service worker轻度探索 - 解决运营活动需求中的图片加载问题?

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写在前面

做过运营活动需求的同学都知道，一般一个运营活动中会用到很多的图片资源。用户访问首页时，都会看到一个loading态，表示页面正在加载所需的所有图片资源。像下面这样：

手动加载一个图片的代码也很简单：

var img = new Image();
img.onload = function(){ ... }
img.src = '图片地址';

之所以要提前加载所有的图片，是为了在后续的页面中使用图片时，不会因为需要加载图片而产生耗时，导致体验问题。本文所要讨论的场景就是：怎么样做到在首页加载图片后，直接在后面的业务逻辑中直接使用提前加载好的图片呢？答案就是：把图片存下来。

缓存首页加载的图片

我能想到的这种场景下的缓存图片方法有两种：

  1. 使用浏览器的缓存。图片在第一次请求成功后，一般都会设置缓存。在页面后续的业务逻辑中，如果说想使用某图片，直接正常发起图片请求即可，浏览器会走缓存，甚至是从内存中直接返回这个图片。
  2. 将加载好的Image对象直接保存在内存中。这种方法很适用canvas中画图的场景，直接把保存下来的Image对象扔到canvas的drawImage中即可。

做业务需要不断的总结，思考。还能用什么方法来实现图片的缓存呢 ? 我尝试了一下Service Worker，本文将介绍一下Service Worker在这种业务场景下的应用。

本文只是轻度尝试了一下Service Worker，并未在线上应用。

service worker

Service Worker是PWA的重要组成部分，其包含安装、激活、等待、销毁等四个生命周期。主要有以下的特性：

在本文所描述的业务场景中，主要是应用service worker的拦截代理请求和返回的功能。

关于service worker的基础，谷歌开发者网站上有详细的介绍，这里就不赘述了。

地址在这里：https://developers.google.com/web/fundamentals/primers/service-workers/?hl=zh-cn

需要注意的是，service worker一定要谨慎使用，因为它太重要了，一旦注册，站点的所有请求都会被控制。

service worker的示例

结合文章开头所描述的场景，我们先来写一些必要的业务函数。

// 加载一个图片
function loadImage(imgUrl) {
    return new Promise((resolve, reject)=>{
        const img = new Image();
        img.onload = function() {
            resolve();
        };
        img.src = imgUrl;
    });
}

// 加载一堆图片
function loadImageList(imgList) {
    return Promise.all(imgList.map(function (imgUrl) {
        return loadImage(imgUrl);
    }));
}

下面是service worker的代码：

self.addEventListener('install', function (event) {
    console.log('install');
});

self.addEventListener('fetch', function (evt) {
    evt.respondWith(
        caches.match(evt.request).then(function(response) {
            if (response) {
                return response;
            }
            const request = evt.request.clone();
            return fetch(request).then(function (response) {
                if (!response || response.status !== 200 || !response.headers.get('Content-type').match(/image/)) {
                    return response;
                }
                const responseClone = response.clone(); // 流数据需要克隆一份。注意事项②
                caches.open('test-cache').then(function (cache) { 
                    cache.put(evt.request, responseClone);
                });
                return response;
            });
        })
    )
});

self.addEventListener('activate', function () {
    console.log('activate');
    clients.claim(); // 首次activate后，就控制页面。注意事项①
});

注册完service worker后，我们就劫持了页面的所有请求。每一次请求经过service worker时，都会判断刚请求是否已有缓存，如果有缓存，就直接返回结果。没有缓存时，才会向服务器发起请求，并且将图片请求的结果缓存起来。

在业务代码中，我们注册并使用这个service worker的代码如下：

// 需要加载的图片列表
const imgArr = ['http://xxx.png', '...'];

// 注册service worker
function registerServiceWorker() {
    if ('serviceWorker' in navigator) {
        return navigator.serviceWorker.register('http://localhost:8080/service.js');
    } else {
        // 没有service的处理逻辑省略
    }
}

registerServiceWorker().then(registration => { // 注意事项③
    let serviceWorker;
    if (registration.installing) {
        console.log('registration.installing');
        serviceWorker = registration.installing;
    } else if (registration.waiting) {
        console.log('registration.waiting');
        serviceWorker = registration.waiting;
    } else if (registration.active) {
        console.log('registration.active');
        serviceWorker = registration.active;
        loadImageList(imgArr);
    }
    if (serviceWorker) {
        serviceWorker.addEventListener('statechange', function (e) {
            if(e.target.state === 'activated') {
                // 首次注册时
                console.log('首次注册sw时，sw激活');
                loadImageList(imgArr);
            }
        });
    }
}).catch(e => {
    console.log(e);
});

注意事项：

  1. 正常情况下，service worker刚注册时，是不会控制页面的，即无法拦截到页面的请求。需要用户刷新页面，再次访问时，service worker才会拦截页面请求。这与我们的需求场景不符合。我们的需求是：用户首次访问请求图片资源时，就需要对返回的图片进行缓存。所以，需要在service worker进入activate状态后，通过clients.claim()来获得页面的控制权。不过，这种方式并不被提倡。
  2. service worker拦截到请求后，我们需要拷贝返回的数据流，才能存入缓存。
  3. 在业务代码中，我们每次都需要调用navigator.serviceWorker.register来拿到一个service worker。浏览器会判断当前service worker的状态，返回对应的对象。我们需要保证在service worker准备无误后，再发起图片的请求。由于server worker的自身逻辑需要一定的时间，所以我们发起图片请求的时间会被延后。

使用service worker后的效果

以我做的运营活动项目为例，使用service worker之前，网络请求是这样的：

使用service-worker之后，网络请求是这样的：

可以看到，我们成功使用service worker劫持了页面的请求，并且将图片缓存到了浏览器的cache storage中。我们来看一下浏览器的缓存。这里的缓存都是http response：

另外这里多说一句，可以使用下面的代码，来查看当前网站可以使用的浏览器本地存储空间

if ('storage' in navigator && 'estimate' in navigator.storage) {
  navigator.storage.estimate().then(({usage, quota}) => {
    console.log(`Using ${usage} out of ${quota} bytes.`);
  });
}

一些思考

在本文提到的场景中，我们在用户首次访问页面时，先注册了service worker，并且使service worker立即控制页面，然后再开始请求图片。这种做法延后了图片请求的发起时间，并且从上面的图中可以看到，通过service worker加载图片的耗时比正常直接请求图片耗时略长。这些因素导致首屏时间被延后了。另外，作为运营活动页，同一个用户也不会在几天内多次访问，因此service worker的【绕过网络，立即响应请求】的特性并不能很好地发挥出来。综上所述，在本文的场景中，使用service worker来做缓存并不是最佳实践。

关于service worker做缓存的最佳实践以及使用场景，可以查看这篇文章：

https://developers.google.com/web/fundamentals/primers/service-workers/high-performance-loading?hl=zh-cn

service worker最适合的场景还是资源离线化，用户二次进入页面时可以达到资源秒加载，不会受网络状况的影响。

写在后面

本文从业务的角度出发，轻度探索了service worker在文章开头给出的业务场景中的应用，了解了service worker的使用方法。后续会考虑在合适的业务场景中进行应用。符合预期。

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