Skrypty tła w rozszerzeniach przeglądarki: Jak przejść na JavaScript Service Worker

Środowisko tworzenia rozszerzeń przeglądarek stale ewoluuje. Jedną z najważniejszych ostatnich zmian jest przejście z tradycyjnych, trwałych stron tła na JavaScript Service Workers dla skryptów tła. Ta migracja, w dużej mierze napędzana przez Manifest V3 (MV3) w przeglądarkach opartych na Chromium, przynosi liczne korzyści, ale stawia również przed deweloperami wyjątkowe wyzwania. Ten kompleksowy przewodnik zagłębi się w przyczyny tej zmiany, jej zalety i wady oraz przedstawi szczegółowy opis procesu migracji, zapewniając płynne przejście dla Twojego rozszerzenia.

Dlaczego warto migrować do Service Workerów?

Główną motywacją stojącą za tą zmianą jest poprawa wydajności i bezpieczeństwa przeglądarki. Trwałe strony tła, powszechne w Manifeście V2 (MV2), mogą zużywać znaczne zasoby nawet w stanie bezczynności, wpływając na żywotność baterii i ogólną responsywność przeglądarki. Service Workers, z drugiej strony, są sterowane zdarzeniami i aktywne tylko wtedy, gdy są potrzebne.

Zalety Service Workerów:

• Poprawiona wydajność: Service Workers są aktywne tylko wtedy, gdy wyzwoli je zdarzenie, takie jak wywołanie API lub wiadomość z innej części rozszerzenia. Ta „sterowana zdarzeniami” natura zmniejsza zużycie zasobów i poprawia wydajność przeglądarki.
• Zwiększone bezpieczeństwo: Service Workers działają w bardziej ograniczonym środowisku, zmniejszając powierzchnię ataku i poprawiając ogólne bezpieczeństwo rozszerzenia.
• Zabezpieczenie na przyszłość: Większość głównych przeglądarek zmierza w kierunku Service Workerów jako standardu dla przetwarzania w tle w rozszerzeniach. Migracja teraz zapewnia, że Twoje rozszerzenie pozostanie kompatybilne i uniknie problemów z przestarzałymi rozwiązaniami w przyszłości.
• Operacje nieblokujące: Service Workers są zaprojektowane do wykonywania zadań w tle bez blokowania głównego wątku, co zapewnia płynniejsze doświadczenie użytkownika.

Wady i wyzwania:

• Krzywa uczenia się: Service Workers wprowadzają nowy model programowania, który może być wyzwaniem dla deweloperów przyzwyczajonych do trwałych stron tła. Natura sterowana zdarzeniami wymaga innego podejścia do zarządzania stanem i komunikacją.
• Zarządzanie trwałym stanem: Utrzymanie trwałego stanu pomiędzy aktywacjami Service Workera wymaga starannego rozważenia. Techniki takie jak Storage API czy IndexedDB stają się kluczowe.
• Złożoność debugowania: Debugowanie Service Workerów może być bardziej skomplikowane niż debugowanie tradycyjnych stron tła ze względu na ich przerywany charakter.
• Ograniczony dostęp do DOM: Service Workers nie mogą bezpośrednio uzyskać dostępu do DOM. Muszą komunikować się ze skryptami treści (content scripts), aby wchodzić w interakcje ze stronami internetowymi.

Zrozumienie podstawowych koncepcji

Przed przystąpieniem do procesu migracji, kluczowe jest zrozumienie fundamentalnych koncepcji stojących za Service Workerami:

Zarządzanie cyklem życia

Service Workers mają odrębny cykl życia składający się z następujących etapów:

• Instalacja: Service Worker jest instalowany przy pierwszym załadowaniu lub aktualizacji rozszerzenia. Jest to idealny moment na buforowanie statycznych zasobów i wykonywanie początkowych zadań konfiguracyjnych.
• Aktywacja: Po instalacji Service Worker jest aktywowany. W tym momencie może zacząć obsługiwać zdarzenia.
• Bezczynność: Service Worker pozostaje w stanie bezczynności, oczekując na zdarzenia, które go wyzwolą.
• Zakończenie: Service Worker jest zakańczany, gdy nie jest już potrzebny.

Architektura sterowana zdarzeniami

Service Workers są sterowane zdarzeniami, co oznacza, że wykonują kod tylko w odpowiedzi na określone zdarzenia. Typowe zdarzenia to:

• install: Wywoływane, gdy Service Worker jest instalowany.
• activate: Wywoływane, gdy Service Worker jest aktywowany.
• fetch: Wywoływane, gdy przeglądarka wysyła żądanie sieciowe.
• message: Wywoływane, gdy Service Worker otrzymuje wiadomość z innej części rozszerzenia.

Komunikacja międzyprocesowa

Service Workers potrzebują sposobu na komunikację z innymi częściami rozszerzenia, takimi jak skrypty treści i skrypty wyskakujących okienek (popup). Zazwyczaj osiąga się to za pomocą API chrome.runtime.sendMessage i chrome.runtime.onMessage.

Przewodnik po migracji krok po kroku

Przejdźmy przez proces migracji typowego rozszerzenia przeglądarki z trwałej strony tła na Service Worker.

Krok 1: Zaktualizuj plik manifestu (manifest.json)

Pierwszym krokiem jest aktualizacja pliku manifest.json, aby odzwierciedlić zmianę na Service Worker. Usuń pole "background" i zastąp je polem "background" zawierającym właściwość "service_worker".

Przykład Manifest V2 (Trwała strona tła):

{
  "manifest_version": 2,
  "name": "My Extension",
  "version": "1.0",
  "background": {
    "scripts": ["background.js"],
    "persistent": true
  },
  "permissions": [
    "storage",
    "activeTab"
  ]
}

Przykład Manifest V3 (Service Worker):

{
  "manifest_version": 3,
  "name": "My Extension",
  "version": "1.0",
  "background": {
    "service_worker": "background.js"
  },
  "permissions": [
    "storage",
    "activeTab"
  ]
}

Ważne uwagi:

• Upewnij się, że manifest_version jest ustawiony na 3.
• Właściwość "service_worker" określa ścieżkę do Twojego skryptu Service Worker.

Krok 2: Zrefaktoryzuj swój skrypt tła (background.js)

To jest najważniejszy krok w procesie migracji. Musisz zrefaktoryzować swój skrypt tła, aby dostosować go do sterowanej zdarzeniami natury Service Workerów.

1. Usuń zmienne przechowujące stały stan

Na stronach tła w MV2 można było polegać na zmiennych globalnych do utrzymywania stanu między różnymi zdarzeniami. Jednak Service Workers są zakańczane w stanie bezczynności, więc zmienne globalne nie są wiarygodne do przechowywania trwałego stanu.

Przykład (MV2):

var counter = 0;

chrome.browserAction.onClicked.addListener(function(tab) {
  counter++;
  console.log("Counter: " + counter);
});

Rozwiązanie: Użyj Storage API lub IndexedDB

Storage API (chrome.storage.local lub chrome.storage.sync) pozwala na trwałe przechowywanie i odczytywanie danych. IndexedDB jest inną opcją dla bardziej złożonych struktur danych.

Przykład (MV3 z Storage API):

chrome.browserAction.onClicked.addListener(function(tab) {
  chrome.storage.local.get(['counter'], function(result) {
    var counter = result.counter || 0;
    counter++;
    chrome.storage.local.set({counter: counter}, function() {
      console.log("Counter: " + counter);
    });
  });
});

Przykład (MV3 z IndexedDB):

// Function to open the IndexedDB database
function openDatabase() {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const request = indexedDB.open('myDatabase', 1);

    request.onerror = (event) => {
      reject('Error opening database');
    };

    request.onsuccess = (event) => {
      resolve(event.target.result);
    };

    request.onupgradeneeded = (event) => {
      const db = event.target.result;
      db.createObjectStore('myObjectStore', { keyPath: 'id' });
    };
  });
}

// Function to get data from IndexedDB
function getData(db, id) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const transaction = db.transaction(['myObjectStore'], 'readonly');
    const objectStore = transaction.objectStore('myObjectStore');
    const request = objectStore.get(id);

    request.onerror = (event) => {
      reject('Error getting data');
    };

    request.onsuccess = (event) => {
      resolve(request.result);
    };
  });
}

// Function to put data into IndexedDB
function putData(db, data) {
  return new Promise((resolve, reject) => {
    const transaction = db.transaction(['myObjectStore'], 'readwrite');
    const objectStore = transaction.objectStore('myObjectStore');
    const request = objectStore.put(data);

    request.onerror = (event) => {
      reject('Error putting data');
    };

    request.onsuccess = (event) => {
      resolve();
    };
  });
}

chrome.browserAction.onClicked.addListener(async (tab) => {
  try {
    const db = await openDatabase();
    let counterData = await getData(db, 'counter');
    let counter = counterData ? counterData.value : 0;

    counter++;

    await putData(db, { id: 'counter', value: counter });
    db.close();
    console.log("Counter: " + counter);

  } catch (error) {
    console.error("IndexedDB Error: ", error);
  }
});

2. Zastąp nasłuchiwanie zdarzeń przekazywaniem wiadomości

Jeśli Twój skrypt tła komunikuje się ze skryptami treści lub innymi częściami rozszerzenia, będziesz musiał użyć przekazywania wiadomości.

Przykład (Wysyłanie wiadomości ze skryptu tła do skryptu treści):

chrome.runtime.onMessage.addListener(
  function(request, sender, sendResponse) {
    if (request.message === "get_data") {
      // Do something to retrieve data
      let data = "Example Data";
      sendResponse({data: data});
    }
  }
);

Przykład (Wysyłanie wiadomości ze skryptu treści do skryptu tła):

chrome.runtime.sendMessage({message: "get_data"}, function(response) {
  console.log("Received data: " + response.data);
});

3. Obsługuj zadania inicjalizacyjne w zdarzeniu `install`

Zdarzenie `install` jest wywoływane, gdy Service Worker jest po raz pierwszy instalowany lub aktualizowany. To idealne miejsce na wykonanie zadań inicjalizacyjnych, takich jak tworzenie baz danych czy buforowanie statycznych zasobów.

Przykład:

chrome.runtime.onInstalled.addListener(function() {
  console.log("Service Worker installed.");
  // Perform initialization tasks here
  chrome.storage.local.set({initialized: true});
});

4. Rozważ użycie dokumentów Offscreen

Manifest V3 wprowadził dokumenty offscreen do obsługi zadań, które wcześniej wymagały dostępu do DOM na stronach tła, takich jak odtwarzanie dźwięku czy interakcja ze schowkiem. Te dokumenty działają w osobnym kontekście, ale mogą wchodzić w interakcje z DOM w imieniu service workera.

Jeśli Twoje rozszerzenie musi intensywnie manipulować DOM lub wykonywać zadania, które nie są łatwo osiągalne za pomocą przekazywania wiadomości i skryptów treści, dokumenty offscreen mogą być właściwym rozwiązaniem.

Przykład (Tworzenie dokumentu Offscreen):

// In your background script:
async function createOffscreen() {
  if (await chrome.offscreen.hasDocument({
    reasons: [chrome.offscreen.Reason.WORKER],
    justification: 'reason for needing the document'
  })) {
    return;
  }
  await chrome.offscreen.createDocument({
    url: 'offscreen.html',
    reasons: [chrome.offscreen.Reason.WORKER],
    justification: 'reason for needing the document'
  });
}

chrome.runtime.onStartup.addListener(createOffscreen);
chrome.runtime.onInstalled.addListener(createOffscreen);

Przykład (offscreen.html):

<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
  <title>Offscreen Document</title>
</head>
<body>
  <script src="offscreen.js"></script>
</body>
</html>

Przykład (offscreen.js, który działa w dokumencie offscreen):

// Listen for messages from the service worker
chrome.runtime.onMessage.addListener((request, sender, sendResponse) => {
  if (request.action === 'doSomething') {
    // Do something with the DOM here
    document.body.textContent = 'Action performed!';
    sendResponse({ result: 'success' });
  }
});

Krok 3: Dokładnie przetestuj swoje rozszerzenie

Po refaktoryzacji skryptu tła, kluczowe jest dokładne przetestowanie rozszerzenia, aby upewnić się, że działa poprawnie w nowym środowisku Service Workera. Zwróć szczególną uwagę na następujące obszary:

• Zarządzanie stanem: Sprawdź, czy Twój trwały stan jest poprawnie przechowywany i odczytywany za pomocą Storage API lub IndexedDB.
• Przekazywanie wiadomości: Upewnij się, że wiadomości są poprawnie wysyłane i odbierane między skryptem tła, skryptami treści i skryptami wyskakujących okienek.
• Obsługa zdarzeń: Przetestuj wszystkie nasłuchiwacze zdarzeń, aby upewnić się, że są wywoływane zgodnie z oczekiwaniami.
• Wydajność: Monitoruj wydajność swojego rozszerzenia, aby upewnić się, że nie zużywa nadmiernych zasobów.

Krok 4: Debugowanie Service Workerów

Debugowanie Service Workerów może być trudne ze względu na ich przerywany charakter. Oto kilka wskazówek, które pomogą Ci w debugowaniu Twojego Service Workera:

• Narzędzia deweloperskie Chrome (DevTools): Użyj narzędzi deweloperskich Chrome do inspekcji Service Workera, przeglądania logów konsoli i ustawiania punktów przerwania. Service Worker można znaleźć w zakładce „Application”.
• Trwałe logi w konsoli: Używaj instrukcji console.log obficie, aby śledzić przepływ wykonania Twojego Service Workera.
• Punkty przerwania: Ustawiaj punkty przerwania w kodzie Service Workera, aby zatrzymać wykonanie i sprawdzić zmienne.
• Inspektor Service Workerów: Użyj inspektora Service Workerów w narzędziach deweloperskich Chrome, aby zobaczyć status Service Workera, zdarzenia i żądania sieciowe.

Dobre praktyki migracji do Service Workerów

Oto kilka dobrych praktyk, które warto stosować podczas migracji rozszerzenia przeglądarki do Service Workerów:

• Zacznij wcześnie: Nie czekaj do ostatniej chwili z migracją do Service Workerów. Rozpocznij proces migracji jak najszybciej, aby dać sobie wystarczająco dużo czasu na refaktoryzację kodu i przetestowanie rozszerzenia.
• Podziel zadanie: Podziel proces migracji na mniejsze, łatwiejsze do zarządzania zadania. To sprawi, że proces będzie mniej zniechęcający i łatwiejszy do śledzenia.
• Testuj często: Testuj swoje rozszerzenie często w trakcie procesu migracji, aby wcześnie wykrywać błędy.
• Używaj Storage API lub IndexedDB do przechowywania trwałego stanu: Nie polegaj na zmiennych globalnych do przechowywania trwałego stanu. Zamiast tego użyj Storage API lub IndexedDB.
• Używaj przekazywania wiadomości do komunikacji: Używaj przekazywania wiadomości do komunikacji między skryptem tła, skryptami treści i skryptami wyskakujących okienek.
• Optymalizuj swój kod: Optymalizuj swój kod pod kątem wydajności, aby zminimalizować zużycie zasobów.
• Rozważ użycie dokumentów Offscreen: Jeśli musisz intensywnie manipulować DOM, rozważ użycie dokumentów offscreen.

Kwestie internacjonalizacji

Tworząc rozszerzenia przeglądarki dla globalnej publiczności, kluczowe jest uwzględnienie internacjonalizacji (i18n) i lokalizacji (l10n). Oto kilka wskazówek, aby Twoje rozszerzenie było dostępne dla użytkowników na całym świecie:

• Użyj folderu `_locales`: Przechowuj przetłumaczone ciągi znaków swojego rozszerzenia w folderze `_locales`. Ten folder zawiera podfoldery dla każdego obsługiwanego języka, z plikiem `messages.json` zawierającym tłumaczenia.
• Użyj składni `__MSG_messageName__`: Użyj składni `__MSG_messageName__`, aby odwoływać się do przetłumaczonych ciągów znaków w swoim kodzie i pliku manifestu.
• Wspieraj języki pisane od prawej do lewej (RTL): Upewnij się, że układ i styl Twojego rozszerzenia poprawnie dostosowują się do języków RTL, takich jak arabski i hebrajski.
• Uwzględnij formatowanie daty i godziny: Używaj odpowiedniego formatowania daty i godziny dla każdej lokalizacji.
• Dostarczaj treści adekwatne kulturowo: Dostosuj treść swojego rozszerzenia, aby była adekwatna kulturowo dla różnych regionów.

Przykład (_locales/pl/messages.json):

{
  "nazwaRozszerzenia": {
    "message": "Moje Rozszerzenie",
    "description": "Nazwa rozszerzenia"
  },
  "tekstPrzycisku": {
    "message": "Kliknij mnie",
    "description": "Tekst na przycisku"
  }
}

Przykład (Odwoływanie się do przetłumaczonych ciągów znaków w kodzie):

document.getElementById('myButton').textContent = chrome.i18n.getMessage("buttonText");

Podsumowanie

Migracja skryptu tła Twojego rozszerzenia przeglądarki do JavaScript Service Workera to znaczący krok w kierunku poprawy wydajności, bezpieczeństwa i przyszłościowego zabezpieczenia Twojego rozszerzenia. Chociaż przejście może stanowić pewne wyzwania, korzyści są warte wysiłku. Postępując zgodnie z krokami opisanymi w tym przewodniku i stosując najlepsze praktyki, możesz zapewnić płynną i udaną migrację, dostarczając lepsze doświadczenia użytkownikom na całym świecie. Pamiętaj, aby dokładnie testować i dostosować się do nowej, sterowanej zdarzeniami architektury, aby w pełni wykorzystać moc Service Workerów.

Dodatkowe zasoby

• Dokumentacja Manifest V3 dla rozszerzeń Chrome
• Dokumentacja API Service Worker dla Mozilli
• Podstawy Service Workerów