PWA 推送实践
PWA 推送实践
最近公司内录任务的系统总是忘记录任务，而那个系统又没有通知，所以想要实现一个浏览器的通知功能，免得自己忘记录入任务。
前端实现通知的几种方式
想要实现通知，我们就需要有个客户端，对于前端同学来说，我们的客户端就是浏览器，我们每天基本上都是长开浏览器，所以用浏览器做个通知效果更好。既然是浏览器，在PWA 出现之前我们就只有 chrome 插件可以用，现在既然有了 PWA，我们有一个更为方便的方案：PWA。
为什么选用 PWA？由于内部系统的任何信息，包括域名都不能上传到外部，如果使用插件的方式，那么不可避免代码要发布到应用商店，那么恭喜，你要被约谈了。
PWA 基础介绍
PWA（Progress Web Application）, 渐近式网页应用，相比于普通的网页，它具备了客户端的特性，下面是官方特性介绍
Reliable - Load instantly and never show the downasaur, even in uncertain network conditions.
Fast - Respond quickly to user interactions with silky smooth animations and no janky scrolling.
Engaging - Feel like a natural app on the device, with an immersive user experience.
使用的理由：
可发送至桌面上，以 APP 标识展示
可靠性高，可离线使用
增加用户粘性，打开的频率会更高
提高用户转化率
简单来讲， PWA 对于 Web 主要意义在于：推送和后台服务。这两个特性使得 PWA 在某种意义上可以替代部分 Chrome 插件功能（当然安全权限的原因，PWA 部分功能无法实现）。
PWA 涉及两个主要的方面：推送（含通知等）和 service worker。
关于实现一个简单的例子： https://segmentfault.com/a/1190000012462202
注册 service worker
首先我们要注册 service-worker，当然本文章不讨论兼容性问题，可自行添加相关的判断。注册完成后，需要在 service worker ready 后才可以执行其他操作
window.addEventListener('load', function() {
// register 方法里第一个参数为 Service Worker 要加载的文件；第二个参数 scope 可选，用来指定 Service Worker 控制的内容的子目录
navigator.serviceWorker.register('./ServiceWorker.js').then(function(registration) {
// Service Worker 注册成功
console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
}).catch(function(err) {
// Service Worker 注册失败
console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
});
});
推送注册
在 service worker ready 后，我们就可以进行订阅通知了：
function subscribePush() {
navigator.serviceWorker.ready.then(function(registration) {
if (!registration.pushManager) {
alert('Your browser doesn\'t support push notification.');
return false;
}
registration.pushManager.subscribe({
userVisibleOnly: true //Always show notification when received
})
.then(function (subscription) {
console.log(subscription);
});
})
}
function unsubscribePush() {
navigator.serviceWorker.ready
.then(function(registration) {
//Get `push subscription`
registration.pushManager.getSubscription()
.then(function (subscription) {
//If no `push subscription`, then return
if(!subscription) {
alert('Unable to unregister push notification.');
return;
}
//Unsubscribe `push notification`
subscription.unsubscribe()
.then(function () {
console.log(subscription);
})
})
.catch(function (error) {
console.error('Failed to unsubscribe push notification.');
});
})
}
订阅完成通知后，我们需要从 subscription 中获取用户的推送 ID，从而使用该 ID 对用户进行推送控制。
添加 manifest.json
要想发送到桌面上，并接受推送，我们需要配置 manifest.json。其中最关键的要配置 gcm_sender_id，这个是需要在 firebase 中获取的。
{
"name": "PWA - Commits",
"short_name": "PWA",
"description": "Progressive Web Apps for Resources I like",
"start_url": "./index.html?utm=homescreen",
"display": "standalone",
"orientation": "portrait",
"background_color": "#f5f5f5",
"theme_color": "#f5f5f5",
"icons": [
{
"src": "./images/192x192.png",
"type": "image/png",
"sizes": "192x192"
}
],
"author": {
"name": "Prosper Otemuyiwa",
"website": "https://twitter.com/unicodeveloper",
"github": "https://github.com/unicodeveloper",
"source-repo": "https://github.com/unicodeveloper/pwa-commits"
},
"gcm_sender_id": "571712848651"
}
获取允许通知权限
想到给用户发通知，需要先请求用户权限：
window.Notification.requestPermission((permission) => {
if (permission === 'granted') {
const notice = payload.notification || {}
const n = new Notification(notice.title, { ...notice })
n.onclick = function (e) {
if (payload.notification.click_action) {
window.open(payload.notification.click_action, '_blank')
}
n.onclick = undefined
n.close()
}
}
})
workbox
当然，这些都是些重复的工作，实际上 firebase 已经给我们封装好了一个现成的库，我们可以直接调用。同样，google 提供了一个 workbox 库，专门用于 service worker 功能。它的主要功能是：pre-cache 和 route request。简单来讲，就是设置某些文件预缓存，从 service worker 的 cache 中获取。Router Request 主是拦截请求，根据不同的请求定制规则，不需要自己再监听 fetch 事件，手写一大堆代码。相关文档可以直接看 https://developers.google.com/web/tools/workbox/guides/get-started .
PWA 实现推送的设计
PWA 的基本功能我们都知道了，那么我们就来实现一个 firebase 的推送。我们需要在 firebase 中创建项目，这一部分可以搜搜教程，这里就不详解了。我们的后端采用 Nodejs 来实现，使用 node-gcm 库进行通知的发送。
firebase 和项目配置
使用 firebase 进行推送和之前提到浏览器推送不同，我们需要使用 firebase 的库，并设置相关的 id。
- 首先我们需要在 html 中添加 firebase 库地址, 我们只需要推送功能，所以只引入两个脚本：
<script src="https://www.gstatic.com/firebasejs/5.8.4/firebase-app.js"></script>
<script src="https://www.gstatic.com/firebasejs/5.8.4/firebase-messaging.js"></script>
关于使用全部文档参见这里 https://firebase.google.com/docs/web/setup?authuser=0
引用后我们需要进行配置，这段代码可以在 firebase 网站上找到。 建完应用后，在设置 -> 添加应用, 然后复制代码至 body 中。大概是下面这个样子的
<!-- The core Firebase JS SDK is always required and must be listed first -->
<script src="https://www.gstatic.com/firebasejs/5.11.1/firebase-app.js"></script>
<!-- TODO: Add SDKs for Firebase products that you want to use
https://firebase.google.com/docs/web/setup#config-web-app -->
<script>
// Your web app's Firebase configuration
var firebaseConfig = {
apiKey: "2333333xxxx-9Co0",
authDomain: "project-name.firebaseapp.com",
databaseURL: "https://project-name.firebaseio.com",
projectId: "project-name",
storageBucket: "project-name.appspot.com",
messagingSenderId: "21590860940",
appId: "1:21590860940:web:22222"
};
// Initialize Firebase
firebase.initializeApp(firebaseConfig);
</script>
基本引入完成后，我们设置
manifest.json中的gcm_sender_id为103953800507， 表示使用 firebase 的推送。创建
firebase-messaging-sw.js
/* eslint-disable */
importScripts('https://www.gstatic.com/firebasejs/4.8.1/firebase-app.js')
importScripts('https://www.gstatic.com/firebasejs/4.8.1/firebase-messaging.js')
// Initialize the Firebase app in the service worker by passing in the
// messagingSenderId.
firebase.initializeApp({
'messagingSenderId': '21590860940'
})
// Retrieve an instance of Firebase Messaging so that it can handle background
// messages.
const messaging = firebase.messaging()
- 引入 sw 文件
需要设置云消息的公钥：可在设置 云消息集成 -> 网络配置 创建公钥。
const messaging = firebase.messaging()
messaging.usePublicVapidKey('BJBX2316OIair2mmmlcmUy6Turkwg2dqK1hHq4uj17oEQ6wk76bpUfDlMCNxXUuLebge2AneQBabVRUoiEGVmbE')
- token 上传
我们虽然已经接入了 firebase，但需要获取到 firebase 对应用户的 token 才能给用户推送消息，所以我们要获取 token 并上传
// 获取通知权限，并上传 token
export function subscribe () {
return messaging.requestPermission().then(function () {
getToken()
refreshToken()
}).catch(function (err) {
console.log('Unable to get permission to notify.', err)
})
}
function getToken () {
messaging.getToken().then((fcm) => {
if (!fcm) {
console.log('error')
return axios.delete('/fcm/token', { fcm })
}
console.log(fcm)
return axios.put('/fcm/token', { fcm })
})
.catch((err) => {
console.error(err)
return axios.delete('/fcm/token')
})
}
function refreshToken () {
messaging.onTokenRefresh(() => {
getToken()
})
}
这样，我们页面端的推送的基本设置就完成了。下面是设置服务端发送消息（如何存储用户 token 需要自行设计）, 这里面使用 node-gcm，当然你也可以考虑使用其他的库。
const fcm = require('node-gcm')
const FCM_KEY = '云消息 -> 服务器密钥';
const defaultOption = {
// collapseKey: 'demo',
// priority: 'high',
// contentAvailable: true,
// delayWhileIdle: true,
// timeToLive: 3,
// dryRun: true,
};
const router = new Router({});
async function push (option) {
const { message, tokens } = option
const msg = new fcm.Message(Object.assign({}, defaultOption, message));
const sender = new fcm.Sender(FCM_KEY);
try {
// const result = await send(msg, { registrationTokens: tokens });
const result = await new Promise((resolve, reject) => {
sender.sendNoRetry(msg, { registrationTokens: tokens }, (err, res) => {
if (err) {
return reject(err)
}
return resolve(res)
})
})
return result
} catch (e) {
console.error(e)
}
};
以上这些步骤基本上可以实现推送了，可以手动尝试下推送，看是否能接收到。
几个要解决的问题
推送服务独立
由于墙的存在，内网机器无法访问 firebase 服务
解决方案：我们需要把 firebase 推送功能独立出来，形成一个 http 服务，放在可以访问 firebase 的机器上，也是就是进行拆分只需要重开个项目即可
证书
service worker 需要 https 才可以安装
这个问题是不可避免的，如果是有公网 IP 的机器，可以考虑使用 let's encrypt，推荐使用自动化脚本 acme.sh https://github.com/Neilpang/acme.sh。
内网机器就没这么方便了，没有 DNS 操作权限，只能使用自建的 CA 来发证书。使用 mkcert 即可：
mkcert 生成证书的步骤：
a) 下载linux 下的二进制文件，存放在某个目录下，然后使用 ln -s ./xxx /usr/bin/mkcert，软链过去
b) 生成 ca 证书, 后面有 ca 证书的位置，把公钥拷贝出来，用于安装
mkcert -install
c) 生成证书，根据你的服务域名，生成证书
mkcert example.com
把公钥都复制出来，私钥和 key 用于 nginx 等配置。生成完成证书后 https 就没有问题了。不过这个方案下需要用户安装 ca 的证书才可以，增加了使用的门槛。
发送通知的主逻辑
前端提到的是一些准备工作，包括怎么引入 firebase 和推送实现，怎样避免墙的问题。而什么时候发送推送，为什么要发送推送才是工作的关键。
怎么检测用户需要通知？
服务端与其他服务是隔离的，没办法获取，只能通过接口去获取用户的状态。如果他们没有提供服务，我们就只能拿用户的 token 定时查询，如果查询结果发现当前用户没有任务，那么就调用推送接口。逻辑很简单，功能上需要获取用户登录信息，并定时查询
登录设计
想要获取用户 token，就需要根据同域原理，取在种在用户 cookie 中的 token。所幸我们虽然是内网，有子域名，取到 token 不成问题，同时用前面生成的证书，整个登录就没问题了。
由于 token 可能会失效，我们需要存储最新有效的 token，用于调用接口查询用户状态。这样流程是：
接收到用户访问页面时查询指定服务状态的请求 -> 取到当前的 token -> 使用当前 token 去查询接口 -> 成功后返回数据，并更新数据库中的 token -> 失败则使用数据库中的 token 再去查询。
登录设计一般都不相同，并涉及数据库，这里就不展示代码了。
定时任务
定时使用可以使用一些现成的库，比如说 cron，当然，如果简单的话可以自行实现一个无限循环的函数。
循环中每次遍历所有的用户，取出 token 和推送的 token，使用 token 查询服务，然后使用推送的 token 进行相关的推送。下面是无限循环类的写法：
export interface QueueOption {
time?: number;
onExecEnd?: any;
}
export default class Queue {
actions: any[];
handle: any;
onExecEnd: any;
time: number;
constructor (func: any, { time = 3000, onExecEnd }: QueueOption) {
this.actions = [{ func, count: 0, errorCount: 0, maxTime: 0 }];
this.time = time;
this.onExecEnd = onExecEnd;
this.start();
}
start () {
clearTimeout(this.handle);
this.handle = setTimeout(() => {
this.execActions().then((time) => {
this.onExecEnd && this.onExecEnd(time, this.actions);
this.start();
});
}, this.time);
}
add (func: any) {
this.actions.push({ func, count: 0, errorCount: 0, maxTime: 0 });
}
async execActions () {
const startTime = new Date().getTime();
for (const action of this.actions) {
const startStamp = process.hrtime();
try {
await action.func();
} catch (e) {
action.errorCount++;
console.error(e);
}
action.count++;
// 统计执行时间
const execStamp = process.hrtime();
const execCost = (execStamp[0] - startStamp[0]) * 1000 + (execStamp[1] - startStamp[1]) / 1e6;
action.maxTime = Math.max(action.maxTime, execCost);
}
return (new Date()).getTime() - startTime;
}
}
注意：独立循环要单独的进程，不要和其他服务一起，便于其他服务的重启和开启多核。
被墙下的替代方案
讲到这里基本上已经完成了，如果用户没有翻墙，那么同样是收不到消息，如果我们自己来实现一个推送服务用来替代呢？思路是：在 service worker 启动时创建一个长链接，链接到服务端，一有消息，浏览器收到消息调用通知功能通知用户。很简单是吧，就是使用 SSE 的功能而已。关于 sse 有很多现成的库，这里就不展示自己实现的代码了，要注意几点：
- SSE 的句柄需要保存在内存中，这种情况下只能开启一个线程，免得找不到句柄，无法写入
- SSE 在断开后会自动重连，需要移除那么失效的句柄
这个方案和后面要介绍的 PWA 纯本地服务一样，有一个大问题：浏览器重启后不会继续执行，需要用户访问一次，然后重启该功能。
PWA 纯本地服务设计
上面我们已经实现了 PWA 推送和自定义的推送，为什么还要使用纯本地推送？主要根源在于：我们保存了 token。作为 SSO，token 可用于多个服务，那么推送服务的持有者可以使用其他人的 token 做一些事情，或者是 token 泄漏，这就是一个大的安全问题。所以我们需要来一个不需要存储 token 的推送。
纯本地服务后， server 端只做代理转发，解决浏览器无法重写 cookie 的问题，其他的功能均由 service worker 内部的功能来实现。
注册和通讯设计
纯的 service worker 就不需要 firebase 的功能了，我们使用 workbox 库来注册，简化操作，同时它默认实现了一些缓存功能，加速网站访问速度。下面是 sw-loop.js 的代码中注册和生成通知的代码：
// 循环实现
importScripts('https://cdn.jsdelivr.net/npm/idb-keyval@3/dist/idb-keyval-iife.min.js')
importScripts('/workbox-sw-4.2.js')
workbox.precaching.precacheAndRoute(self.__precacheManifest || [])
self.addEventListener('notificationclick', e => {
// eslint-disable-next-line no-undef
const f = clients.matchAll({
includeUncontrolled: true,
type: 'window'
})
.then(function (clientList) {
if (e.notification.data) {
// eslint-disable-next-line no-undef
clients.openWindow(e.notification.data.click_action).then(function (windowClient) {})
}
})
e.notification.close()
e.waitUntil(f)
})
self.addEventListener('message', (event) => {
if (event.data && event.data.type === 'SKIP_WAITING') {
self.skipWaiting()
}
})
在 main.js 中进行 workbox 的注册：
import { Workbox } from 'workbox-window'
if ('serviceWorker' in navigator) {
const wb = new Workbox('/sw-loop.js')
// Add an event listener to detect when the registered
// service worker has installed but is waiting to activate.
wb.addEventListener('waiting', (event) => {
wb.addEventListener('controlling', (event) => {
window.location.reload()
})
// Send a message telling the service worker to skip waiting.
// This will trigger the `controlling` event handler above.
// Note: for this to work, you have to add a message
// listener in your service worker. See below.
wb.messageSW({ type: 'SKIP_WAITING' })
})
wb.register()
}
循环设计
本质上只是把服务端的搬运过来而已。由于在浏览器端实现，
service worker 与页面通讯
从上面的注册中我们看到，可以使用 workbox 的功能发送通知。不过我们功能简单，直接采用共享数据库的方式。在 service worker 中可以使用的存储是 indexDb，容量也比较大，完全够我们使用。现在有很多方案解决 indexDb 的 callback 模式，比如 idb。我们用存储只用于 key-value 形式，使用 idb-keyval即可。
使用方式和 localStorage 没有什么差别，除了是异步：
await idbKeyval.set('validToken', cookie)
await idbKeyval.get('validToken')
无限循环
直接使用我们上面贴出的无限循环类即可。其他代码如下：
function timeStampToISOString (time = new Date(), noHour = false) {
const date = new Date(time)
if (isNaN(date.getTime())) {
return ''
}
date.setMinutes(date.getMinutes() - date.getTimezoneOffset())
const str = date.toISOString()
return noHour
? `${str.slice(0, 10)}`
: `${str.slice(0, 10)} ${str.slice(11, 19)}`
}
const time = 1000 * 30
// eslint-disable-next-line no-new
new Queue(loopFunc, { time })
function noticeData (notification) {
self.registration.showNotification(notification.title, notification)
}
async function authRequest (url, options = {}, cookie) {
/* eslint-disable no-undef */
const validToken = await idbKeyval.get('validToken')
const firstResult = await fetch(url, {
...options,
headers: {
...(options.headers || {}),
'X-Token': cookie
}
})
if (firstResult.status !== 401) {
await idbKeyval.set('validToken', cookie)
if (firstResult.status >= 400) {
return Promise.reject(firstResult)
}
return firstResult
}
const finalResult = await fetch(url, {
...options,
headers: {
...(options.headers || {}),
'X-Token': validToken
}
})
if (finalResult.status >= 400) {
if (finalResult.status === 401) {
const notification = {
title: '助手提醒',
tag: `${Date.now()}`,
icon: '图片.png',
body: '您没有登录，请点击登录',
data: {
click_action: '页面地址'
}
}
noticeData(notification)
return Promise.reject(finalResult)
}
return finalResult
}
}
async function loopFunc () {
// 你的逻辑
}
其他
作为一个练手的小项目，很多功能还是有问题的：
使用 es2018，没有转换
在 webpack 中没有办法直接转换 sw-loop.js 为 es5，需要独立进行配置。不过考虑到浏览器的版本，目前使用的 async await 等支持的情况还是比较好的。
两种方案效果
如果没有墙的存在，使用 firebase 进行推送是最完美的方法，可惜国内无法访问。作为开发人员，长期可以翻墙是正常的，所以最终还是保留了 firebase 推送。事实证明， firebase 的才是最可靠的，即使你重启浏览器或者重启电脑。纯本地的服务和自定义的推送，由于浏览器关闭后就不再有入口，永远无法再循环，需要用户访问网页来再次触发，或者使用推送通知再来实现。由于有一个能用，懒得再去修正了，如果后面有兴趣再修复吧。
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