Фонові скрипти розширень для браузера: Перехід на JavaScript Service Worker

Сфера розробки розширень для браузерів постійно розвивається. Однією з найзначніших останніх змін є перехід від традиційних постійних фонових сторінок до JavaScript Service Workers для фонових скриптів. Ця міграція, значною мірою зумовлена Manifest V3 (MV3) у браузерах на основі Chromium, приносить численні переваги, але також створює унікальні виклики для розробників. Цей вичерпний посібник детально розгляне причини цієї зміни, її переваги та недоліки, а також надасть покрокову інструкцію процесу міграції, щоб забезпечити плавний перехід для вашого розширення.

Чому варто переходити на Service Workers?

Основною мотивацією цього переходу є покращення продуктивності та безпеки браузера. Постійні фонові сторінки, які були поширеними в Manifest V2 (MV2), могли споживати значні ресурси навіть у стані простою, впливаючи на час роботи батареї та загальну чутливість браузера. Service Workers, з іншого боку, є подійно-орієнтованими й активуються лише за потреби.

Переваги Service Workers:

• Покращена продуктивність: Service Workers активні лише тоді, коли їх викликає подія, наприклад, виклик API або повідомлення від іншої частини розширення. Ця "подійно-орієнтована" природа зменшує споживання ресурсів та покращує продуктивність браузера.
• Підвищена безпека: Service Workers працюють у більш обмеженому середовищі, що зменшує поверхню для атак та покращує загальну безпеку розширення.
• Захист на майбутнє: Більшість основних браузерів переходять на Service Workers як стандарт для фонової обробки в розширеннях. Міграція зараз гарантує, що ваше розширення залишиться сумісним та уникне майбутніх проблем із застаріванням.
• Неблокуючі операції: Service Workers розроблені для виконання завдань у фоновому режимі без блокування основного потоку, що забезпечує більш плавний користувацький досвід.

Недоліки та виклики:

• Крива навчання: Service Workers представляють нову модель програмування, яка може бути складною для розробників, звиклих до постійних фонових сторінок. Подійно-орієнтована природа вимагає іншого підходу до управління станом та комунікацією.
• Управління постійним станом: Підтримка постійного стану між активаціями Service Worker вимагає ретельного розгляду. Такі техніки, як Storage API або IndexedDB, стають вирішальними.
• Складність налагодження: Налагодження Service Workers може бути складнішим, ніж налагодження традиційних фонових сторінок, через їхню періодичну природу.
• Обмежений доступ до DOM: Service Workers не можуть безпосередньо отримати доступ до DOM. Вони повинні спілкуватися з контент-скриптами для взаємодії з веб-сторінками.

Розуміння основних концепцій

Перш ніж занурюватися в процес міграції, важливо зрозуміти фундаментальні концепції, що лежать в основі Service Workers:

Управління життєвим циклом

Service Workers мають чіткий життєвий цикл, що складається з наступних етапів:

• Інсталяція: Service Worker інсталюється при першому завантаженні або оновленні розширення. Це ідеальний час для кешування статичних ресурсів та виконання початкових налаштувань.
• Активація: Після інсталяції Service Worker активується. З цього моменту він може починати обробляти події.
• Простій: Service Worker залишається в режимі простою, очікуючи на події, які його активують.
• Завершення: Service Worker завершує роботу, коли він більше не потрібен.

Архітектура, керована подіями

Service Workers є подійно-орієнтованими, що означає, що вони виконують код лише у відповідь на конкретні події. Поширені події включають:

• install: Спрацьовує, коли Service Worker інсталюється.
• activate: Спрацьовує, коли Service Worker активується.
• fetch: Спрацьовує, коли браузер робить мережевий запит.
• message: Спрацьовує, коли Service Worker отримує повідомлення від іншої частини розширення.

Міжпроцесна комунікація

Service Workers потребують способу спілкування з іншими частинами розширення, такими як контент-скрипти та спливаючі скрипти (popup). Зазвичай це досягається за допомогою API chrome.runtime.sendMessage та chrome.runtime.onMessage.

Покроковий посібник з міграції

Давайте пройдемося процесом міграції типового розширення для браузера з постійної фонової сторінки на Service Worker.

Крок 1: Оновіть ваш файл маніфесту (manifest.json)

Перший крок — оновити ваш файл manifest.json, щоб відобразити перехід на Service Worker. Видаліть поле "background" і замініть його на поле "background", що містить властивість "service_worker".

Приклад Manifest V2 (Постійна фонова сторінка):

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

Приклад Manifest V3 (Service Worker):

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

Важливі зауваження:

• Переконайтеся, що ваш manifest_version встановлено на 3.
• Властивість "service_worker" вказує шлях до вашого скрипта Service Worker.

Крок 2: Рефакторинг вашого фонового скрипта (background.js)

Це найважливіший крок у процесі міграції. Вам потрібно провести рефакторинг вашого фонового скрипта, щоб адаптувати його до подійно-орієнтованої природи Service Workers.

1. Видаліть змінні для постійного стану

У фонових сторінках MV2 ви могли покладатися на глобальні змінні для підтримки стану між різними подіями. Однак Service Workers завершують роботу в стані простою, тому глобальні змінні не є надійними для постійного стану.

Приклад (MV2):

var counter = 0;

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

Рішення: Використовуйте Storage API або IndexedDB

Storage API (chrome.storage.local або chrome.storage.sync) дозволяє зберігати та отримувати дані постійно. IndexedDB є ще одним варіантом для більш складних структур даних.

Приклад (MV3 з 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);
    });
  });
});

Приклад (MV3 з IndexedDB):

// Функція для відкриття бази даних IndexedDB
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' });
    };
  });
}

// Функція для отримання даних з 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);
    };
  });
}

// Функція для запису даних в 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. Замініть слухачів подій на передачу повідомлень

Якщо ваш фоновий скрипт спілкується з контент-скриптами або іншими частинами розширення, вам потрібно буде використовувати передачу повідомлень.

Приклад (Надсилання повідомлення з фонового скрипта до контент-скрипта):

chrome.runtime.onMessage.addListener(
  function(request, sender, sendResponse) {
    if (request.message === "get_data") {
      // Робимо щось для отримання даних
      let data = "Example Data";
      sendResponse({data: data});
    }
  }
);

Приклад (Надсилання повідомлення з контент-скрипта до фонового скрипта):

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

3. Обробляйте задачі ініціалізації у події `install`

Подія install спрацьовує, коли Service Worker вперше інсталюється або оновлюється. Це ідеальне місце для виконання завдань ініціалізації, таких як створення баз даних або кешування статичних ресурсів.

Приклад:

chrome.runtime.onInstalled.addListener(function() {
  console.log("Service Worker installed.");
  // Виконуйте завдання ініціалізації тут
  chrome.storage.local.set({initialized: true});
});

4. Розгляньте використання позаекранних документів

Manifest V3 ввів позаекранні документи для обробки завдань, які раніше вимагали доступу до DOM у фонових сторінках, таких як відтворення аудіо або взаємодія з буфером обміну. Ці документи працюють в окремому контексті, але можуть взаємодіяти з DOM від імені service worker.

Якщо ваше розширення потребує значних маніпуляцій з DOM або виконання завдань, які важко реалізувати за допомогою передачі повідомлень та контент-скриптів, позаекранні документи можуть бути правильним рішенням.

Приклад (Створення позаекранного документа):

// У вашому фоновому скрипті:
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);

Приклад (offscreen.html):

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

Приклад (offscreen.js, що виконується в позаекранному документі):

// Слухаємо повідомлення від service worker
chrome.runtime.onMessage.addListener((request, sender, sendResponse) => {
  if (request.action === 'doSomething') {
    // Тут виконуємо дії з DOM
    document.body.textContent = 'Action performed!';
    sendResponse({ result: 'success' });
  }
});

Крок 3: Ретельно протестуйте ваше розширення

Після рефакторингу вашого фонового скрипта, вкрай важливо ретельно протестувати ваше розширення, щоб переконатися, що воно коректно працює в новому середовищі Service Worker. Зверніть особливу увагу на наступні області:

• Управління станом: Перевірте, що ваш постійний стан коректно зберігається та отримується за допомогою Storage API або IndexedDB.
• Передача повідомлень: Переконайтеся, що повідомлення коректно надсилаються та приймаються між фоновим скриптом, контент-скриптами та спливаючими скриптами.
• Обробка подій: Протестуйте всі слухачі подій, щоб переконатися, що вони спрацьовують як очікувалося.
• Продуктивність: Моніторте продуктивність вашого розширення, щоб переконатися, що воно не споживає надмірних ресурсів.

Крок 4: Налагодження Service Workers

Налагодження Service Workers може бути складним через їхню періодичну природу. Ось кілька порад, які допоможуть вам налагодити ваш Service Worker:

• Chrome DevTools: Використовуйте Chrome DevTools для інспектування Service Worker, перегляду логів консолі та встановлення точок зупину. Ви можете знайти Service Worker на вкладці "Application".
• Постійні логи консолі: Рясно використовуйте вирази console.log для відстеження потоку виконання вашого Service Worker.
• Точки зупину: Встановлюйте точки зупину у вашому коді Service Worker, щоб призупинити виконання та перевірити змінні.
• Інспектор Service Worker: Використовуйте інспектор Service Worker у Chrome DevTools для перегляду статусу, подій та мережевих запитів Service Worker.

Найкращі практики для міграції на Service Worker

Ось кілька найкращих практик, яких варто дотримуватися при міграції вашого розширення для браузера на Service Workers:

• Починайте завчасно: Не чекайте до останнього моменту, щоб перейти на Service Workers. Почніть процес міграції якомога раніше, щоб мати достатньо часу на рефакторинг коду та тестування розширення.
• Розбийте завдання: Розбийте процес міграції на менші, керовані завдання. Це зробить процес менш складним і легшим для відстеження.
• Тестуйте часто: Часто тестуйте ваше розширення протягом усього процесу міграції, щоб виявляти помилки на ранніх етапах.
• Використовуйте Storage API або IndexedDB для постійного стану: Не покладайтеся на глобальні змінні для постійного стану. Використовуйте замість цього Storage API або IndexedDB.
• Використовуйте передачу повідомлень для комунікації: Використовуйте передачу повідомлень для спілкування між фоновим скриптом, контент-скриптами та спливаючими скриптами.
• Оптимізуйте ваш код: Оптимізуйте ваш код для підвищення продуктивності, щоб мінімізувати споживання ресурсів.
• Розгляньте використання позаекранних документів: Якщо вам потрібно значно маніпулювати DOM, розгляньте можливість використання позаекранних документів.

Аспекти інтернаціоналізації

При розробці розширень для браузерів для глобальної аудиторії важливо враховувати інтернаціоналізацію (i18n) та локалізацію (l10n). Ось кілька порад, щоб ваше розширення було доступним для користувачів у всьому світі:

• Використовуйте папку `_locales`: Зберігайте перекладені рядки вашого розширення в папці _locales. Ця папка містить підпапки для кожної підтримуваної мови з файлом messages.json, що містить переклади.
• Використовуйте синтаксис `__MSG_messageName__`: Використовуйте синтаксис __MSG_messageName__ для посилання на ваші перекладені рядки у вашому коді та файлі маніфесту.
• Підтримка мов з письмом справа наліво (RTL): Переконайтеся, що макет та стилі вашого розширення коректно адаптуються до RTL-мов, таких як арабська та іврит.
• Враховуйте форматування дати та часу: Використовуйте відповідне форматування дати та часу для кожної локалі.
• Надавайте культурно релевантний контент: Адаптуйте контент вашого розширення, щоб він був культурно релевантним для різних регіонів.

Приклад (_locales/uk/messages.json):

{
  "extensionName": {
    "message": "Моє Розширення",
    "description": "Назва розширення"
  },
  "buttonText": {
    "message": "Натисни Мене",
    "description": "Текст для кнопки"
  }
}

Приклад (Посилання на перекладені рядки у вашому коді):

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

Висновок

Міграція фонового скрипта вашого розширення для браузера на JavaScript Service Worker — це значний крок до покращення продуктивності, безпеки та майбутньої сумісності вашого розширення. Хоча перехід може створити певні виклики, переваги варті докладених зусиль. Дотримуючись кроків, викладених у цьому посібнику, та застосовуючи найкращі практики, ви зможете забезпечити плавну та успішну міграцію, надаючи кращий досвід для ваших користувачів у всьому світі. Не забувайте ретельно тестувати та адаптуватися до нової подійно-орієнтованої архітектури, щоб повною мірою використовувати можливості Service Workers.

Додаткові ресурси

• Документація Chrome Extension Manifest V3
• Документація Mozilla Service Worker API
• Основи Service Worker