前端 Service Worker最佳实践(上):高效的预缓存与运行时缓存方案

本文介绍一种高效、可维护的 Service Worker 缓存策略,涵盖预缓存过滤、关键资源筛选、运行时缓存空间管理,以及如何优雅地关闭 Service Worker。适用于大多数中大型 Web App,尤其是资源量大、更新频繁的项目。


一、背景与痛点

Service Worker 作为 PWA 的核心,能极大提升 Web App 的离线体验和加载速度。但如果缓存策略设计不当,容易出现:

  • 初次加载慢:预缓存资源过多,影响首屏体验
  • 缓存污染:旧资源长期残留,浪费存储空间
  • 更新不及时:新版本资源未能及时生效

二、实施方案

1. 预缓存优化

预缓存指在 Service Worker 安装阶段,将指定资源提前下载并缓存。这样用户下次访问时可直接从本地获取,提升加载速度。

1.1 现状与问题

在实际开发中,很多团队会直接使用 Workboxworkbox.precaching 模块来实现预缓存。
Workbox 的机制

  • 构建工具(如 webpack workbox 插件)会自动生成一个包含所有静态资源的清单(__WB_MANIFEST)。
  • 直接调用 workbox.precaching.precacheAndRoute(__WB_MANIFEST),会将清单中的所有资源(HTML/JS/CSS/图片/字体等)都加入预缓存。

这样做的风险:

  • 如果资源量大,首次访问时 Service Worker 安装阶段会下载所有资源,导致首屏慢、带宽压力大。
  • 某些资源(如图片、字体、视频)并非每次都用到,预缓存它们会造成资源浪费。

1.2 预缓存过滤策略

  • 过滤掉图片、视频、字体等非关键资源
  • 只对高频访问页面的 Chunk 进行预缓存
js 复制代码
const precacheManifest = self.__WB_MANIFEST;

const importantJsChunks = [
  'home',
  'user-profile',
  'dashboard',
  // ... 仅列出高频页面
];

const filteredPrecache = precacheManifest.filter(item => {
  // 过滤图片、字体、视频等
  if (item.url.match(/.(png|jpg|jpeg|svg|gif|webp|mp4|woff2?|ttf|otf)$/i)) {
    return false;
  }
  // 只缓存高频 JS Chunk
  if (item.url.endsWith('.js')) {
    return importantJsChunks.some(name => item.url.includes(name));
  }
  return true; // 其他如 HTML/CSS
});

workbox.precaching.precacheAndRoute(filteredPrecache);

2、运行时缓存空间优化

2.1 问题分析

  • 资源(如图片、字体)通常内容稳定,适合长期缓存
  • 业务 JS/CSS 频繁变更,需按版本区分缓存空间,避免缓存污染

2.2 缓存空间划分

  • 图片/字体/第三方库:固定缓存空间,长期复用
  • 业务 JS/CSS:按版本号动态命名缓存空间,发版自动切换
js 复制代码
const appVersion = Date.now(); // 或用实际版本号

const runtimeCacheConfig = [
  {
    type: 'CacheFirst',
    route: /.*.(png|jpg|jpeg|svg|gif|webp)$/,
    name: 'app-cache:images',
    max: 300,
    time: 90 * 24 * 60 * 60, // 90天
  },
  {
    type: 'CacheFirst',
    route: /.*.(woff2?|ttf|otf)$/,
    name: 'app-cache:fonts',
    max: 20,
    time: 365 * 24 * 60 * 60, // 1年
  },
  {
    type: 'CacheFirst',
    route: //cdn/.*.js$/,
    name: 'app-cache:cdn-libs',
    max: 50,
    time: 90 * 24 * 60 * 60,
  },
  {
    type: 'StaleWhileRevalidate',
    route: /^(?!.*/cdn/).*.(js|css)$/,
    name: `app-cache:static-v${appVersion}`,
    max: 30,
  },
];

runtimeCacheConfig.forEach(cfg => {
  const strategy = {
    'CacheFirst': new workbox.strategies.CacheFirst({ cacheName: cfg.name }),
    'StaleWhileRevalidate': new workbox.strategies.StaleWhileRevalidate({ cacheName: cfg.name }),
    // ...
  }[cfg.type];
  workbox.routing.registerRoute(({url}) => cfg.route.test(url.pathname), strategy);
});

3. Service Worker 快速下线机制

Service Worker 一旦注册,除非用户手动清理或代码主动注销,否则会一直生效。若线上出现严重 bug,需有"紧急开关"机制。

3.1 实现思路

  • 通过远程配置文件(如 JS 文件)控制 Service Worker 是否注册
  • 配置文件需不可缓存,可独立上线

开关文件示例 (如 https://your-cdn.com/sw-switch.js):

js 复制代码
// sw-switch.js
window.SW_TURN_OFF = true; // true 表示关闭 SW,false 表示允许注册

页面引入与判断:

html 复制代码
<script src="https://your-cdn.com/sw-switch.js"></script>
<script>
  if (window.SW_TURN_OFF === true) {
    // 注销已注册的 Service Worker
    navigator.serviceWorker.getRegistrations().then(regs => {
      regs.forEach(reg => reg.unregister());
    });
  } else {
    // 正常注册 Service Worker
    navigator.serviceWorker.register('/sw.js');
  }
</script>

如何保证配置文件不可缓存?

为了让 Service Worker 的开关配置能实时生效,可以考虑以下措施:

  1. 服务端设置 HTTP 头 :为 sw-switch.js 设置 Cache-Control: no-storeCache-Control: no-cache, must-revalidate,确保浏览器每次都去服务器拉取最新文件。

  2. 前端加时间戳:在页面引入 sw-switch.js 时拼接时间戳参数,例如:

    html 复制代码
    <script src="https://your-cdn.com/sw-switch.js?t=1688888888888"></script>

    或用 JS 动态插入,确保每次请求的 URL 不同,绕过缓存。

  3. CDN 配置:如文件托管在 CDN,建议将该文件的缓存策略设置为"不缓存"或"每次回源"。

团队的CDN平台支持直接配置文件的缓存策略,因此采用了第三种方法。

五、总结与最佳实践

  • 预缓存只选关键资源,减少首屏压力
  • 运行时缓存空间分离,长期资源与业务资源分开管理
  • 支持远程开关,可随时下线 Service Worker
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