架構

如要充分利用讓 PWA 穩定、可安裝和強大功能的技術,那麼在設計應用程式時,必須先瞭解應用程式的限制和限制,並選擇適合兩者的架構。

SPA 與 MPA

目前,網頁開發有兩種主要的架構模式:單頁應用程式 (SPA) 和多頁應用程式 (MPA)。

單頁應用程式的定義是讓用戶端 JavaScript 根據擷取或提供給應用程式的資料,控制網頁的大部分或所有 HTML 轉譯作業。應用程式會覆寫瀏覽器的內建導覽功能,並替換為其轉送和檢視處理功能。

多頁面應用程式通常會將預先算繪的 HTML 直接傳送至瀏覽器,並在瀏覽器載入 HTML 後,使用用戶端 JavaScript 進行強化,並依賴瀏覽器內建的導覽機制來顯示後續檢視畫面。

這兩種架構皆可用於建立 PWA。

每種方法各有優缺,因此請根據您的用途和情境,選擇合適的做法,為使用者提供快速可靠的體驗。

單頁面應用程式

優點
  • 大多是原子網頁內更新。
  • 啟動時載入的用戶端依附元件。
  • 後續載入作業會因為使用快取而快速完成。
缺點
  • 初始載入成本高。
  • 效能取決於裝置硬體和網路連線。
  • 應用程式複雜度越高,

單頁應用程式適合以下架構:

  • 使用者互動主要是以同一個網頁上顯示的互連資料為主,例如即時資料資訊主頁或影片編輯應用程式。
  • 應用程式有僅限用戶端的初始化依附元件,例如第三方驗證服務供應商,其啟動成本過高。
  • 檢視區塊載入所需的資料取決於特定的用戶端專屬情境,例如顯示已連結硬體的控制項。
  • 應用程式體積小且簡單,因此其大小和複雜度不會影響上述缺點。

如果符合下列情況,SPA 可能不是理想的架構:

  • 初始載入效能至關重要。SPA 通常需要載入更多 JavaScript,才能決定要載入哪些內容,以及如何顯示。結合此 JavaScript 的剖析和執行時間以及擷取內容,比傳送轉譯的 HTML 慢。
  • 您的應用程式主要在低功耗至中等功耗的裝置上執行。由於 SPA 會使用 JavaScript 進行轉譯,因此使用者體驗會比 MPA 更明顯地受到特定裝置效能的影響。

由於 SPA 需要使用路由取代瀏覽器內建的導覽功能,因此 SPA 需要具備最低程度的複雜度,才能有效更新目前檢視畫面、管理導覽變更,以及清除瀏覽器原本會處理的先前檢視畫面,整體而言更難維護,對使用者的裝置造成的負擔也更大。

多頁面應用程式

優點
  • 大多是全頁更新。
  • 初始算繪速度至關重要。
  • 用戶端指令碼是一項增強功能,
缺點
  • 次要檢視畫面需要其他伺服器呼叫。
  • 內容不會在檢視畫面之間保留。
  • 需要伺服器或預先轉譯。

如果符合下列條件,多頁應用程式就是不錯的架構選擇:

  • 使用者互動主要圍繞單一資料的檢視畫面,以及可選的依情境而異的資料,例如新聞或電子商務應用程式。
  • 初始轉譯速度至關重要,因為將已轉譯完成的 HTML 傳送至瀏覽器,比起在載入、剖析及執行以 JavaScript 為基礎的替代方案後,從資料要求中組合 HTML 更快。
  • 在初始載入後,您可以將用戶端互動或內容納入為強化功能,例如在轉譯的網頁上疊加設定檔,或是新增次要的用戶端依內容而異的元件。

在下列情況下,MPA 可能不是理想的架構選擇:

  • 重新下載、重新剖析及重新執行 JavaScript 或 CSS 所費不貲。在 PWA 中,服務工作站可減輕這項缺點。
  • 用戶端內容 (例如使用者位置) 無法在檢視畫面之間順暢轉移,重新取得該內容可能會耗費大量資源。您必須擷取並擷取資料,或是在檢視畫面之間重新要求。

因為個別檢視畫面需要由伺服器動態轉譯,或在存取前預先轉譯,因此可能會限制代管或增加資料複雜度。

要選擇哪一個?

即使採用上述優缺點,只要兩種架構都有效,即可建立您的 PWA。您可以根據需求,根據應用程式的不同部分混用這兩種模式。舉例來說,讓商店資訊遵循 MPA 架構,且結帳流程遵循 SPA 架構。

無論您選擇哪種做法,下一步都應瞭解如何最佳運用服務工作者,以提供最佳體驗。

Service worker 的強大功能

Service Worker 不但基本轉送與傳送快取和網路回應,還提供許多功能。我們可以建立複雜的演算法,改善使用者體驗和成效。

Service worker 包含 (SWI)

使用 Service Worker 做為網站架構的組成部分,新興的模式包括服務工作人員 (SWI)。SWI 會根據快取需求,將個別素材資源 (通常為 HTML 網頁) 分割成多個部分,然後在服務工作站中將這些部分重新拼接,以改善一致性、效能和可靠性,同時縮減快取大小。 含有全域標頭、內容區域、側欄和頁尾的網站。

這張圖片是範例網頁。其中包含五個不同部分,將網頁分成以下幾個部分:

  • 整體版面配置。
  • 全域標頭 (頂端深色橫條)。
  • 內容區域 (中間左線和圖片)。
  • 側欄 (右中間的深灰色高欄)。
  • 頁尾 (深色底部列)。

整體版面配置

整體版面配置不太可能經常變更,且沒有任何依附元件。建議您採用預先快取功能。

全域頁首和頁尾包含頂端選單和網站頁尾等內容,並帶來特殊挑戰:如果網頁是整個快取,則這些內容可能會在網頁載入期間變更,具體取決於特定網頁的快取時間。

將這兩者分開,並獨立於內容快取,即可確保使用者無論何時快取,都會取得相同的版本。因為這類更新並不常更新,因此也適合預先快取。不過,它們具有相依性,例如網站的 CSS 和 JavaScript。

CSS 和 JavaScript

在理想情況下,網站的 CSS 和 JavaScript 應納入過時的快取,同時重新驗證策略,以允許漸進式更新而不需更新 Service Worker,這點和預先快取資產的情況相同。不過,服務工作者更新為新的全域標頭或標尾時,也必須維持最低版本。因此,服務工作者安裝時,也應更新快取,以便使用最新版本的素材資源。

內容區域

接著是內容區域。視更新頻率而定,在重新驗證時選擇網路或過時。如先前討論的,圖片應採用快取優先策略進行快取。

最後,假設側欄內容包含標記和相關項目等次要內容,則不必從網路中提取。Stale while revalidate 策略適用於此情況。

完成所有操作後,您可能會認為這類快取功能只能用於單頁應用程式。不過,只要採用以邊緣端 include (或伺服器端包含) 為靈感的模式,即 Service Worker 中的部分進階 Service Worker 功能,上述任一架構都適用。

親自試試

您可以透過下一個程式碼研究室,試用服務工作者包含的內容:

串流回應

在 SPA 世界中,您可以使用應用程式殼層模型建立先前的頁面,其中會先快取應用程式殼層,然後提供服務,並在用戶端載入內容。隨著 Streams API 的推出和廣泛應用,應用程式殼層和內容可在服務工作者中合併,並串流傳輸至瀏覽器,讓您享有應用程式殼層的快取彈性,以及 MPA 的速度。

原因如下:

  • 串流也能以非同步的方式建構,讓串流的不同部分能從其他來源流傳。
  • 串流要求者可以在第一個資料區塊可用時立即開始處理回應,而不需要等待整個項目完成。
  • 針對串流最佳化的剖析器 (包括瀏覽器) 可以在串流完成前逐步顯示內容,加快回應的效能。

由於串流有這三種特性,因此以串流為基礎的架構通常比其他架構擁有更快的效能。

Streams API 複雜且層級較低,因此使用起來可能會有些困難。幸好,Workbox 模組可協助您為服務工作程式設定串流回應。

網域、來源和 PWA 範圍

網路工作站 (包括服務工作站、儲存空間,甚至是已安裝的 PWA 視窗) 都受到網路上最重要的安全機制之一:同源政策的規範。在同一來源中,系統會授予權限、共用資料,而 Service Worker 則可與不同的用戶端通訊。在不同來源之間,系統不會自動授予權限,且資料會處於隔離狀態,無法在不同來源之間存取。

同來源政策

如果兩個網址的通訊協定、通訊埠和主機相同,就會定義為具有相同來源。

例如:https://squoosh.apphttps://squoosh.app/v2 有相同的來源,但 http://squoosh.apphttps://squoosh.comhttps://app.squoosh.apphttps://squoosh.app:8080 則來自不同來源。如要瞭解更多資訊和範例,請參閱同來源政策 MDN 參考資料

變更子網域並非主機唯一可變更的方式。每個主機都由頂層網域 (TLD)、次要層級網域 (SLD) 和零個或多個標籤 (有時稱為子網域) 組成,這些標籤之間以點號分隔,並在網址中由右至左讀取。變更任何項目都會導致主機變更。

視窗管理模組中,我們已瞭解使用者從已安裝的 PWA 前往其他來源時,應用程式內瀏覽器的樣貌。

即使網站具有相同的 TLD 和 SLD,但由於標籤不同,這個應用程式內瀏覽器也會視為不同的來源。

在網路瀏覽情境中,來源的其中一個重要層面是儲存空間和權限的運作方式。一個來源會在其中的所有內容和 PWA 之間共用許多功能,包括:

  • 儲存空間配額和資料 (IndexedDB、Cookie、Web 儲存空間、快取儲存空間)。
  • Service Worker 註冊。
  • 授予或拒絕的權限 (例如網路推送、地理位置、感應器)。
  • 網路推播註冊。

從一個來源移至另一個來源時,系統會撤銷先前的所有存取權,因此必須重新授予權限,且 PWA 無法存取儲存空間中的所有資料。

資源