面试官:前端跨页面通信,你知道哪些方法?

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引言

在浏览器中,我们可以同时打开多个Tab页,每个Tab页可以粗略理解为一个“独立”的运行环境,即使是全局对象也不会在多个Tab间共享。然而有些时候,我们希望能在这些“独立”的Tab页面之间同步页面的数据、信息或状态。

正如下面这个例子:我在列表页点击“收藏”后,对应的详情页按钮会自动更新为“已收藏”状态;类似的,在详情页点击“收藏”后,列表页中按钮也会更新。

跨页面通信实例

这就是我们所说的前端跨页面通信。

你知道哪些跨页面通信的方式呢?如果不清楚,下面我就带大家来看看七种跨页面通信的方式。


一、同源页面间的跨页面通信

以下各种方式的 在线 Demo 可以戳这里 >>

浏览器的同源策略在下述的一些跨页面通信方法中依然存在限制。因此,我们先来看看,在满足同源策略的情况下,都有哪些技术可以用来实现跨页面通信。

1. BroadCast Channel

BroadCast Channel 可以帮我们创建一个用于广播的通信频道。当所有页面都监听同一频道的消息时,其中某一个页面通过它发送的消息就会被其他所有页面收到。它的API和用法都非常简单。

下面的方式就可以创建一个标识为AlienZHOU的频道:

const bc = new BroadcastChannel('AlienZHOU');

各个页面可以通过onmessage来监听被广播的消息:

bc.onmessage = function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[BroadcastChannel] receive message:', text);
};

要发送消息时只需要调用实例上的postMessage方法即可:

bc.postMessage(mydata);
Broadcast Channel 的具体的使用方式可以看这篇《【3分钟速览】前端广播式通信:Broadcast Channel》

2. Service Worker

Service Worker 是一个可以长期运行在后台的 Worker,能够实现与页面的双向通信。多页面共享间的 Service Worker 可以共享,将 Service Worker 作为消息的处理中心(中央站)即可实现广播效果。

Service Worker 也是 PWA 中的核心技术之一,由于本文重点不在 PWA ,因此如果想进一步了解 Service Worker,可以阅读我之前的文章【PWA学习与实践】(3) 让你的WebApp离线可用

首先,需要在页面注册 Service Worker:

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.register('../util.sw.js').then(function () {
    console.log('Service Worker 注册成功');
});

其中../util.sw.js是对应的 Service Worker 脚本。Service Worker 本身并不自动具备“广播通信”的功能,需要我们添加些代码,将其改造成消息中转站:

/* ../util.sw.js Service Worker 逻辑 */
self.addEventListener('message', function (e) {
    console.log('service worker receive message', e.data);
    e.waitUntil(
        self.clients.matchAll().then(function (clients) {
            if (!clients || clients.length === 0) {
                return;
            }
            clients.forEach(function (client) {
                client.postMessage(e.data);
            });
        })
    );
});

我们在 Service Worker 中监听了message事件,获取页面(从 Service Worker 的角度叫 client)发送的信息。然后通过self.clients.matchAll()获取当前注册了该 Service Worker 的所有页面,通过调用每个client(即页面)的postMessage方法,向页面发送消息。这样就把从一处(某个Tab页面)收到的消息通知给了其他页面。

处理完 Service Worker,我们需要在页面监听 Service Worker 发送来的消息:

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.addEventListener('message', function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Service Worker] receive message:', text);
});

最后,当需要同步消息时,可以调用 Service Worker 的postMessage方法:

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.controller.postMessage(mydata);

3. LocalStorage

LocalStorage 作为前端最常用的本地存储,大家应该已经非常熟悉了;但StorageEvent这个与它相关的事件有些同学可能会比较陌生。

当 LocalStorage 变化时,会触发storage事件。利用这个特性,我们可以在发送消息时,把消息写入到某个 LocalStorage 中;然后在各个页面内,通过监听storage事件即可收到通知。

window.addEventListener('storage', function (e) {
    if (e.key === 'ctc-msg') {
        const data = JSON.parse(e.newValue);
        const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
        console.log('[Storage I] receive message:', text);
    }
});

在各个页面添加如上的代码,即可监听到 LocalStorage 的变化。当某个页面需要发送消息时,只需要使用我们熟悉的setItem方法即可:

mydata.st = +(new Date);
window.localStorage.setItem('ctc-msg', JSON.stringify(mydata));

注意,这里有一个细节:我们在mydata上添加了一个取当前毫秒时间戳的.st属性。这是因为,storage事件只有在值真正改变时才会触发。举个例子:

window.localStorage.setItem('test', '123');
window.localStorage.setItem('test', '123');

由于第二次的值'123'与第一次的值相同,所以以上的代码只会在第一次setItem时触发storage事件。因此我们通过设置st来保证每次调用时一定会触发storage事件。

小憩一下

上面我们看到了三种实现跨页面通信的方式,不论是建立广播频道的 Broadcast Channel,还是使用 Service Worker 的消息中转站,抑或是些 tricky 的storage事件,其都是“广播模式”:一个页面将消息通知给一个“中央站”,再由“中央站”通知给各个页面。

在上面的例子中,这个“中央站”可以是一个 BroadCast Channel 实例、一个 Service Worker 或是 LocalStorage。

下面我们会看到另外两种跨页面通信方式,我把它称为“共享存储+轮询模式”。


4. Shared Worker

Shared Worker 是 Worker 家族的另一个成员。普通的 Worker 之间是独立运行、数据互不相通;而多个 Tab 注册的 Shared Worker 则可以实现数据共享。

Shared Worker 在实现跨页面通信时的问题在于,它无法主动通知所有页面,因此,我们会使用轮询的方式,来拉取最新的数据。思路如下:

让 Shared Worker 支持两种消息。一种是 post,Shared Worker 收到后会将该数据保存下来;另一种是 get,Shared Worker 收到该消息后会将保存的数据通过postMessage传给注册它的页面。也就是让页面通过 get 来主动获取(同步)最新消息。具体实现如下:

首先,我们会在页面中启动一个 Shared Worker,启动方式非常简单:

// 构造函数的第二个参数是 Shared Worker 名称,也可以留空
const sharedWorker = new SharedWorker('../util.shared.js', 'ctc');

然后,在该 Shared Worker 中支持 get 与 post 形式的消息:

/* ../util.shared.js: Shared Worker 代码 */
let data = null;
self.addEventListener('connect', function (e) {
    const port = e.ports[0];
    port.addEventListener('message', function (event) {
        // get 指令则返回存储的消息数据
        if (event.data.get) {
            data && port.postMessage(data);
        }
        // 非 get 指令则存储该消息数据
        else {
            data = event.data;
        }
    });
    port.start();
});

之后,页面定时发送 get 指令的消息给 Shared Worker,轮询最新的消息数据,并在页面监听返回信息:

// 定时轮询,发送 get 指令的消息
setInterval(function () {
    sharedWorker.port.postMessage({get: true});
}, 1000);

// 监听 get 消息的返回数据
sharedWorker.port.addEventListener('message', (e) => {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Shared Worker] receive message:', text);
}, false);
sharedWorker.port.start();

最后,当要跨页面通信时,只需给 Shared Worker postMessage即可:

sharedWorker.port.postMessage(mydata);
注意,如果使用addEventListener来添加 Shared Worker 的消息监听,需要显式调用MessagePort.start方法,即上文中的sharedWorker.port.start();如果使用onmessage绑定监听则不需要。

5. IndexedDB

除了可以利用 Shared Worker 来共享存储数据,还可以使用其他一些“全局性”(支持跨页面)的存储方案。例如 IndexedDB 或 cookie。

鉴于大家对 cookie 已经很熟悉,加之作为“互联网最早期的存储方案之一”,cookie 已经在实际应用中承受了远多于其设计之初的责任,我们下面会使用 IndexedDB 来实现。

其思路很简单:与 Shared Worker 方案类似,消息发送方将消息存至 IndexedDB 中;接收方(例如所有页面)则通过轮询去获取最新的信息。在这之前,我们先简单封装几个 IndexedDB 的工具方法。

  • 打开数据库连接:
function openStore() {
    const storeName = 'ctc_aleinzhou';
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        if (!('indexedDB' in window)) {
            return reject('don\'t support indexedDB');
        }
        const request = indexedDB.open('CTC_DB', 1);
        request.onerror = reject;
        request.onsuccess =  e => resolve(e.target.result);
        request.onupgradeneeded = function (e) {
            const db = e.srcElement.result;
            if (e.oldVersion === 0 && !db.objectStoreNames.contains(storeName)) {
                const store = db.createObjectStore(storeName, {keyPath: 'tag'});
                store.createIndex(storeName + 'Index', 'tag', {unique: false});
            }
        }
    });
}
  • 存储数据
function saveData(db, data) {
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        const STORE_NAME = 'ctc_aleinzhou';
        const tx = db.transaction(STORE_NAME, 'readwrite');
        const store = tx.objectStore(STORE_NAME);
        const request = store.put({tag: 'ctc_data', data});
        request.onsuccess = () => resolve(db);
        request.onerror = reject;
    });
}
  • 查询/读取数据
function query(db) {
    const STORE_NAME = 'ctc_aleinzhou';
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        try {
            const tx = db.transaction(STORE_NAME, 'readonly');
            const store = tx.objectStore(STORE_NAME);
            const dbRequest = store.get('ctc_data');
            dbRequest.onsuccess = e => resolve(e.target.result);
            dbRequest.onerror = reject;
        }
        catch (err) {
            reject(err);
        }
    });
}

剩下的工作就非常简单了。首先打开数据连接,并初始化数据:

openStore().then(db => saveData(db, null))

对于消息读取,可以在连接与初始化后轮询:

openStore().then(db => saveData(db, null)).then(function (db) {
    setInterval(function () {
        query(db).then(function (res) {
            if (!res || !res.data) {
                return;
            }
            const data = res.data;
            const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
            console.log('[Storage I] receive message:', text);
        });
    }, 1000);
});

最后,要发送消息时,只需向 IndexedDB 存储数据即可:

openStore().then(db => saveData(db, null)).then(function (db) {
    // …… 省略上面的轮询代码
    // 触发 saveData 的方法可以放在用户操作的事件监听内
    saveData(db, mydata);
});

小憩一下

在“广播模式”外,我们又了解了“共享存储+长轮询”这种模式。也许你会认为长轮询没有监听模式优雅,但实际上,有些时候使用“共享存储”的形式时,不一定要搭配长轮询。

例如,在多 Tab 场景下,我们可能会离开 Tab A 到另一个 Tab B 中操作;过了一会我们从 Tab B 切换回 Tab A 时,希望将之前在 Tab B 中的操作的信息同步回来。这时候,其实只用在 Tab A 中监听visibilitychange这样的事件,来做一次信息同步即可。

下面,我会再介绍一种通信方式,我把它称为“口口相传”模式。


6. window.open + window.opener

当我们使用window.open打开页面时,方法会返回一个被打开页面window的引用。而在未显示指定noopener时,被打开的页面可以通过window.opener获取到打开它的页面的引用 —— 通过这种方式我们就将这些页面建立起了联系(一种树形结构)。

首先,我们把window.open打开的页面的window对象收集起来:

let childWins = [];
document.getElementById('btn').addEventListener('click', function () {
    const win = window.open('./some/sample');
    childWins.push(win);
});

然后,当我们需要发送消息的时候,作为消息的发起方,一个页面需要同时通知它打开的页面与打开它的页面:

// 过滤掉已经关闭的窗口
childWins = childWins.filter(w => !w.closed);
if (childWins.length > 0) {
    mydata.fromOpenner = false;
    childWins.forEach(w => w.postMessage(mydata));
}
if (window.opener && !window.opener.closed) {
    mydata.fromOpenner = true;
    window.opener.postMessage(mydata);
}

注意,我这里先用.closed属性过滤掉已经被关闭的 Tab 窗口。这样,作为消息发送方的任务就完成了。下面看看,作为消息接收方,它需要做什么。

此时,一个收到消息的页面就不能那么自私了,除了展示收到的消息,它还需要将消息再传递给它所“知道的人”(打开与被它打开的页面):

需要注意的是,我这里通过判断消息来源,避免将消息回传给发送方,防止消息在两者间死循环的传递。(该方案会有些其他小问题,实际中可以进一步优化)
window.addEventListener('message', function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Cross-document Messaging] receive message:', text);
    // 避免消息回传
    if (window.opener && !window.opener.closed && data.fromOpenner) {
        window.opener.postMessage(data);
    }
    // 过滤掉已经关闭的窗口
    childWins = childWins.filter(w => !w.closed);
    // 避免消息回传
    if (childWins && !data.fromOpenner) {
        childWins.forEach(w => w.postMessage(data));
    }
});

这样,每个节点(页面)都肩负起了传递消息的责任,也就是我说的“口口相传”,而消息就在这个树状结构中流转了起来。

小憩一下

显然,“口口相传”的模式存在一个问题:如果页面不是通过在另一个页面内的window.open打开的(例如直接在地址栏输入,或从其他网站链接过来),这个联系就被打破了。

除了上面这六个常见方法,其实还有一种(第七种)做法是通过 WebSocket 这类的“服务器推”技术来进行同步。这好比将我们的“中央站”从前端移到了后端。

关于 WebSocket 与其他“服务器推”技术,不了解的同学可以阅读这篇《各类“服务器推”技术原理与实例(Polling/COMET/SSE/WebSocket)》

此外,我还针对以上各种方式写了一个 在线演示的 Demo >>

Demo页面

二、非同源页面之间的通信

上面我们介绍了七种前端跨页面通信的方法,但它们大都受到同源策略的限制。然而有时候,我们有两个不同域名的产品线,也希望它们下面的所有页面之间能无障碍地通信。那该怎么办呢?

要实现该功能,可以使用一个用户不可见的 iframe 作为“桥”。由于 iframe 与父页面间可以通过指定origin来忽略同源限制,因此可以在每个页面中嵌入一个 iframe (例如:http://sample.com/bridge.html),而这些 iframe 由于使用的是一个 url,因此属于同源页面,其通信方式可以复用上面第一部分提到的各种方式。

页面与 iframe 通信非常简单,首先需要在页面中监听 iframe 发来的消息,做相应的业务处理:

/* 业务页面代码 */
window.addEventListener('message', function (e) {
    // …… do something
});

然后,当页面要与其他的同源或非同源页面通信时,会先给 iframe 发送消息:

/* 业务页面代码 */
window.frames[0].window.postMessage(mydata, '*');

其中为了简便此处将postMessage的第二个参数设为了'*',你也可以设为 iframe 的 URL。iframe 收到消息后,会使用某种跨页面消息通信技术在所有 iframe 间同步消息,例如下面使用的 Broadcast Channel:

/* iframe 内代码 */
const bc = new BroadcastChannel('AlienZHOU');
// 收到来自页面的消息后,在 iframe 间进行广播
window.addEventListener('message', function (e) {
    bc.postMessage(e.data);
});    

其他 iframe 收到通知后,则会将该消息同步给所属的页面:

/* iframe 内代码 */
// 对于收到的(iframe)广播消息,通知给所属的业务页面
bc.onmessage = function (e) {
    window.parent.postMessage(e.data, '*');
};

下图就是使用 iframe 作为“桥”的非同源页面间通信模式图。

其中“同源跨域通信方案”可以使用文章第一部分提到的某种技术。


总结

今天和大家分享了一下跨页面通信的各种方式。

对于同源页面,常见的方式包括:

  • 广播模式:Broadcast Channe / Service Worker / LocalStorage + StorageEvent
  • 共享存储模式:Shared Worker / IndexedDB / cookie
  • 口口相传模式:window.open + window.opener
  • 基于服务端:Websocket / Comet / SSE 等

而对于非同源页面,则可以通过嵌入同源 iframe 作为“桥”,将非同源页面通信转换为同源页面通信。

本文在分享的同时,也是为了抛转引玉。如果你有什么其他想法,欢迎一起讨论,提出你的见解和想法~

对文章感兴趣的同学欢迎关注 我的博客 >> https://github.com/alienzhou/blog
阅读 3k发布于 4月1日
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