PWA 技术详解 | 利用 IndexedDB 解决客户端数据持久化问题-JavaScript中文网-JavaScript教程资源分享门户

前言

现在的网站不再是单纯的信息展示平台，越来越多的应用功能需要在 web 端实现。但是 web 应用有一个很大的问题，就是不可靠的网络环境。当网络连接不稳定或者处于离线状态时，大部分的应用都无法继续执行，用户也无法正常使用应用。这时候，PWA 就起到了作用。

PWA（Progressive Web App）是一个 Web 应用的技术概念，它涉及到多个方面的特点和技术，比如缓存、离线使用、推送通知等等。其中，离线使用是 PWA 最核心的特性之一。离线使用要解决的一个关键问题就是数据持久化问题，因为离线时无法从服务器获取数据，需要从客户端本地存储获取数据。而 IndexedDB 就是一种客户端存储数据的解决方案。

本篇文章将详细介绍 PWA 技术中的离线使用特性，重点讲解如何利用 IndexedDB 解决客户端数据持久化问题。

PWA 技术中的离线使用特性

PWA 的离线使用并不是指完全离线，而是指在网络连接不可靠的情况下，用户仍然能够使用应用，同时也能在线时提供更好的用户体验。离线使用特性包括应用缓存、Service Worker 等。

应用缓存

应用缓存是 PWA 技术中用于离线使用的一种传统技术。应用缓存机制使得 Web 应用可以将资源缓存到客户端，当用户离线时，可以从缓存读取资源而不是从网络加载。应用缓存需要在 HTML 的头部添加 manifest 文件，注意要勾选 manifest 文件 MIME 类型支持。

// javascriptcn.com 代码示例
<!DOCTYPE html>
<html manifest="http://example.com/cache.manifest">
  <head>
    <title>Example</title>
    ...
  </head>
  <body>
    ...
  </body>
</html>

在 cache.manifest 文件中定义需要缓存的资源：

CACHE MANIFEST
# v1 2022-01-01
/index.html
/main.css
/main.js

应用缓存机制有如下缺点：

应用缓存机制在应用首次加载时，需要下载 cache.manifest 文件和缓存资源，而且如果 cache.manifest 文件没有更新，则浏览器会始终使用缓存，难以更新。
应用缓存机制只能缓存静态资源，对于动态页面和数据，无法灵活处理，也没有处理机制。

Service Worker

Service Worker 是 PWA 技术中比较新颖的离线使用方案，它是一个 JavaScript 工作线程，用于拦截和响应网络请求。通过 Service Worker，可以离线缓存页面、响应网络请求、推送通知等等。

Service Worker 是一个独立的进程，可以在后台运行，不需要与页面交互，可以直接与服务器进行通信。通过 Service Worker，可以将网络请求拦截到客户端，可以在离线时使用缓存资源，也可以在在线环境下将资源异步存储到缓存中。

Service Worker 的使用步骤如下：

通过注册 Service Worker，浏览器将 Service Worker 载入到浏览器，并将其加入到 Service Worker 控制范围。

// javascriptcn.com 代码示例
if ('serviceWorker' in navigator) {
  window.addEventListener('load', function() {
    navigator.serviceWorker.register('/sw.js').then(function(registration) {
      console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
    }, function(err) {
      console.error('ServiceWorker registration failed: ', err);
    });
  });
}

编写 Service Worker 脚本

Service Worker 脚本需要通过 self.addEventListener() 注册事件，以响应浏览器发送的事件，比如安装、激活、错误等事件。

// javascriptcn.com 代码示例
self.addEventListener('install', function(event) {
  event.waitUntil(
    caches.open('v1').then(function(cache) {
      return cache.addAll([
        '/index.html',
        '/styles/main.css',
        '/scripts/main.js',
        '/images/logo.png'
      ]);
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request).then(function(response) {
      return response || fetch(event.request);
    })
  );
});

缓存需要离线使用的资源

Service Worker 脚本中可以通过 caches.open() 打开或创建一个缓存空间，并通过 cache.addAll() 将需要离线使用的资源添加到缓存。

拦截网络请求并响应缓存数据

通过在 Service Worker 中注册 fetch 事件，可以拦截浏览器的网络请求，并响应缓存数据。如果缓存中没有资源，则通过 fetch() 获取后缓存。

利用 IndexedDB 解决客户端数据持久化问题

客户端数据持久化是 PWA 离线使用特性的核心之一。为了更好地支持客户端数据持久化，HTML5 引入了 IndexedDB API。

IndexedDB 是一个基于键值对存储的数据库，提供了用于客户端数据存储和检索的 API。利用 IndexedDB，可以将数据存储到客户端本地，以供后续使用，实现客户端数据持久化。

以下是 IndexedDB 的使用步骤：

打开或创建数据库

// javascriptcn.com 代码示例
const request = indexedDB.open('myDatabase', 1);

request.onerror = function(event) {
  console.log('Database error: ' + event.target.error);
};

request.onupgradeneeded = function(event) {
  const db = event.target.result;
  const store = db.createObjectStore('customers', { keyPath: 'id' });
  store.put({ id: 1, name: 'John Doe' });
};

request.onsuccess = function(event) {
  const db = event.target.result;
  const transaction = db.transaction('customers', 'readonly');
  const store = transaction.objectStore('customers');
  const request = store.get(1);
  
  request.onsuccess = function(event) {
    console.log(request.result);
  };
};

首先，要打开或创建一个 IndexedDB 数据库。在打开数据库时，需要指定数据库名称和版本号。如果数据库不存在，则自动创建一个空数据库。如果指定的版本号高于已存在的版本号，则触发 onupgradeneeded 事件，执行数据库升级逻辑。

创建对象存储空间

在数据库打开成功时，需要创建一个对象存储空间，以存储数据。在创建对象存储空间成功后，可以将数据存储到对象存储空间中，可以直接使用 put() 方法存储数据。

执行事务操作

使用 IndexedDB 进行数据存储和检索时，需要使用事务来控制操作序列。事务可以实现对数据的隔离性和原子性控制，可以保证数据的一致性。

在事务内部，使用 objectStore() 方法获取对象存储空间，通过 get() 或者 getAll() 方法获取数据。获取到数据后，可以进行更新或删除等操作。

总结

PWA 的离线使用特性是 Web 应用实现离线使用的重要手段，其中客户端数据持久化是离线使用的核心，可以通过 IndexedDB 实现客户端数据的存储和检索。IndexedDB 提供了用于客户端数据存储和检索的 API，可以实现客户端数据持久化，提高应用的可靠性和体验。

随着 Web 应用的普及，PWA 技术将越来越受到关注和重视，相信未来 Web 技术将取得更大的进步和发展。

参考资料

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