opslaan van grotere bestanden en complexere datastructuren mogelijk maakt, wat cruciaal is voor offline ervaringen.

Voorbeelden van Offline-First Applicaties

Verschillende populaire webapplicaties hebben met succes offline-first functionaliteit geïmplementeerd met behulp van service workers:

Google Maps: Stelt gebruikers in staat om kaarten te downloaden voor offline gebruik, waardoor ze zelfs zonder internetverbinding kunnen navigeren.
Google Docs: Stelt gebruikers in staat om documenten offline te maken en te bewerken, waarbij wijzigingen worden gesynchroniseerd wanneer er een netwerkverbinding beschikbaar is.
Starbucks: Stelt gebruikers in staat om het menu te bekijken, bestellingen te plaatsen en hun rewards-account offline te beheren.
AliExpress: Stelt gebruikers in staat om producten te doorzoeken, items aan hun winkelwagentje toe te voegen en bestelgegevens offline te bekijken.
Wikipedia: Biedt offline toegang tot artikelen en inhoud, waardoor kennis ook zonder internet toegankelijk wordt.

Conclusie

Service workers zijn een krachtig hulpmiddel voor het bouwen van offline-first webapplicaties die snel, betrouwbaar en boeiend zijn. Door bestanden te cachen, netwerkverzoeken te onderscheppen en achtergrondtaken af te handelen, kunnen service workers een superieure gebruikerservaring bieden, zelfs wanneer de netwerkverbinding beperkt of niet beschikbaar is. Omdat de netwerktoegang wereldwijd inconsistent blijft, is het focussen op offline-first ontwerpen cruciaal om gelijke toegang tot informatie en diensten op het web te garanderen.

Door de stappen in deze gids te volgen en rekening te houden met de bovengenoemde factoren, kunt u webapplicaties creëren die naadloos offline werken en een prettige ervaring bieden voor gebruikers wereldwijd. Omarm de kracht van service workers en bouw aan de toekomst van het web – een toekomst waarin het web voor iedereen, overal toegankelijk is, ongeacht hun netwerkverbinding.