API dostępu do systemu plików Frontend: Zarządzanie lokalnymi plikami w przeglądarce

API dostępu do systemu plików (dawniej znane jako Native File System API lub po prostu File System API) to potężny zestaw internetowych interfejsów API, który umożliwia aplikacjom internetowym interakcję z plikami i folderami w lokalnym systemie plików użytkownika bezpośrednio z przeglądarki. Otwiera to nowe możliwości dla aplikacji internetowych, pozwalając im wykonywać zadania wcześniej ograniczone do aplikacji natywnych.

Czym jest API dostępu do systemu plików?

API dostępu do systemu plików umożliwia użytkownikom udzielanie aplikacjom internetowym dostępu do ich lokalnego systemu plików. W przeciwieństwie do starszych mechanizmów przesyłania/pobierania plików, to API pozwala aplikacjom bezpośrednio odczytywać, zapisywać i zarządzać plikami oraz folderami za wyraźną zgodą użytkownika. Oferuje to bardziej płynne i zintegrowane doświadczenie, szczególnie w przypadku aplikacji, które operują na dużych ilościach danych lokalnych lub wymagają trwałego przechowywania.

Kluczowe cechy API dostępu do systemu plików obejmują:

• Uprawnienia nadawane przez użytkownika: Dostęp do systemu plików jest udzielany dopiero po wyraźnym zatwierdzeniu prośby przez użytkownika, co zapewnia jego prywatność i bezpieczeństwo.
• Trwałe przechowywanie: Aplikacje internetowe mogą prosić o trwałe przechowywanie, co pozwala im zachować dostęp do plików i folderów nawet po zamknięciu lub odświeżeniu przeglądarki.
• Operacje asynchroniczne: API wykorzystuje głównie operacje asynchroniczne, zapobiegając zamrażaniu interfejsu użytkownika podczas interakcji z systemem plików.
• Dostęp oparty na strumieniach: Obsługa strumieni pozwala na wydajną obsługę dużych plików bez ładowania całego pliku do pamięci.
• Dostęp do folderów: Aplikacje mogą prosić o dostęp do całych folderów, co umożliwia im zarządzanie wieloma plikami i folderami.
• Prywatny system plików źródła (OPFS): Specjalna, odizolowana część systemu plików, unikalna dla pochodzenia strony internetowej, zapewniająca zwiększoną wydajność i bezpieczeństwo w określonych przypadkach użycia.

Przypadki użycia API dostępu do systemu plików

API dostępu do systemu plików otwiera szeroki wachlarz możliwości dla aplikacji internetowych. Oto kilka typowych przypadków użycia:

1. Lokalne edytory plików i IDE

Internetowe edytory kodu, edytory tekstu i IDE mogą wykorzystywać to API do bezpośredniego otwierania, edytowania i zapisywania plików w lokalnym systemie plików użytkownika. Zapewnia to doświadczenie bardziej zbliżone do natywnego w porównaniu z tradycyjnymi przepływami pracy opartymi na przesyłaniu/pobieraniu plików. Wyobraź sobie internetowe IDE, takie jak VS Code, bezpośrednio edytujące pliki Twojego projektu przechowywane lokalnie.

2. Narzędzia do edycji obrazów i wideo

Aplikacje do edycji obrazów i wideo mogą używać tego API do wydajnego przetwarzania dużych plików multimedialnych przechowywanych na urządzeniu użytkownika. Dostęp oparty na strumieniach pozwala na edycję plików bez ładowania całej zawartości do pamięci, co poprawia wydajność i zmniejsza zużycie pamięci. Na przykład, internetowy edytor zdjęć mógłby bezpośrednio otwierać i zapisywać obrazy z Twojego komputera bez konieczności ich przesyłania.

3. Systemy zarządzania dokumentami

Internetowe systemy zarządzania dokumentami mogą zapewnić płynną integrację z lokalnym systemem plików użytkownika, umożliwiając łatwy dostęp, organizację i zarządzanie dokumentami bezpośrednio z przeglądarki. Wyobraź sobie usługę przechowywania w chmurze, która pozwala bezpośrednio otwierać i edytować lokalne dokumenty w swoim interfejsie internetowym.

4. Tworzenie gier

Twórcy gier mogą używać tego API do przechowywania zasobów gry, zapisywania postępów w grze i ładowania niestandardowej zawartości bezpośrednio z systemu plików użytkownika. Umożliwia to bogatsze i bardziej immersyjne doświadczenia z grami w internecie. Wyobraź sobie grę internetową, która zapisuje Twoje postępy bezpośrednio na komputerze.

5. Aplikacje offline

API dostępu do systemu plików, w połączeniu z innymi technologiami, takimi jak service workers, umożliwia tworzenie aplikacji internetowych działających w trybie offline, które mogą funkcjonować nawet wtedy, gdy użytkownik nie jest połączony z internetem. Dane mogą być przechowywane lokalnie za pomocą API i synchronizowane z serwerem zdalnym po przywróceniu łączności. Jest to szczególnie przydatne w przypadku aplikacji biurowych, które muszą działać płynnie zarówno w trybie online, jak i offline. Na przykład aplikacja do robienia notatek może przechowywać notatki lokalnie i synchronizować je z chmurą, gdy połączenie jest dostępne.

6. Przetwarzanie i analiza danych

Aplikacje internetowe mogą wykorzystywać to API do przetwarzania i analizowania dużych zbiorów danych przechowywanych lokalnie. Jest to szczególnie przydatne w badaniach naukowych, analizie danych i innych zastosowaniach wymagających przetwarzania dużych ilości danych. Wyobraź sobie internetowe narzędzie do wizualizacji danych, które bezpośrednio przetwarza plik CSV z Twojego dysku twardego.

Jak korzystać z API dostępu do systemu plików

API dostępu do systemu plików udostępnia kilka funkcji do interakcji z systemem plików. Oto podstawowy przegląd sposobu użycia niektórych kluczowych funkcji:

1. Żądanie dostępu do systemu plików

Pierwszym krokiem jest poproszenie użytkownika o dostęp do systemu plików. Zazwyczaj robi się to za pomocą metod showOpenFilePicker() lub showSaveFilePicker().

showOpenFilePicker()

Metoda showOpenFilePicker() prosi użytkownika o wybranie jednego lub więcej plików. Zwraca obietnicę (promise), która jest rozwiązywana z tablicą obiektów FileSystemFileHandle, reprezentujących wybrane pliki.

            
async function openFile() {
  try {
    const [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();
    const file = await fileHandle.getFile();
    const contents = await file.text();
    console.log(contents);
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Wyjaśnienie przykładu:

• `async function openFile() { ... }`: Definiuje funkcję asynchroniczną do obsługi procesu otwierania pliku.
• `const [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();`: Używa `showOpenFilePicker()` do wyświetlenia okna dialogowego wyboru pliku. Słowo kluczowe `await` wstrzymuje wykonanie do czasu, aż użytkownik wybierze plik (lub anuluje operację). Wynikiem jest tablica zawierająca obiekty `FileSystemFileHandle`; dokonujemy destrukturyzacji pierwszego elementu do zmiennej `fileHandle`.
• `const file = await fileHandle.getFile();`: Pobiera obiekt `File` z `FileSystemFileHandle`. Ten obiekt `File` zapewnia dostęp do właściwości i zawartości pliku.
• `const contents = await file.text();`: Odczytuje całą zawartość pliku jako ciąg tekstowy za pomocą metody `text()`. Słowo kluczowe `await` czeka na zakończenie operacji odczytu pliku.
• `console.log(contents);`: Wyświetla zawartość pliku w konsoli.
• `} catch (err) { ... }`: Przechwytuje wszelkie błędy, które mogą wystąpić podczas procesu otwierania lub odczytywania pliku. Wyświetla nazwę i komunikat błędu w konsoli w celach debugowania. Jest to kluczowe do obsługi scenariuszy, w których użytkownik anuluje wybór pliku, plik jest niedostępny lub występują problemy z odczytem jego zawartości.

showSaveFilePicker()

Metoda showSaveFilePicker() prosi użytkownika o wybranie lokalizacji do zapisania pliku. Zwraca obietnicę, która jest rozwiązywana z obiektem FileSystemFileHandle, reprezentującym wybrany plik.

            
async function saveFile(data) {
  try {
    const fileHandle = await window.showSaveFilePicker({
      suggestedName: 'my-file.txt',
      types: [{
        description: 'Text files',
        accept: {
          'text/plain': ['.txt'],
        },
      }],
    });
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write(data);
    await writable.close();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Wyjaśnienie przykładu:

• `async function saveFile(data) { ... }`: Definiuje funkcję asynchroniczną `saveFile`, która przyjmuje `data` (treść do zapisania) jako argument.
• `const fileHandle = await window.showSaveFilePicker({ ... });`: Wywołuje `showSaveFilePicker()` w celu wyświetlenia okna dialogowego zapisu. Słowo kluczowe `await` zapewnia, że funkcja czeka na interakcję użytkownika.
  • `suggestedName: 'my-file.txt'` sugeruje domyślną nazwę pliku.
  • `types: [...]` określa filtry typów plików:
    • `description: 'Text files'` dostarcza przyjazny dla użytkownika opis typu pliku.
    • `accept: { 'text/plain': ['.txt'] }` wskazuje, że okno dialogowe powinno filtrować pliki `.txt` o typie MIME `text/plain`.
• `const writable = await fileHandle.createWritable();`: Tworzy `FileSystemWritableFileStream` powiązany z uchwytem pliku. Ten strumień umożliwia zapisywanie danych do pliku.
• `await writable.write(data);`: Zapisuje `data` (treść do zapisania) do strumienia zapisu.
• `await writable.close();`: Zamyka strumień zapisu, zapewniając, że wszystkie dane zostaną zapisane do pliku, a plik zostanie prawidłowo sfinalizowany.
• `} catch (err) { ... }`: Zawiera obsługę błędów w celu przechwytywania i logowania wszelkich błędów, które mogą wystąpić podczas procesu zapisu.

2. Odczytywanie zawartości pliku

Gdy masz już obiekt FileSystemFileHandle, możesz uzyskać dostęp do zawartości pliku za pomocą metody getFile(). Zwraca ona obiekt File, który udostępnia metody do odczytu zawartości pliku jako tekst, dane binarne lub strumień.

            
async function readFileContents(fileHandle) {
  const file = await fileHandle.getFile();
  const contents = await file.text();
  return contents;
}

            

              
                Copy
              
            
          

3. Zapisywanie do plików

Aby zapisać do pliku, musisz utworzyć obiekt FileSystemWritableFileStream za pomocą metody createWritable() obiektu FileSystemFileHandle. Następnie możesz użyć metody write() do zapisu danych do strumienia i metody close() do zamknięcia strumienia i zapisania zmian.

            
async function writeFileContents(fileHandle, data) {
  const writable = await fileHandle.createWritable();
  await writable.write(data);
  await writable.close();
}

            

              
                Copy
              
            
          

4. Dostęp do folderów

API dostępu do systemu plików pozwala również na żądanie dostępu do folderów. Robi się to za pomocą metody showDirectoryPicker().

            
async function openDirectory() {
  try {
    const directoryHandle = await window.showDirectoryPicker();
    console.log('directoryHandle', directoryHandle);
    // Now you can interact with the directoryHandle to list files, create new files, etc.
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
}

            

              
                Copy
              
            
          

Gdy masz już obiekt FileSystemDirectoryHandle, możesz używać metod takich jak entries(), getFileHandle() i getDirectoryHandle() do nawigacji po strukturze folderów i uzyskiwania dostępu do plików i podfolderów.

5. Prywatny system plików źródła (OPFS)

Prywatny system plików źródła (OPFS) to specjalna, izolowana część systemu plików, która jest odseparowana dla pochodzenia aplikacji internetowej. Dostęp do plików w OPFS jest zoptymalizowany pod kątem wydajności. Oto jak uzyskać do niego dostęp:

            
async function accessOPFS() {
  try {
    const root = await navigator.storage.getDirectory();
    console.log('OPFS root directory handle:', root);

    // Create a file in the OPFS
    const fileHandle = await root.getFileHandle('my-opfs-file.txt', { create: true });
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write('This is data in the OPFS!');
    await writable.close();

    // Read the file back
    const file = await fileHandle.getFile();
    const contents = await file.text();
    console.log('Contents from OPFS file:', contents);
  } catch (err) {
    console.error('Error accessing OPFS:', err);
  }
}

accessOPFS();

            

              
                Copy
              
            
          

Wyjaśnienie:

• `navigator.storage.getDirectory()`: Pobiera główny uchwyt folderu dla OPFS. Jest to punkt wejścia do uzyskiwania dostępu do plików w prywatnym systemie plików danego źródła.
• `root.getFileHandle('my-opfs-file.txt', { create: true })`: Pobiera uchwyt do pliku o nazwie 'my-opfs-file.txt'. Opcja `{ create: true }` zapewnia, że plik zostanie utworzony, jeśli jeszcze nie istnieje.
• Pozostała część kodu demonstruje zapisywanie danych do pliku, a następnie ich odczytywanie, podobnie jak we wcześniejszych przykładach.

Kwestie bezpieczeństwa

API dostępu do systemu plików wprowadza nowe kwestie bezpieczeństwa, o których deweloperzy muszą pamiętać:

• Uprawnienia użytkownika: Zawsze proś tylko o niezbędne uprawnienia i jasno wyjaśniaj użytkownikowi, dlaczego Twoja aplikacja potrzebuje dostępu do jego systemu plików.
• Walidacja danych wejściowych: Oczyszczaj i waliduj wszelkie dane odczytane z plików, aby zapobiec lukom w zabezpieczeniach, takim jak cross-site scripting (XSS) czy wstrzykiwanie kodu.
• Ataki typu Path Traversal: Bądź ostrożny podczas konstruowania ścieżek plików, aby zapobiec atakom typu path traversal, w których atakujący mógłby uzyskać dostęp do plików poza zamierzonym folderem.
• Wrażliwość danych: Pamiętaj o wrażliwości danych, które przetwarzasz, i podejmuj odpowiednie środki w celu ich ochrony, takie jak szyfrowanie i kontrola dostępu.
• Unikaj przechowywania wrażliwych danych: Jeśli to możliwe, unikaj przechowywania wrażliwych informacji w systemie plików użytkownika. Rozważ użycie API przechowywania w przeglądarce (takich jak IndexedDB) do przechowywania danych w piaskownicy przeglądarki.

Zgodność z przeglądarkami

Wsparcie przeglądarek dla API dostępu do systemu plików wciąż ewoluuje. Chociaż większość nowoczesnych przeglądarek obsługuje podstawowe funkcje tego API, niektóre funkcje mogą być eksperymentalne lub wymagać włączenia określonych flag. Zawsze sprawdzaj najnowsze informacje o zgodności przeglądarek przed użyciem API w środowisku produkcyjnym. Możesz odwoływać się do zasobów takich jak MDN Web Docs, aby uzyskać aktualne szczegóły zgodności.

Polyfille i rozwiązania zastępcze

W przypadku przeglądarek, które nie w pełni obsługują API dostępu do systemu plików, możesz użyć polyfilli lub rozwiązań zastępczych, aby zapewnić bardziej płynną degradację. Na przykład, możesz użyć tradycyjnego mechanizmu przesyłania/pobierania plików jako rozwiązania zastępczego dla przeglądarek, które nie obsługują metod showOpenFilePicker() lub showSaveFilePicker(). Rozważ również stopniowe ulepszanie (progressive enhancement) swojej aplikacji. Zapewnij podstawową funkcjonalność bez API, a następnie wzbogać doświadczenie dla przeglądarek, które je obsługują.

Przykład: Tworzenie prostego edytora tekstu

Oto uproszczony przykład tworzenia podstawowego edytora tekstu przy użyciu API dostępu do systemu plików:

            
<textarea id="editor" style="width: 100%; height: 300px;"></textarea>
<button id="openBtn">Otwórz plik</button>
<button id="saveBtn">Zapisz plik</button>

            

              
                Copy
              
            
          

            
const editor = document.getElementById('editor');
const openBtn = document.getElementById('openBtn');
const saveBtn = document.getElementById('saveBtn');

let fileHandle;

openBtn.addEventListener('click', async () => {
  try {
    [fileHandle] = await window.showOpenFilePicker();
    const file = await fileHandle.getFile();
    editor.value = await file.text();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
});

saveBtn.addEventListener('click', async () => {
  try {
    if (!fileHandle) {
      fileHandle = await window.showSaveFilePicker();
    }
    const writable = await fileHandle.createWritable();
    await writable.write(editor.value);
    await writable.close();
  } catch (err) {
    console.error(err.name, err.message);
  }
});

            

              
                Copy
              
            
          

Ten przykład pokazuje, jak otworzyć plik, wyświetlić jego zawartość w polu tekstowym i zapisać zmiany z powrotem do pliku. Jest to bardzo podstawowy przykład i wymagałby dodatkowej obsługi błędów oraz funkcji dla rzeczywistej aplikacji.

Dobre praktyki korzystania z API dostępu do systemu plików

• Stopniowe ulepszanie (Progressive Enhancement): Zaprojektuj swoją aplikację tak, aby działała nawet bez API dostępu do systemu plików. Użyj API, aby poprawić doświadczenie użytkownika, gdy jest ono dostępne.
• Dostarczaj jasnych wyjaśnień: Wyraźnie wyjaśnij użytkownikowi, dlaczego Twoja aplikacja potrzebuje dostępu do jego systemu plików i co zamierzasz zrobić z plikami.
• Obsługuj błędy z gracją: Zaimplementuj solidną obsługę błędów, aby płynnie radzić sobie w sytuacjach, gdy użytkownik odmawia zgody, plik nie zostanie znaleziony lub wystąpią inne błędy.
• Używaj operacji asynchronicznych: Zawsze używaj operacji asynchronicznych, aby zapobiec zamrażaniu interfejsu użytkownika podczas interakcji z systemem plików.
• Optymalizuj pod kątem wydajności: Używaj dostępu opartego na strumieniach dla dużych plików, aby poprawić wydajność i zmniejszyć zużycie pamięci.
• Szanuj prywatność użytkownika: Pamiętaj o prywatności użytkownika i uzyskuj dostęp tylko do tych plików i folderów, które są niezbędne do funkcjonowania Twojej aplikacji.
• Testuj dokładnie: Dokładnie przetestuj swoją aplikację w różnych przeglądarkach i systemach operacyjnych, aby zapewnić zgodność i stabilność.
• Rozważ użycie Prywatnego systemu plików źródła (OPFS): W przypadku operacji krytycznych pod względem wydajności, zwłaszcza tych obejmujących duże pliki, rozważ użycie OPFS.

Podsumowanie

API dostępu do systemu plików to potężne narzędzie, które umożliwia deweloperom frontendowym tworzenie aplikacji internetowych z rozszerzonymi możliwościami systemu plików. Pozwalając użytkownikom na udzielanie aplikacjom internetowym dostępu do ich lokalnych plików i folderów, to API otwiera nowe możliwości dla internetowych narzędzi biurowych, aplikacji kreatywnych i nie tylko. Chociaż wsparcie przeglądarek wciąż ewoluuje, API dostępu do systemu plików stanowi znaczący krok naprzód w ewolucji tworzenia stron internetowych. W miarę dojrzewania wsparcia w przeglądarkach i zdobywania przez deweloperów większego doświadczenia z API, możemy spodziewać się jeszcze bardziej innowacyjnych i interesujących aplikacji internetowych wykorzystujących jego możliwości.

Pamiętaj, aby zawsze priorytetowo traktować bezpieczeństwo i prywatność użytkownika podczas korzystania z API dostępu do systemu plików. Stosując się do dobrych praktyk i starannie rozważając implikacje bezpieczeństwa, możesz tworzyć aplikacje internetowe, które są zarówno potężne, jak i bezpieczne.