缓存

PWA 可以构建缓存策略的主要技术包括 Fetch API、Service Worker API 和 Cache API。

Fetch API 定义了用于获取网络资源的全局函数 fetch()，以及代表网络请求和响应的 Request 和 Response 接口。fetch() 函数接受一个 Request 或一个 URL 作为参数，并返回一个兑现为 Response 的 Promise。

fetch() 函数对 service worker 以及主应用线程都可用。

service worker 是 PWA 的一部分：它是在其自己的线程中运行的单独脚本，与应用的主线程分离。

一旦 service worker 激活，当应用请求一个由 service worker 控制的网络资源时，浏览器会在 service worker 的全局作用域内触发一个称为 fetch 的事件。这个事件不仅会在主线程显式调用 fetch() 时触发，而且在浏览器因页面导航而隐式请求加载页面和子资源（如 JavaScript、CSS 和图片）时也会触发。

通过监听 fetch 事件，service worker 可以拦截请求并返回一个定制的 Response。特别是，它可以返回一个本地缓存的响应，而不是总是访问网络，或者在设备离线时返回一个本地缓存的响应。

Cache 接口为 Request/Response 对提供了持久性存储。它提供了添加和删除 Request/Response 对的方法，以及查找匹配给定 Request 的缓存 Response 的方法。缓存在主应用线程和 service worker 中都可用：所以一个线程可以添加一个响应，另一个线程可以检索它。

通常情况下，service Worker 会在其 install 或 fetch 事件处理程序中将资源添加到缓存中。

PWA 可以在任何时候缓存资源，但在实践中，大多数 PWA 选择在以下几个时间点缓存它们：

• 在 service worker 的 install 事件处理程序中（预缓存）：当 service worker 被安装时，浏览器会在 service worker 的全局作用域中触发一个名为 install 的事件。此时，service worker 可以预缓存资源，从网络获取它们并将它们存储在缓存中。

  备注： service worker 的安装时间与 PWA 的安装时间不同。一个 service worker 的 install 事件会在 service worker 被下载和执行后立即触发，这通常会发生在用户首次访问你的网站时。

  即使用户从未将你的网站安装为 PWA，其 service worker 也会被安装和激活。

• 在 service worker 的 fetch 事件处理程序中：当 service worker 的 fetch 事件被触发时，service worker 可以将请求转发到网络，并缓存结果响应，无论缓存中是否已经包含了响应，亦或是用较新的响应来更新缓存中的响应。

• 响应用户请求时：PWA 可能会明确邀请用户下载稍后使用的资源。例如，音乐播放器可能会邀请用户下载曲目以稍后离线播放。在这种情况下，主应用线程可以获取资源并将响应添加到缓存中。特别是如果请求的资源很大，PWA 可能会使用 Background Fetch API，在这种情况下，响应将由 service worker 处理，它将添加响应到缓存中。

• 定期：使用定期后台同步 API，service worker 可以定期获取资源并缓存响应，以确保即使在设备离线时，PWA 也可以提供合理新鲜的响应。

缓存策略是何时缓存资源、何时提供缓存资源以及何时从网络获取资源的算法。在本节中，我们将总结一些常用的策略。

这不是一个详尽的列表：它只是旨在说明 PWA 可以采用的策略类型。

缓存策略在离线操作、响应速度和新鲜度之间寻求平衡。不同的资源在此方面有不同的要求：例如，应用的基本 UI 可能相对稳定，而显示产品列表时获取最新数据则可能至关重要。这意味着 PWA 通常会对不同的资源采用不同的策略，单个 PWA 可能会使用此处描述的所有策略。

在这个策略中，我们会预缓存一些资源，然后仅对这些资源实现“缓存优先”策略。也就是：

• 对于预缓存的资源，我们将：
  • 在缓存中查找该资源，如果找到则返回该资源。
  • 否则，进行一次网络请求。如果网络请求成功，则缓存该资源以备下次使用。
• 对于所有其他资源，我们将始终进行网络请求。

预缓存适用于 PWA 确定需要的、在此版本的应用中不会改变的资源，以及需要尽快获取的资源。例如，这包括应用程序的基本用户界面。如果这些界面预缓存了，那么应用的 UI 就可以在启动时不需要任何网络请求地渲染。

首先，service worker 在其 install 事件处理程序中预缓存静态资源：

const cacheName = "MyCache_1";
const precachedResources = ["/", "/app.js", "/style.css"];

async function precache() {
  const cache = await caches.open(cacheName);
  return cache.addAll(precachedResources);
}

self.addEventListener("install", (event) => {
  event.waitUntil(precache());
});

在 install 事件处理程序中，我们将缓存操作的结果传递给事件的 waitUntil() 方法。这意味着如果由于任何原因缓存失败，service worker 的安装就会失败：反过来，如果安装成功，service worker 就可以确定资源已添加到缓存中。

fetch 事件处理程序如下：

async function cacheFirst(request) {
  const cachedResponse = await caches.match(request);
  if (cachedResponse) {
    return cachedResponse;
  }
  try {
    const networkResponse = await fetch(request);
    if (networkResponse.ok) {
      const cache = await caches.open("MyCache_1");
      cache.put(request, networkResponse.clone());
    }
    return networkResponse;
  } catch (error) {
    return Response.error();
  }
}

self.addEventListener("fetch", (event) => {
  if (precachedResources.includes(url.pathname)) {
    event.respondWith(cacheFirst(event.request));
  }
});

我们通过调用事件的 respondWith() 方法来返回资源。如果我们没有为某个请求调用 respondWith()，那么该请求将像 service worker 没有拦截它一样发送到网络。因此，如果一个请求没有预缓存，它就直接从网络获取。

当我们将 networkResponse 添加到缓存时，我们必须克隆响应并将副本添加到缓存中，同时返回原始响应。这是因为 Response 对象是可以流传输的，所以只能读取一次。

你可能会疑惑为什么对预缓存的资源会回退到网络请求。如果它们已预缓存，难道我们就不能确定它们一定在缓存中吗？原因是缓存可能会被浏览器或用户清除。虽然这不太可能发生，但如果不能回退到网络请求，会导致 PWA 不可用。参见删除缓存数据。

“缓存优先”的缺点是一旦响应进入缓存，它就永远不会刷新，直到安装新的 service worker 版本。

“带缓存刷新的数据缓存优先”策略，也称为“用旧并换新（stale while revalidate）”，与“缓存优先”类似，不同之处在于即使缓存命中后，我们也总是将请求发送到网络，并使用响应来刷新缓存。这意味着我们可以得到“缓存优先”的响应速度，但可以获取相当新鲜的响应（只要请求频繁足够）。

当响应速度很重要，新鲜程度也比较重要但不是至关重要时，这是一个不错的选择。

在这个版本中，我们对所有资源（JSON 除外）实现“带缓存刷新的缓存优先”。

function isCacheable(request) {
  const url = new URL(request.url);
  return !url.pathname.endsWith(".json");
}

async function cacheFirstWithRefresh(request) {
  const fetchResponsePromise = fetch(request).then(async (networkResponse) => {
    if (networkResponse.ok) {
      const cache = await caches.open("MyCache_1");
      cache.put(request, networkResponse.clone());
    }
    return networkResponse;
  });

  return (await caches.match(request)) || (await fetchResponsePromise);
}

self.addEventListener("fetch", (event) => {
  if (isCacheable(event.request)) {
    event.respondWith(cacheFirstWithRefresh(event.request));
  }
});

注意，我们异步更新缓存（在 then() 处理程序中），所以应用不必等待网络响应被接收就可以使用缓存的响应。

我们要了解的最后一个策略是“网络优先”，它与缓存优先的逻辑相反：我们先尝试从网络获取资源。如果网络请求成功，我们返回响应并更新缓存。如果失败，我们尝试获取缓存。

这对于获取最新响应非常重要，但缓存的资源比没有好的请求很有用。一个消息应用的最近消息列表可能属于此类别。

在下面的示例中，我们对获取位于应用“inbox”路径下的所有资源的请求使用“网络优先”策略。

async function networkFirst(request) {
  try {
    const networkResponse = await fetch(request);
    if (networkResponse.ok) {
      const cache = await caches.open("MyCache_1");
      cache.put(request, networkResponse.clone());
    }
    return networkResponse;
  } catch (error) {
    const cachedResponse = await caches.match(request);
    return cachedResponse || Response.error();
  }
}

self.addEventListener("fetch", (event) => {
  const url = new URL(event.request.url);
  if (url.pathname.match(/^\/inbox/)) {
    event.respondWith(networkFirst(event.request));
  }
});

仍然存在一些请求，没有响应比可能过时的响应更好，且仅“网络优先”策略才合适。例如，如果一个应用正在显示可用产品列表，列表过时对用户来说将是令人沮丧的。

缓存具有有限的存储空间，如果超出限制，浏览器可能会驱逐应用缓存的数据。具体的限制和行为因浏览器而异：参见存储配额和驱逐标准了解详细信息。实际上，驱逐缓存数据的情况非常罕见。用户也可以随时清除应用程序的缓存。

PWA 应该在 service worker 的 activate 事件中清除旧版本的任何缓存：当此事件触发时，service worker 可以确定没有之前版本的 service worker 正在运行，因此不再需要旧的缓存数据。

• Service Worker API
• Fetch API
• 存储配额和驱逐标准
• developer.chrome.google.cn 上的 service worker 缓存策略（2021）
• web.developers.google.cn 上的离线应用程序开发指南（2020）