Angular 应用支持 PWA(Progressive Web Application) 特性的开发步骤分享

笔者之前的文章基于 Angular Universal 引擎进行服务器端渲染的前端应用 State Transfer 故障排查案例，介绍了 Angular 应用通过开启服务器端渲染，以实现搜索引擎优化(SEO)，提高首屏加载速度，改善用户体验的这种业内最佳实践之一。

本文笔者将会向大家介绍 Web 应用开发里，另一种能够确保用户在桌面和移动设备上，获得不亚于原生应用程序用户体验的设计思路，即 Progressive Web App（下文简称 PWA），在 mozilla developer 官网上，PWA 又被翻译成渐进式 Web 应用。

下图是 PWA 技术官网首页：

图1：PWA 官网的中文镜像网站

什么是 PWA 开发方式？

PWA 是一种基于 Web 技术的应用程序开发方法，旨在提供具有可以和原生应用程序(iOS 和 Android 应用)的用户体验相媲美的 Web 应用程序。

显然，这个开发理念的关键就在于 Progressive 一词。

Progressive 含义来源于 Progressive Enhancement 的概念。Progressive Enhancement 是一种设计原则，旨在确保网页和应用在各种浏览器和设备上都能够提供基本功能，同时在现代环境中能够提供更多功能和增强体验。换言之，一个 PWA 应该在低性能、老旧浏览器和不稳定的网络条件下，仍然能够运行，并在现代浏览器和高速网络中，提供更多功能。遵循这种设计原则开发出的 PWA 应用，确保了能够被更广泛的受众能够使用，而不仅仅是那些拥有最新硬件和浏览器的用户。

简而言之，PWA 应用应该是渐进增强的，即应用的基础功能在所有设备上都可以使用，而一些高级功能仅在特定支持的设备和环境上才能使用。

最终用户眼中的 PWA 应用一例

学习了这么多理论知识，我们来看个实际的例子。我们在电脑浏览器打开某红书首页，在地址栏里能看到 Install 图标。

图2：将 PWA 安装到桌面运行环境的入口

点击之后，弹出询问安装的提示对话框：

图3：PWA 安装提示窗口

点击 Install 之后，桌面就会多出一个快捷方式：

图4：PWA 安装后在桌面生成的快捷方式

下次我们点击桌面这个快捷方式，就能像启动操作系统上安装的原生应用一样，打开某红书应用了。

这个应用想必大家每天都在使用，所以可以按照本文介绍的步骤，自己动手一试，以对 PWA 的运行方式有一个直观的认识。

那么对于一个 Angular 应用，我们应该如何开发，才能让其支持 PWA 特性呢？某红书应用的开发细节笔者不清楚，因此本文笔者使用我所在的开发团队，负责开发的代号为 Spartacus 的电商 Storefront 应用为例，向大家分享我们团队是如何让这个 Angular 应用支持 PWA 特性的。

下图是 Spartacus 应用在桌面浏览器打开，并添加到桌面快捷方式的步骤，可以看出同某红书的操作步骤是完全一致的：

图5：Spartacus Storefront 应用的快捷方式添加到桌面的步骤

Spartacus Angular 应用的 PWA 特性支持步骤

1. 使用 Angular CLI 创建应用的时候，使用如下命令行，Angular CLI 会自动安装 @angular/pwa 这个库到当前的 Angular 项目中。@angular/pwa 这个库包含了必要的配置和文件，用于启用 PWA 功能。

ng add @angular/pwa --project spartacus

这个命令行会在 Angular 项目的 package.json 文件里引入对 @angular/pwa 库的依赖：

图6：Angular 应用里对 pwa 工具库的依赖

2. 生成 ngsw-config.json 配置文件，并将该文件注册到 angular.json 文件内。

图7：angular.json 对 ngsw-config.json 文件的注册

Spartacus 的 ngsw-config.json 包含的内容如下：

{
  "index": "/index.html",
  "assetGroups": [
    {
      "name": "app",
      "installMode": "prefetch",
      "resources": {
        "files": [
          "/favicon.ico",
          "/index.html",
          "/*.css",
          "/*.js",
          "/manifest.webmanifest"
        ]
      }
    }
  ],
  "dataGroups": [
    {
      "name": "basesites",
      "urls": [
        "*/basesites?fields=baseSites\\(uid,defaultLanguage\\(isocode\\),urlEncodingAttributes,urlPatterns,stores\\(currencies\\(isocode\\),defaultCurrency\\(isocode\\),languages\\(isocode\\),defaultLanguage\\(isocode\\)\\),theme,defaultPreviewCatalogId,defaultPreviewCategoryCode,defaultPreviewProductCode\\)*"
      ],
      "cacheConfig": {
        "maxSize": 1,
        "maxAge": "1d",
        "strategy": "performance"
      }
    }
  ]
}

这个配置文件的核心部分讲解如下：

• index: 定义了服务工作线程 (Service Worker) 中的主页文件，表示在缓存策略中将会使用此作为主页文件。
• assetGroups: 定义了需要缓存的资源组。在这里，名为 app 的资源组被定义。这里的name属性是资源组的名称，用于标识和管理该资源组。installMode 表示资源的安装模式。在这个例子中，installMode 设置为 prefetch，表示在空闲时间预取资源。resources 属性包含了需要被缓存的具体资源。files 定义了要缓存的文件列表，这些文件包括 /favicon.ico, /index.html, 以及所有以 .css 和 .js 结尾的文件，还有 /manifest.webmanifest。这些文件在服务工作线程启动时将被预先缓存。
• dataGroups: 这个部分定义了数据缓存的配置。这里的name属性定义了数据组的名称。urls 定义了需要被缓存的 URL 模式列表。在这里，匹配所有包含特定查询参数的URL。cacheConfig 包含了有关缓存行为的配置信息。maxSize 定义了缓存的最大大小。在这个示例中，maxSize 设置为1，表示该缓存组的最大容量为1。maxAge 这个属性定义了缓存的最大时间长度。在这个示例中，maxAge 设置为1d，表示缓存将在1天后过期。strategy 定义了缓存更新策略。在这里，strategy 设置为performance，表示采用性能优化的策略进行缓存更新。

3. 使用命令行 ng build --prod 进行构建，确保生成必要的文件，并且将 Service Worker 进行注册。

Service Worker 是一种运行在 Web 浏览器背后的脚本，它可以在客户端之间提供一种代理服务器的功能。它将网络请求拦截下来，并根据是否有可用的数据或者是否处于在线状态，来决定如何响应。

在传统的 Web 开发中，如果用户的网络断开，那么应用就无法正常运行。但是在 PWA 中，由于有了 Service Worker 的帮助，我们可以预先将一些静态资源如 HTML、CSS、JavaScript、图片等缓存到用户的设备上。当网络断开时，Service Worker 可以拦截网络请求，直接从缓存中获取这些资源，使得应用能够在离线状态下继续运行。

我们可以在 Chrome 开发者工具的 Application 面板，找到所有注册了的 Service Worker：

图8：Chrome 开发者工具里查看 Service Worker

4. 在 pwa.module-config.ts 文件里，添加两个配置项：

export const defaultPWAModuleConfig: PWAModuleConfig = {
  pwa: {
    enabled: false,
    addToHomeScreen: false,
  },
};

默认情况下，Spartacus 的 PWA 特性处于关闭状态，也不支持将其在移动设备上添加到 home page.

如果客户想开启这两个功能，将上述两个 boolean 类型的标志位，设置为 true 即可。

修改标志位之后，重新构建应用，就能看到下图所示的添加应用到移动设备首页的提示窗口了：

图9：移动设备里添加 PWA 的提示窗口

总结

本文首先介绍了 Progressive Web Application 这种 Web 应用开发方式的基本理念和能够给终端用户带来的收益，接着以 Spartacus 这个 Angular 应用为例，介绍了 Angular 应用开启 PWA 支持的一般步骤，希望对有类似需求的 Angular 开发者有所借鉴意义。

本文参与了SegmentFault 思否写作挑战赛活动，欢迎正在阅读的你也加入。