在上一篇文章 Service Worker 学习与实践（二）——PWA 简介中，已经讲到 PWA 的起源，优势与劣势，并通过一个简单的例子说明了如何在桌面端和移动端将一个 PWA 安装到桌面上，这篇文章，将通过一个例子阐述如何使用 Service Worker 的消息推送功能，并配合 PWA 技术，带来原生应用般的消息推送体验。
Notification
说到底，PWA 的消息推送也是服务端推送的一种，常见的服务端推送方法，例如广泛使用的轮询、长轮询、Web Socket 等，说到底，都是客户端与服务端之间的通信，在 Service Worker 中，客户端接收到通知，是基于 Notification 来进行推送的。
那么，我们来看一下，如何直接使用 Notification 来发送一条推送呢？下面是一段示例代码：
// 在主线程中使用
let notification = new Notification(‘ 您有新消息 ’, {
body: ‘Hello Service Worker’,
icon: ‘./images/logo/logo152.png’,
});
notification.onclick = function() {
console.log(‘ 点击了 ’);
};
在控制台敲下上述代码后，则会弹出以下通知：
然而，Notification 这个 API，只推荐在 Service Worker 中使用，不推荐在主线程中使用，在 Service Worker 中的使用方法为：
// 添加 notificationclick 事件监听器，在点击 notification 时触发
self.addEventListener(‘notificationclick’, function(event) {
// 关闭当前的弹窗
event.notification.close();
// 在新窗口打开页面
event.waitUntil(
clients.openWindow(‘https://google.com’)
);
});
// 触发一条通知
self.registration.showNotification(‘ 您有新消息 ’, {
body: ‘Hello Service Worker’,
icon: ‘./images/logo/logo152.png’,
});
读者可以在 MDN Web Docs 关于 Notification 在 Service Worker 中的相关用法，在本文就不浪费大量篇幅来进行较为详细的阐述了。
申请推送的权限
如果浏览器直接给所有开发者开放向用户推送通知的权限，那么势必用户会受到大量垃圾信息的骚扰，因此这一权限是需要申请的，如果用户禁止了消息推送，开发者是没有权利向用户发起消息推送的。我们可以通过 serviceWorkerRegistration.pushManager.getSubscription 方法查看用户是否已经允许推送通知的权限。修改 sw-register.js 中的代码：
if (‘serviceWorker’ in navigator) {
navigator.serviceWorker.register(‘/sw.js’).then(function (swReg) {
swReg.pushManager.getSubscription()
.then(function(subscription) {
if (subscription) {
console.log(JSON.stringify(subscription));
} else {
console.log(‘ 没有订阅 ’);
subscribeUser(swReg);
}
});
});
}
上面的代码调用了 swReg.pushManager 的 getSubscription，可以知道用户是否已经允许进行消息推送，如果 swReg.pushManager.getSubscription 的 Promise 被 reject 了，则表示用户还没有订阅我们的消息，调用 subscribeUser 方法，向用户申请消息推送的权限：
function subscribeUser(swReg) {
const applicationServerKey = urlB64ToUint8Array(applicationServerPublicKey);
swReg.pushManager.subscribe({
userVisibleOnly: true,
applicationServerKey: applicationServerKey
})
.then(function(subscription) {
console.log(JSON.stringify(subscription));
})
.catch(function(err) {
console.log(‘ 订阅失败: ‘, err);
});
}
上面的代码通过 serviceWorkerRegistration.pushManager.subscribe 向用户发起订阅的权限，这个方法返回一个 Promise，如果 Promise 被 resolve，则表示用户允许应用程序推送消息，反之，如果被 reject，则表示用户拒绝了应用程序的消息推送。如下图所示：
serviceWorkerRegistration.pushManager.subscribe 方法通常需要传递两个参数：
userVisibleOnly，这个参数通常被设置为 true，用来表示后续信息是否展示给用户。
applicationServerKey，这个参数是一个 Uint8Array，用于加密服务端的推送信息，防止中间人攻击，会话被攻击者篡改。这一参数是由服务端生成的公钥，通过 urlB64ToUint8Array 转换的，这一函数通常是固定的，如下所示：
function urlB64ToUint8Array(base64String) {
const padding = ‘=’.repeat((4 – base64String.length % 4) % 4);
const base64 = (base64String + padding)
.replace(/\-/g, ‘+’)
.replace(/_/g, ‘/’);
const rawData = window.atob(base64);
const outputArray = new Uint8Array(rawData.length);
for (let i = 0; i < rawData.length; ++i) {
outputArray[i] = rawData.charCodeAt(i);
}
return outputArray;
}
关于服务端公钥如何获取，在文章后续会有相关阐述。
处理拒绝的权限
如果在调用 serviceWorkerRegistration.pushManager.subscribe 后，用户拒绝了推送权限，同样也可以在应用程序中，通过 Notification.permission 获取到这一状态，Notification.permission 有以下三个取值，：
granted：用户已经明确的授予了显示通知的权限。
denied：用户已经明确的拒绝了显示通知的权限。
default：用户还未被询问是否授权，在应用程序中，这种情况下权限将视为 denied。
if (Notification.permission === ‘granted’) {
// 用户允许消息推送
} else {
// 还不允许消息推送，向用户申请消息推送的权限
}
密钥生成
上述代码中的 applicationServerPublicKey 通常情况下是由服务端生成的公钥，在页面初始化的时候就会返回给客户端，服务端会保存每个用户对应的公钥与私钥，以便进行消息推送。
在我的示例演示中，我们可以使用 Google 配套的实验网站 web-push-codelab 生成公钥与私钥，以便发送消息通知：
发送推送
在 Service Worker 中，通过监听 push 事件来处理消息推送：
self.addEventListener(‘push’, function(event) {
const title = event.data.text();
const options = {
body: event.data.text(),
icon: ‘./images/logo/logo512.png’,
};
event.waitUntil(self.registration.showNotification(title, options));
});
在上面的代码中，在 push 事件回调中，通过 event.data.text() 拿到消息推送的文本，然后调用上面所说的 self.registration.showNotification 来展示消息推送。
服务端发送
那么，如何在服务端识别指定的用户，向其发送对应的消息推送呢？
在调用 swReg.pushManager.subscribe 方法后，如果用户是允许消息推送的，那么该函数返回的 Promise 将会 resolve，在 then 中获取到对应的 subscription。
subscription 一般是下面的格式：
{
“endpoint”: “https://fcm.googleapis.com/fcm/send/cSEJGmI_x2s:APA91bHzRHllE6tNoEHqjHQSlLpcQHeiGr7X78EIa1QrUPFqDGDM_4RVKNxoLPV3_AaCCejR4uwUawBKYcQLmLpUrCUoZetQ9pVzQCJSomB5BvoFZBzkSnUb-ALm4D1lqwV9w_uP3M0E”,
“expirationTime”: null,
“keys”: {
“p256dh”: “BDOx1ZTtsFL2ncSN17Bu7-Wl_1Z7yIiI-lKhtoJ2dAZMToGz-XtQOe6cuMLMa3I8FoqPfcPy232uAqoISB4Z-UU”,
“auth”: “XGWy-wlmrAw3Be818GLZ8Q”
}
}
使用 Google 配套的实验网站 web-push-codelab，发送消息推送。
web-push
在服务端，使用 web-push-libs，实现公钥与私钥的生成，消息推送功能，Node.js 版本。
const webpush = require(‘web-push’);
// VAPID keys should only be generated only once.
const vapidKeys = webpush.generateVAPIDKeys();
webpush.setGCMAPIKey(‘<Your GCM API Key Here>’);
webpush.setVapidDetails(
‘mailto:example@yourdomain.org’,
vapidKeys.publicKey,
vapidKeys.privateKey
);
// pushSubscription 是前端通过 swReg.pushManager.subscribe 获取到的 subscription
const pushSubscription = {
endpoint: ‘…..’,
keys: {
auth: ‘…..’,
p256dh: ‘…..’
}
};
webpush.sendNotification(pushSubscription, ‘Your Push Payload Text’);
上面的代码中，GCM API Key 需要在 Firebase console 中申请，申请教程可参考这篇博文。
在这个我写的示例 Demo 中，我把 subscription 写死了：
const webpush = require(‘web-push’);
webpush.setVapidDetails(
‘mailto:503908971@qq.com’,
‘BCx1qqSFCJBRGZzPaFa8AbvjxtuJj9zJie_pXom2HI-gisHUUnlAFzrkb-W1_IisYnTcUXHmc5Ie3F58M1uYhZU’,
‘g5pubRphHZkMQhvgjdnVvq8_4bs7qmCrlX-zWAJE9u8’
);
const subscription = {
“endpoint”: “https://fcm.googleapis.com/fcm/send/cSEJGmI_x2s:APA91bHzRHllE6tNoEHqjHQSlLpcQHeiGr7X78EIa1QrUPFqDGDM_4RVKNxoLPV3_AaCCejR4uwUawBKYcQLmLpUrCUoZetQ9pVzQCJSomB5BvoFZBzkSnUb-ALm4D1lqwV9w_uP3M0E”,
“expirationTime”: null,
“keys”: {
“p256dh”: “BDOx1ZTtsFL2ncSN17Bu7-Wl_1Z7yIiI-lKhtoJ2dAZMToGz-XtQOe6cuMLMa3I8FoqPfcPy232uAqoISB4Z-UU”,
“auth”: “XGWy-wlmrAw3Be818GLZ8Q”
}
};
webpush.sendNotification(subscription, ‘Counterxing’);
交互响应
默认情况下，推送的消息点击后是没有对应的交互的，配合 clients API 可以实现一些类似于原生应用的交互，这里参考了这篇博文的实现：
Service Worker 中的 self.clients 对象提供了 Client 的访问，Client 接口表示一个可执行的上下文，如 Worker 或 SharedWorker。Window 客户端由更具体的 WindowClient 表示。你可以从 Clients.matchAll() 和 Clients.get() 等方法获取 Client/WindowClient 对象。
新窗口打开
使用 clients.openWindow 在新窗口打开一个网页：
self.addEventListener(‘notificationclick’, function(event) {
event.notification.close();
// 新窗口打开
event.waitUntil(
clients.openWindow(‘https://google.com/’)
);
});
聚焦已经打开的页面
利用 cilents 提供的相关 API 获取，当前浏览器已经打开的页面 URLs。不过这些 URLs 只能是和你 SW 同域的。然后，通过匹配 URL，通过 matchingClient.focus() 进行聚焦。没有的话，则新打开页面即可。
self.addEventListener(‘notificationclick’, function(event) {
event.notification.close();
const urlToOpen = self.location.origin + ‘/index.html’;
const promiseChain = clients.matchAll({
type: ‘window’,
includeUncontrolled: true
})
.then((windowClients) => {
let matchingClient = null;
for (let i = 0; i < windowClients.length; i++) {
const windowClient = windowClients[i];
if (windowClient.url === urlToOpen) {
matchingClient = windowClient;
break;
}
}
if (matchingClient) {
return matchingClient.focus();
} else {
return clients.openWindow(urlToOpen);
}
});
event.waitUntil(promiseChain);
});
检测是否需要推送
如果用户已经停留在当前的网页，那我们可能就不需要推送了，那么针对于这种情况，我们应该怎么检测用户是否正在网页上呢？
通过 windowClient.focused 可以检测到当前的 Client 是否处于聚焦状态。
self.addEventListener(‘push’, function(event) {
const promiseChain = clients.matchAll({
type: ‘window’,
includeUncontrolled: true
})
.then((windowClients) => {
let mustShowNotification = true;
for (let i = 0; i < windowClients.length; i++) {
const windowClient = windowClients[i];
if (windowClient.focused) {
mustShowNotification = false;
break;
}
}
return mustShowNotification;
})
.then((mustShowNotification) => {
if (mustShowNotification) {
const title = event.data.text();
const options = {
body: event.data.text(),
icon: ‘./images/logo/logo512.png’,
};
return self.registration.showNotification(title, options);
} else {
console.log(‘ 用户已经聚焦于当前页面，不需要推送。’);
}
});
});
合并消息
该场景的主要针对消息的合并。比如，当只有一条消息时，可以直接推送，那如果该用户又发送一个消息呢？这时候，比较好的用户体验是直接将推送合并为一个，然后替换即可。那么，此时我们就需要获得当前已经展示的推送消息，这里主要通过 registration.getNotifications() API 来进行获取。该 API 返回的也是一个 Promise 对象。通过 Promise 在 resolve 后拿到的 notifications，判断其 length，进行消息合并。
self.addEventListener(‘push’, function(event) {
// …
.then((mustShowNotification) => {
if (mustShowNotification) {
return registration.getNotifications()
.then(notifications => {
let options = {
icon: ‘./images/logo/logo512.png’,
badge: ‘./images/logo/logo512.png’
};
let title = event.data.text();
if (notifications.length) {
options.body = ` 您有 ${notifications.length} 条新消息 `;
} else {
options.body = event.data.text();
}
return self.registration.showNotification(title, options);
});
} else {
console.log(‘ 用户已经聚焦于当前页面，不需要推送。’);
}
});
// …
});
小结
本文通过一个简单的例子，讲述了 Service Worker 中消息推送的原理。Service Worker 中的消息推送是基于 Notification API 的，这一 API 的使用首先需要用户授权，通过在 Service Worker 注册时的 serviceWorkerRegistration.pushManager.subscribe 方法来向用户申请权限，如果用户拒绝了消息推送，应用程序也需要相关处理。
消息推送是基于谷歌云服务的，因此，在国内，收到 GFW 的限制，这一功能的支持并不好，Google 提供了一系列推送相关的库，例如 Node.js 中，使用 web-push 来实现。一般原理是：在服务端生成公钥和私钥，并针对用户将其公钥和私钥存储到服务端，客户端只存储公钥。Service Worker 的 swReg.pushManager.subscribe 可以获取到 subscription，并发送给服务端，服务端利用 subscription 向指定的用户发起消息推送。
消息推送功能可以配合 clients API 做特殊处理。
如果用户安装了 PWA 应用，即使用户关闭了应用程序，Service Worker 也在运行，即使用户未打开应用程序，也会收到消息通知。
在下一篇文章中，我将尝试在我所在的项目中使用 Service Worker，并通过 Webpack 和 Workbox 配置来讲述 Service Worker 的最佳实践。