Persistent Storage API: Zrozumienie i zarządzanie limitami pamięci dla aplikacji internetowych

Persistent Storage API oferuje deweloperom internetowym ustandaryzowany sposób na żądanie i zarządzanie limitami pamięci w przeglądarce użytkownika. W przeciwieństwie do tradycyjnych mechanizmów przechowywania danych, takich jak pliki cookie czy localStorage, które często mają ograniczony rozmiar i podlegają automatycznemu usuwaniu, Persistent Storage API pozwala aplikacjom na żądanie większej ilości miejsca, a co najważniejsze, na żądanie, aby pamięć ta była trwała – co oznacza, że przeglądarka nie usunie jej automatycznie, nawet pod presją braku miejsca.

Dlaczego trwała pamięć ma znaczenie

We współczesnym internecie, gdzie progresywne aplikacje internetowe (PWA) stają się coraz powszechniejsze, a użytkownicy oczekują bogatych doświadczeń offline, niezawodna pamięć jest niezbędna. Rozważmy następujące scenariusze:

• Dostęp offline do dokumentów: Aplikacja do edycji dokumentów (jak Google Docs) musi przechowywać dokumenty lokalnie, aby użytkownicy mogli kontynuować pracę nawet bez połączenia z internetem.
• Odtwarzanie multimediów: Serwisy streamingowe, takie jak Spotify czy Netflix, pozwalają użytkownikom pobierać treści do odtwarzania offline, co wymaga znacznej przestrzeni dyskowej.
• Dane gier: Gry online często przechowują postępy użytkownika, poziomy i zasoby lokalnie, aby zapewnić płynne i responsywne działanie.
• Buforowanie dużych zbiorów danych: Aplikacje operujące na dużych zbiorach danych, takie jak aplikacje mapowe (np. Google Maps, aplikacje oparte na OpenStreetMap), korzystają z lokalnego buforowania danych w celu zmniejszenia liczby zapytań sieciowych i poprawy wydajności.
• Lokalne przetwarzanie danych: Aplikacje internetowe, które wykonują intensywne przetwarzanie danych (np. edycja obrazów, edycja wideo), mogą przechowywać wyniki pośrednie lokalnie, aby uniknąć powtarzania obliczeń.

Bez trwałej pamięci przeglądarka mogłaby automatycznie usunąć dane używane przez te aplikacje, gdy na urządzeniu zacznie brakować miejsca, co prowadziłoby do frustrującego doświadczenia użytkownika i potencjalnej utraty danych. Persistent Storage API rozwiązuje ten problem, dostarczając mechanizmu do żądania trwałej pamięci i śledzenia jej wykorzystania.

Zrozumienie limitów pamięci

Każda przeglądarka przydziela określoną ilość miejsca dla każdego pochodzenia (domeny). Ten limit pamięci nie jest stały i może się różnić w zależności od czynników takich jak całkowita pojemność pamięci urządzenia, ilość dostępnego wolnego miejsca oraz ustawienia przeglądarki użytkownika. Storage API dostarcza metod do sprawdzania dostępnego limitu pamięci i ilości już wykorzystanego miejsca.

Sprawdzanie limitu pamięci

Interfejs navigator.storage zapewnia dostęp do informacji związanych z pamięcią. Możesz użyć metody estimate(), aby uzyskać szacunkową wartość dostępnego limitu pamięci i ilości miejsca wykorzystywanego przez Twoją aplikację. Zwrócony obiekt zawiera właściwości usage i quota, obie mierzone w bajtach.

            
async function getStorageEstimate() {
  if (navigator.storage && navigator.storage.estimate) {
    const estimate = await navigator.storage.estimate();
    console.log(`Usage: ${estimate.usage}`);
    console.log(`Quota: ${estimate.quota}`);
    console.log(`Percentage used: ${(estimate.usage / estimate.quota * 100).toFixed(2)}%`);
  } else {
    console.warn("Storage estimate API not supported.");
  }
}

getStorageEstimate();

            

              
                Copy
              
            
          

Przykład: Powiedzmy, że estimate.usage zwraca 10485760 (10MB), a estimate.quota zwraca 1073741824 (1GB). Oznacza to, że Twoja aplikacja wykorzystała 10MB ze swojego 1GB limitu, co stanowi około 1% dostępnej pamięci.

Interpretacja wartości limitu

Wartość quota reprezentuje maksymalną ilość miejsca, jaką Twoja aplikacja *może* wykorzystać. Ważne jest jednak, aby zrozumieć, że ten limit nie jest gwarantowany. Przeglądarka może zmniejszyć limit, jeśli na urządzeniu zacznie brakować miejsca lub jeśli użytkownik wyczyści dane przeglądarki. Dlatego Twoja aplikacja powinna być zaprojektowana tak, aby radzić sobie z sytuacjami, w których dostępna pamięć jest mniejsza niż zgłoszony limit.

Dobra praktyka: Zaimplementuj mechanizm monitorowania wykorzystania pamięci i proaktywnie informuj użytkownika, jeśli aplikacja zbliża się do swojego limitu. Zapewnij użytkownikowi opcje wyczyszczenia niepotrzebnych danych lub uaktualnienia planu pamięci (jeśli dotyczy).

Żądanie trwałej pamięci

Nawet jeśli Twoja aplikacja ma wystarczający limit pamięci, przeglądarka może nadal automatycznie usuwać jej dane pod presją braku miejsca. Aby temu zapobiec, możesz zażądać trwałej pamięci za pomocą metody navigator.storage.persist().

            
async function requestPersistentStorage() {
  if (navigator.storage && navigator.storage.persist) {
    const isPersistent = await navigator.storage.persist();
    console.log(`Persistent storage granted: ${isPersistent}`);

    if (isPersistent) {
      console.log("Storage will not be cleared automatically.");
    } else {
      console.warn("Persistent storage not granted.");
      // Provide guidance to the user on how to enable persistent storage in their browser.
    }
  } else {
    console.warn("Persistent storage API not supported.");
  }
}

requestPersistentStorage();

            

              
                Copy
              
            
          

Metoda persist() zwraca wartość logiczną (boolean) wskazującą, czy żądanie o trwałą pamięć zostało przyznane. Przeglądarka może poprosić użytkownika o zgodę przed przyznaniem trwałej pamięci. Dokładny komunikat będzie się różnił w zależności od przeglądarki i ustawień użytkownika.

Interakcja z użytkownikiem i uprawnienia

Decyzja przeglądarki o przyznaniu trwałej pamięci zależy od kilku czynników, w tym:

• Zaangażowanie użytkownika: Przeglądarki chętniej przyznają trwałą pamięć aplikacjom, z którymi użytkownik często wchodzi w interakcję.
• Ustawienia użytkownika: Użytkownicy mogą skonfigurować ustawienia przeglądarki, aby kontrolować, jak obsługiwane są żądania o trwałą pamięć. Mogą zdecydować się na automatyczne przyznawanie wszystkich żądań, odrzucanie wszystkich żądań lub wyświetlanie monitu przy każdym żądaniu.
• Dostępna pamięć: Jeśli na urządzeniu jest krytycznie mało miejsca, przeglądarka może odrzucić żądanie o trwałą pamięć, niezależnie od zaangażowania użytkownika czy ustawień.
• Zaufanie do pochodzenia: Bezpieczne konteksty (HTTPS) są generalnie wymagane do uzyskania trwałej pamięci.

Ważne: Nie zakładaj, że żądanie o trwałą pamięć zawsze zostanie przyznane. Twoja aplikacja powinna być odporna na sytuacje, w których pamięć nie jest trwała. Zaimplementuj strategie tworzenia kopii zapasowych danych na serwerze lub eleganckiego radzenia sobie z utratą danych.

Sprawdzanie istniejącej trwałości

Możesz użyć metody navigator.storage.persisted(), aby sprawdzić, czy Twoja aplikacja ma już przyznaną trwałą pamięć.

            
async function checkPersistentStorage() {
  if (navigator.storage && navigator.storage.persisted) {
    const isPersistent = await navigator.storage.persisted();
    console.log(`Persistent storage already granted: ${isPersistent}`);
  } else {
    console.warn("Persistent storage API not supported.");
  }
}

checkPersistentStorage();

            

              
                Copy
              
            
          

Technologie przechowywania a limit pamięci

Persistent Storage API wchodzi w interakcję z różnymi technologiami przechowywania dostępnymi w przeglądarce. Zrozumienie, jak te technologie są wpływane przez limit pamięci, jest kluczowe.

• IndexedDB: Potężna baza danych NoSQL do przechowywania ustrukturyzowanych danych po stronie klienta. IndexedDB podlega ograniczeniom limitu pamięci i może znacznie skorzystać na trwałej pamięci.
• Cache API: Używane przez skrypty service worker do buforowania żądań sieciowych, umożliwiając dostęp offline i poprawiając wydajność. Pamięci podręczne utworzone za pomocą Cache API również wliczają się do ogólnego limitu pamięci.
• localStorage & sessionStorage: Proste magazyny klucz-wartość dla mniejszych ilości danych. Chociaż localStorage jest domyślnie trwałe (chyba że użytkownik wyczyści dane przeglądarki), ma ograniczony rozmiar i nie korzysta z gwarancji trwałości zapewnianych przez Persistent Storage API w takim stopniu jak IndexedDB czy Cache API. Jednak ich użycie wciąż wlicza się do ogólnego limitu.
• Pliki cookie: Chociaż technicznie są mechanizmem przechowywania, pliki cookie są zazwyczaj używane do zarządzania sesją i śledzenia, a nie do przechowywania dużych ilości danych. Pliki cookie mają własne limity rozmiaru i są odrębne od limitu pamięci zarządzanego przez Storage API.

Przykład: Aplikacja PWA używa IndexedDB do przechowywania profili użytkowników i danych offline oraz Cache API do buforowania statycznych zasobów, takich jak obrazy i pliki JavaScript. Żądanie trwałej pamięci zapewnia, że te zbuforowane dane są mniej narażone na usunięcie, co zapewnia spójne doświadczenie offline.

Najlepsze praktyki w zarządzaniu limitami pamięci

Efektywne zarządzanie limitami pamięci jest niezbędne do tworzenia solidnych i przyjaznych dla użytkownika aplikacji internetowych. Oto kilka najlepszych praktyk, których warto przestrzegać:

1. Regularnie monitoruj wykorzystanie pamięci

Zaimplementuj mechanizm do okresowego monitorowania wykorzystania pamięci przez Twoją aplikację za pomocą navigator.storage.estimate(). Pozwoli Ci to proaktywnie identyfikować potencjalne problemy z pamięcią i podejmować działania korygujące, zanim wpłyną one na doświadczenie użytkownika.

2. Zaimplementuj interfejs użytkownika do zarządzania pamięcią

Zapewnij użytkownikom przejrzysty i intuicyjny interfejs do zarządzania ich pamięcią. Ten interfejs powinien pozwalać użytkownikom na:

• Przeglądanie bieżącego wykorzystania pamięci.
• Identyfikowanie danych, które zużywają najwięcej miejsca.
• Usuwanie niepotrzebnych danych (np. zbuforowanych plików, pobranych treści).

Przykład: Aplikacja do edycji zdjęć mogłaby udostępniać interfejs, który pokazuje użytkownikom podział wykorzystania pamięci przez poszczególne zdjęcia i albumy, umożliwiając im łatwe usuwanie zdjęć, których już nie potrzebują.

3. Optymalizuj przechowywanie danych

Zoptymalizuj przechowywanie danych w swojej aplikacji, aby zminimalizować jej ślad w pamięci. Obejmuje to:

• Kompresowanie danych przed ich zapisaniem.
• Używanie wydajnych formatów danych (np. Protocol Buffers, MessagePack).
• Unikanie przechowywania zbędnych danych.
• Implementowanie polityk wygasania danych w celu automatycznego usuwania starych lub nieużywanych danych.

4. Zaimplementuj strategię łagodnej degradacji

Zaprojektuj swoją aplikację tak, aby elegancko radziła sobie z sytuacjami, w których pamięć jest ograniczona lub trwała pamięć nie została przyznana. Może to obejmować:

• Wyłączanie niektórych funkcji wymagających znacznej ilości miejsca.
• Wyświetlanie komunikatu ostrzegawczego dla użytkownika.
• Zapewnienie opcji tworzenia kopii zapasowej danych na serwerze.

5. Edukuj użytkowników na temat trwałej pamięci

Jeśli Twoja aplikacja w dużym stopniu polega na trwałej pamięci, edukuj użytkowników o korzyściach płynących z udzielenia zgody na jej użycie. Wyjaśnij, jak trwała pamięć poprawia wydajność aplikacji i zapewnia, że ich dane nie są automatycznie usuwane.

6. Elegancko obsługuj błędy pamięci

Bądź przygotowany na obsługę błędów pamięci, takich jak QuotaExceededError, który może wystąpić, gdy Twoja aplikacja przekroczy swój limit. Dostarczaj użytkownikowi informacyjne komunikaty o błędach i sugeruj możliwe rozwiązania (np. wyczyszczenie pamięci, uaktualnienie planu).

7. Rozważ użycie skryptów service worker

Skrypty service worker mogą znacznie zwiększyć możliwości offline Twojej aplikacji internetowej poprzez buforowanie statycznych zasobów i odpowiedzi API. Używając skryptów service worker, pamiętaj o limicie pamięci i wdrażaj strategie efektywnego zarządzania pamięcią podręczną.

Kwestie internacjonalizacji

Projektując interfejs użytkownika do zarządzania pamięcią w swojej aplikacji, weź pod uwagę następujące aspekty internacjonalizacji (i18n):

• Formatowanie liczb: Używaj odpowiedniego formatowania liczb dla różnych lokalizacji podczas wyświetlania wartości wykorzystania pamięci. Na przykład, w niektórych lokalizacjach przecinki są używane jako separatory dziesiętne, podczas gdy w innych używa się kropek. Użyj metody toLocaleString() w JavaScript, aby formatować liczby zgodnie z lokalizacją użytkownika.
• Formatowanie daty i godziny: Jeśli Twoja aplikacja przechowuje daty i godziny, formatuj je zgodnie z lokalizacją użytkownika podczas wyświetlania ich w interfejsie zarządzania pamięcią. Użyj metod toLocaleDateString() i toLocaleTimeString() w JavaScript do formatowania daty i godziny z uwzględnieniem lokalizacji.
• Lokalizacja jednostek: Rozważ lokalizację jednostek pamięci (np. KB, MB, GB), aby odpowiadały konwencjom używanym w różnych regionach. Chociaż standardowe jednostki są powszechnie rozumiane, dostarczenie zlokalizowanych alternatyw może poprawić doświadczenie użytkownika.
• Kierunek tekstu: Upewnij się, że Twój interfejs zarządzania pamięcią obsługuje zarówno kierunek tekstu od lewej do prawej (LTR), jak i od prawej do lewej (RTL). Użyj właściwości CSS, takich jak direction i unicode-bidi, aby poprawnie obsługiwać kierunek tekstu.

Kwestie bezpieczeństwa

Podczas pracy z trwałą pamięcią bezpieczeństwo jest najważniejsze. Przestrzegaj następujących najlepszych praktyk w zakresie bezpieczeństwa:

• Używaj HTTPS: Zawsze serwuj swoją aplikację przez HTTPS, aby chronić dane w tranzycie i zapobiegać atakom typu man-in-the-middle. HTTPS jest również wymogiem dla trwałej pamięci w wielu przeglądarkach.
• Sanityzuj dane wejściowe od użytkownika: Sanityzuj wszystkie dane wejściowe od użytkownika przed ich zapisaniem, aby zapobiec podatnościom na ataki typu cross-site scripting (XSS).
• Szyfruj wrażliwe dane: Szyfruj wrażliwe dane przed ich lokalnym zapisaniem, aby chronić je przed nieautoryzowanym dostępem. Rozważ użycie Web Crypto API do szyfrowania.
• Wdrażaj bezpieczne praktyki obsługi danych: Przestrzegaj bezpiecznych praktyk programistycznych, aby zapobiegać wyciekom danych i zapewnić integralność przechowywanych danych.
• Regularnie przeglądaj i aktualizuj swój kod: Bądź na bieżąco z najnowszymi zagrożeniami i podatnościami bezpieczeństwa oraz regularnie przeglądaj i aktualizuj swój kod, aby im sprostać.

Przykłady z różnych regionów

Zastanówmy się, jak zarządzanie limitami pamięci może się różnić w różnych regionach:

• Regiony z ograniczoną przepustowością: W regionach z ograniczoną lub kosztowną przepustowością internetową użytkownicy mogą być bardziej zależni od dostępu offline i buforowania. Dlatego aplikacje powinny priorytetowo traktować efektywne wykorzystanie pamięci i dostarczać jasnych wskazówek dotyczących zarządzania zbuforowanymi danymi. Na przykład, w niektórych częściach Afryki czy Azji Południowo-Wschodniej koszty transmisji danych są znaczącym problemem.
• Regiony z regulacjami dotyczącymi prywatności danych: W regionach z surowymi przepisami dotyczącymi prywatności danych, takich jak Unia Europejska (RODO), aplikacje muszą być przejrzyste w kwestii wykorzystania pamięci i uzyskiwać wyraźną zgodę użytkowników przed przechowywaniem danych osobowych. Muszą również zapewnić użytkownikom możliwość dostępu do swoich danych, ich sprostowania i usunięcia.
• Regiony ze starszymi urządzeniami: W regionach, w których użytkownicy częściej korzystają ze starszych lub mniej wydajnych urządzeń, aplikacje powinny być szczególnie świadome zużycia pamięci i optymalizować przechowywanie danych, aby zminimalizować wpływ na wydajność urządzenia.
• Regiony o specyficznych wymaganiach językowych: Interfejsy zarządzania pamięcią muszą być w pełni zlokalizowane, uwzględniając formaty liczb (np. użycie przecinków lub kropek jako separatorów dziesiętnych), formaty daty/godziny oraz prawidłowy kierunek tekstu.

Przykład: Aplikacja informacyjna skierowana do użytkowników w Indiach mogłaby pozwalać na pobieranie artykułów do czytania offline, uwzględniając potencjalne problemy z niestabilnym połączeniem internetowym. Aplikacja zapewniałaby również przejrzysty interfejs zarządzania pamięcią w wielu językach indyjskich, umożliwiając użytkownikom łatwe usuwanie pobranych artykułów w celu zwolnienia miejsca.

Przyszłość API do zarządzania pamięcią

Persistent Storage API stale ewoluuje, a nowe funkcje i możliwości są dodawane, aby sprostać rosnącym wymaganiom nowoczesnych aplikacji internetowych. Niektóre z potencjalnych przyszłych zmian obejmują:

• Ulepszone zarządzanie limitami pamięci: Bardziej szczegółowa kontrola nad limitami pamięci, pozwalająca aplikacjom na przydzielanie określonych ilości miejsca różnym typom danych.
• Integracja z pamięcią w chmurze: Bezproblemowa integracja z usługami przechowywania w chmurze, umożliwiająca aplikacjom transparentne przechowywanie danych w chmurze, gdy lokalna pamięć jest ograniczona.
• Zaawansowana synchronizacja danych: Bardziej wyrafinowane mechanizmy synchronizacji danych, umożliwiające aplikacjom wydajną synchronizację danych między pamięcią lokalną a chmurą.
• Standaryzowane szyfrowanie pamięci: Ustandaryzowane API do szyfrowania danych przechowywanych lokalnie, upraszczające proces zabezpieczania wrażliwych danych.

Podsumowanie

Persistent Storage API to potężne narzędzie dla deweloperów internetowych, którzy chcą tworzyć solidne i przyjazne dla użytkownika aplikacje internetowe, mogące zapewnić bogate doświadczenia offline. Dzięki zrozumieniu zarządzania limitami pamięci, żądaniu trwałej pamięci oraz przestrzeganiu najlepszych praktyk w zakresie przechowywania danych i bezpieczeństwa, możesz tworzyć aplikacje, które są niezawodne, wydajne i szanują prywatność użytkowników. W miarę jak internet będzie się rozwijał, Persistent Storage API będzie odgrywać coraz ważniejszą rolę w umożliwianiu tworzenia aplikacji internetowych nowej generacji.

Dalsza lektura

• MDN Web Docs: Storage API
• web.dev: Pamięć masowa w sieci
• WICG: Storage Quota API