Open Access

Прогрессивные веб-приложения (PWAs) в стадии разработки полного стека

Ishita Srivastava
Прогрессивные веб-приложения (Was) в стадии разработки полного стека

Прогрессивные веб-приложения (Progressive Web Applications, PWA) представляют собой значительный прогресс в веб-технологиях, сокращающий разрыв между веб-приложениями и мобильными устройствами. Was использует современные веб-возможности для предоставления пользователям возможностей, подобных приложениям. Они предназначены для работы на любой платформе, использующей браузер, соответствующий стандартам, включая настольные компьютеры и мобильные устройства. Эта технология приобретает все большее значение в сфере веб-разработки благодаря своей способности обеспечивать повышенную производительность, функциональность в автономном режиме и улучшенную вовлеченность пользователей.

В контексте разработки на основе полного стека мы предлагаем унифицированный подход к созданию приложений, требующих знаний как во внешнем, так и во внутреннем интерфейсе. Разработчики на основе полного стека могут использовать свои навыки во всем стеке для создания бесшовных, надежных PWA, удовлетворяющих разнообразным потребностям пользователей.

Основные концепции PWAs

Прогрессивные веб-приложения (PWA) отличаются своей способностью предоставлять интегрированный и захватывающий пользовательский опыт, эффективно сочетая лучшие качества традиционных веб-приложений и мобильных приложений. Это означает, что они предлагают такие функции, как автономный доступ, push-уведомления и установка на главном экране, которые обычно используются в обычных мобильных приложениях, сохраняя при этом доступность и универсальность веб-приложений. PWA используют современные веб-технологии, такие как сервисные работники, что позволяет им кэшировать ресурсы и поддерживать функциональность даже в автономных сценариях. Благодаря такой плавной интеграции веб- и мобильных функций пользовательский опыт выходит за рамки ограничений каждой платформы в отдельности, обеспечивая согласованное и привлекательное взаимодействие пользователей на различных устройствах и в различных сетевых условиях.

Характеристики PWA

PWA отличаются от традиционных веб-приложений несколькими ключевыми характеристиками:

  • Адаптивный дизайн: PWA разработаны таким образом, чтобы быть полностью адаптивными, что гарантирует их бесперебойную работу на самых разных устройствах и с разными размерами экранов. Такая адаптивность имеет решающее значение для обеспечения стабильного взаимодействия с пользователем, независимо от того, работает ли приложение на мобильном телефоне, планшете или настольном компьютере.
  • Автономные возможности: Одной из наиболее примечательных особенностей PWA является их способность работать в автономном режиме или при прерывистом подключении к Интернету. Это достигается за счет использования сервисных служб, которые кэшируют необходимые ресурсы и позволяют приложению продолжать работу, даже если сеть недоступна.
  • Функционал PWA похож на работу с нативными приложениями, включая плавную анимацию, быструю загрузку и возможность добавления на главный экран. Пользователи могут запускать PWA со своего главного экрана так же, как если бы они использовали нативное приложение, без необходимости обращаться в App Store.
  • Безопасные контексты: PWA должны передаваться по протоколу HTTPS, что гарантирует шифрование всех данных, которыми обмениваются пользователь и приложение. Эта мера безопасности защищает от различных типов киберугроз, включая атаки типа “человек посередине”.

Преимущества PWAs

Внедрение PWAs дает множество преимуществ как разработчикам, так и пользователям:

Повышенная производительность: PWAS быстро загружаются и надежно работают даже в плохих условиях работы сети. Это достигается за счет использования сервисных служб, которые кэшируют ресурсы, обеспечивая мгновенную загрузку при последующих посещениях.
Улучшенная вовлеченность пользователей: благодаря таким функциям, как push-уведомления и возможность установки на главном экране, PWA повышают вовлеченность и удержание пользователей. Эти возможности позволяют разработчикам информировать пользователей и вовлекать их в работу, подобно нативным приложениям.
Экономическая эффективность: Разработка единого PWA, работающего на всех платформах, более экономична, чем создание отдельных нативных приложений для iOS, Android и Web. Такой унифицированный подход сокращает время разработки и затраты на обслуживание.

Архитектура PWA

Архитектура PWA объединяет ключевые компоненты для повышения производительности и удобства пользователей. Сервисные службы, работающие в качестве прокси-сервера, обеспечивают автономную функциональность и эффективное кэширование ресурсов. Манифест веб-приложения, представляющий собой JSON-файл, содержит важные метаданные приложения, такие как название и значки, что позволяет устанавливать его на главном экране. Архитектура оболочки приложения обеспечивает быструю загрузку, поскольку изначально загружаются только основные компоненты пользовательского интерфейса, а динамический контент загружается позже. Такая структура гарантирует быстрое и надежное приложение, сочетающее в себе лучшие аспекты веб- и нативных приложений.

Сервисные работники

Сервисные работники являются краеугольным камнем архитектуры PWA, обеспечивая автономную функциональность и повышая производительность. Они действуют как посредники между сетью и приложением, перехватывая сетевые запросы и обрабатывая кэшированные ответы, когда это необходимо.

Пример: Базовая настройка сервисного работника

// Register the service worker
if ('serviceWorker' in navigator) {
  window.addEventListener('load', () => {
    navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js')
      .then(registration => {
        console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
      })
      .catch(error => {
        console.log('ServiceWorker registration failed: ', error);
      });
  });
}

Жизненный цикл сервисных работников

Сервисные работники проходят определенный жизненный цикл: установка, активация и загрузка. На этапе установки ресурсы кэшируются, а во время активации старые кэши могут быть очищены. На этапе загрузки обрабатываются сетевые запросы и кэшированное содержимое отображается в автономном режиме.

Стратегии кэширования

В service workers используются различные стратегии кэширования, такие как кэширование в первую очередь и сетевое кэширование в первую очередь, в зависимости от требований приложения.

Пример: Стратегия кэширования в первую очередь

self.addEventListener('install', event => {
  event.waitUntil(
    caches.open('v1').then(cache => {
      return cache.addAll([
        '/',
        '/index.html',
        '/styles.css',
        '/script.js',
      ]);
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request).then(response => {
      return response || fetch(event.request);
    })
  );
});

Манифест веб-приложения

Манифест веб-приложения – это JSON-файл, который содержит метаданные о PWA, такие как название приложения, значки, URL-адрес запуска и параметры отображения. Этот файл необходим для включения функции “добавить на главный экран”.

Пример: Манифест веб-приложения

{
  "name": "My Progressive Web App",
  "short_name": "MyPWA",
  "start_url": "/index.html",
  "display": "standalone",
  "background_color": "#ffffff",
  "theme_color": "#000000",
  "icons": [
    {
      "src": "icon-192x192.png",
      "sizes": "192x192",
      "type": "image/png"
    },
    {
      "src": "icon-512x512.png",
      "sizes": "512x512",
      "type": "image/png"
    }
  ]
}

Этот файл манифеста позволяет запускать PWA в отдельном окне с заданным цветом темы и значками.

Архитектура оболочки приложения

Архитектура оболочки приложения – это подход к проектированию, при котором сначала загружается и кэшируется базовая оболочка пользовательского интерфейса (HTML, CSS и JavaScript), что обеспечивает быструю первоначальную загрузку и согласованное взаимодействие с пользователем.

Пример: Оболочка приложения

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>My PWA</title>
  <link rel="stylesheet" href="styles.css">
</head>
<body>
  <div id="app-shell">
    <header>
      <h1>My Progressive Web App</h1>
    </header>
    <main>
      <p>Loading content...</p>
    </main>
  </div>
  <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

Благодаря кэшированию оболочки приложения последующие посещения значительно ускоряются, поскольку требуется извлекать только динамический контент.

Прогрессивные веб-приложения совершают революцию в способах разработки и использования веб-приложений. Их способность обеспечивать адаптивный, автономный и похожий на приложение интерфейс делает их ценным дополнением к инструментарию любого разработчика. Понимая основные концепции и преимущества PWAS, разработчики полного цикла могут создавать мощные, эффективные и привлекательные веб-приложения, отвечающие требованиям современных пользователей.

Комплексная разработка с использованием Was

На этапе разработки используются как интерфейсные, так и серверные технологии, что делает его идеальным проектом для разработчиков, использующих полный пакет. В этом разделе будут рассмотрены основные аспекты комплексных разработок с использованием Was.

Серверные технологии

Серверная часть PWA отвечает за хранение данных, бизнес-логику и операции на стороне сервера. Выбор правильной серверной платформы имеет решающее значение.

Популярные серверные платформы

  • Node.js : Известен своей неблокирующей моделью ввода-вывода, управляемой событиями, Node.js идеально подходит для создания масштабируемых сетевых приложений.
  • Django: Высокоуровневый фреймворк на Python, который способствует быстрой разработке и чистому, прагматичному дизайну.
  • Ruby on Rails: Фреймворк серверных веб-приложений, написанный на Ruby под лицензией MIT.

API: RESTful vs. GraphQL

API RESTful используют стандартные HTTP-методы и коды состояния для управления ресурсами, в то время как GraphQL обеспечивает более гибкий подход к запросам данных, позволяя клиентам точно указывать, что им нужно.

Пример: RESTful API с помощью Node.js (Express)

const express = require('express');
const app = express();
const port = 3000;

app.get('/api/data', (req, res) => {
  res.json({ message: 'Hello, world!' });
});

app.listen(port, () => {
  console.log(`Server running at http://localhost:${port}`);
});

Интерфейсные технологии

Интерфейс прогрессивного веб-приложения (PWA) ориентирован на пользовательский интерфейс и удобство работы. Популярные фреймворки, такие как React, Angular и Vue.js облегчают интеграцию функций PWA. React предлагает разработку на основе компонентов, Angular предоставляет комплексную платформу и Vue.js подчеркивает простоту. Эти платформы позволяют разработчикам создавать PWA с быстрым, отзывчивым и привлекательным интерфейсом для пользователей.

Популярные интерфейсные платформы

  1. React: Библиотека JavaScript для создания пользовательских интерфейсов, в частности одностраничных приложений.
  2. Angular: Платформа для создания мобильных и настольных веб-приложений.
  3. Vue.js: Доступная, универсальная платформа для создания пользовательских интерфейсов.

Пример: Интеграция функций PWA в React

Используя инструмент Create React App, вы можете легко добавить возможности PWA в приложение React.

npx create-react-app my-pwa
cd my-pwa
npm run build
npx serve -s build

Созданный service worker уже настроен на базовую функциональность PWA, обеспечивая автономную поддержку “из коробки”.

Соображения, касающиеся базы данных

Правильный выбор базы данных для прогрессивного веб-приложения (PWA) необходим для эффективного управления данными. Базы данных SQL, такие как PostgreSQL и MySQL, идеально подходят для структурированных данных и сложных запросов, обеспечивая надежную поддержку транзакций. Базы данных NoSQL, такие как MongoDB и Firebase, обеспечивают гибкость и масштабируемость для неструктурированных данных и подходят для горизонтального масштабирования. Кроме того, решения для локального хранения данных, такие как IndexedDB, обеспечивают автономную работу, позволяя сохранять данные на устройстве пользователя и синхронизировать их с сервером в режиме онлайн, обеспечивая оперативность реагирования даже при нестабильном доступе в Интернет.

NoSQL против SQL

  • NoSQL (например, MongoDB): Идеально подходит для обработки неструктурированных данных и горизонтального масштабирования.
  • SQL (например, PostgreSQL): Подходит для структурированных данных и сложных запросов.

Автономная синхронизация данных

Автономная синхронизация данных в PWAs достигается с помощью локальных решений для хранения данных, таких как IndexedDB, которые позволяют хранить данные локально на устройстве пользователя, когда сеть недоступна. IndexedDB – это низкоуровневый API для хранения на стороне клиента значительных объемов структурированных данных, включая файлы и большие двоичные объекты. Когда приложение обнаруживает доступность сети, оно может синхронизировать локально сохраненные данные с сервером, обеспечивая согласованность и целостность данных. Этот процесс позволяет пользователям беспрепятственно взаимодействовать с приложением в автономном режиме, а обновления и изменения автоматически синхронизируются после восстановления подключения, что обеспечивает бесперебойную работу пользователей.

Создание PWA: пошаговое руководство

Создание PWA включает в себя несколько этапов, от настройки среды разработки до развертывания конечного приложения.

Настройка среды разработки

Настройка среды разработки для прогрессивного веб-приложения (PWA) включает в себя установку необходимых инструментов и фреймворков. Это включает в себя редактор кода, такой как Visual Studio Code, Node.js от npm, интерфейсную платформу, такую как React, Angular или Vue.js, Git для управления версиями и локальный сервер разработки для тестирования. Эти инструменты предоставляют разработчикам все необходимое для эффективной разработки и развертывания Was.

Пример: Настройка React PWA

npx create-react-app my-pwa
cd my-pwa

Создаем манифест веб-приложения

Добавляем файл manifest.json в общий каталог.

{
  "short_name": "React App",
  "name": "Create React App Sample",
  "icons": [
    {
      "src": "favicon.ico",
      "sizes": "64x64 32x32 24x24 16x16",
      "type": "image/x-icon"
    },
    {
      "src": "logo192.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "192x192"
    },
    {
      "src": "logo512.png",
      "type": "image/png",
      "sizes": "512x512"
    }
  ],
  "start_url": ".",
  "display": "standalone",
  "theme_color": "#000000",
  "background_color": "#ffffff"
}

Внедрение Service Workers

Внедрение service workers жизненно важно для обеспечения автономной работы Was. Эти файлы JavaScript запускаются в фоновом режиме, перехватывая сетевые запросы и кэшируя важные ресурсы, такие как HTML, CSS и JavaScript. Это позволяет Pas сохранять работоспособность, даже когда пользователи находятся в автономном режиме или имеют ограниченные возможности подключения, обеспечивая бесперебойную работу независимо от состояния сети.

Пример: Пользовательский сервис Worker в React

Отредактируйте файл src/service-worker.js.

self.addEventListener('install', (event) => {
  console.log('Service worker installing...');
  // Cache initial resources
  event.waitUntil(
    caches.open('static-v1').then((cache) => {
      return cache.addAll([
        './',
        './index.html',
        './styles.css',
        './app.js',
      ]);
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', (event) => {
  console.log('Fetching:', event.request.url);
  event.respondWith(
    caches.match(event.request).then((response) => {
      return response || fetch(event.request);
    })
  );
});

Разработка оболочки приложения

Разработка оболочки приложения включает в себя создание базовой HTML-структуры с такими важными элементами, как верхний колонтитул, основная область содержимого и нижний колонтитул. Верхний колонтитул обычно содержит логотип и навигационное меню, в то время как основная область содержимого отображает динамический контент. Кэшируя эту оболочку, мы обеспечиваем быструю загрузку и согласованность работы пользователей на разных устройствах и с разными размерами экранов.

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>My PWA</title>
  <link rel="stylesheet" href="styles.css">
</head>
<body>
  <div id="app-shell">
    <header>
      <h1>My Progressive Web App</h1>
    </header>
    <main>
      <p>Loading content...</p>
    </main>
  </div>
  <script src="script.js"></script>
</body>
</html>

Добавление автономных возможностей и стратегий кэширования

Убедитесь, что service worker кэширует необходимые ресурсы для автономного доступа и реализует соответствующие стратегии кэширования.

Развертывание PWA

Разверните PWA на веб-сервере. Убедитесь, что приложение обслуживается по протоколу HTTPS в соответствии с требованиями PWA.

Пример: Развертывание с помощью Firebase Hosting

npm install -g firebase-tools
firebase login
firebase init
firebase deploy

В этом пошаговом руководстве представлен комплексный подход к созданию PWA, охватывающий основные аспекты от настройки среды разработки до развертывания приложения. Следуя этим шагам, разработчики могут создавать высококачественные Was, которые обеспечивают бесперебойный и привлекательный пользовательский опыт.

Тематические исследования и примеры

Чтобы понять реальное влияние и потенциал прогрессивных веб-приложений (PWA), давайте рассмотрим несколько примечательных тематических исследований и примеров, демонстрирующих их эффективность:

Twitter Lite

Twitter Lite – это PWA, разработанный Twitter для обеспечения более быстрой, надежной и экономичной с точки зрения передачи данных альтернативы своему собственному мобильному приложению. Используя PWA, Twitter смог сократить время начальной загрузки до нескольких секунд, что значительно повысило вовлеченность пользователей и уровень удержания. Автономные возможности Twitter Lite позволяют пользователям просматривать свою временную шкалу, создавать твиты и взаимодействовать с контентом, даже когда сеть недоступна, что обеспечивает удобство работы в любой ситуации.

Pinterest

PWA от Pinterest – еще один отличный пример использования возможностей PWA для улучшения взаимодействия с пользователями. Благодаря внедрению таких функций, как push-уведомления и автономная поддержка, Pinterest значительно повысил вовлеченность пользователей: доход от пользовательской рекламы увеличился на 40%, а доход от пользовательской рекламы за сеанс – на 44%. PWA также помог Pinterest выйти на новые рынки с ограниченным доступом к Интернету, расширив базу пользователей и способствуя росту бизнеса.

Старбакс

Система PWA Starbucks разработана для улучшения обслуживания клиентов, позволяя пользователям легко просматривать меню, настраивать свои заказы и находить близлежащие заведения. Благодаря таким функциям, как автономная поддержка и геолокация, Starbucks обеспечивает пользователям доступ к важной информации, такой как местоположение магазинов и пункты меню, даже в автономном режиме или в районах со слабым покрытием сети. Такая расширенная доступность и удобство способствуют повышению удовлетворенности и лояльности клиентов.

Тестирование и оптимизация

Тестирование и оптимизация PWA являются важными шагами для обеспечения наилучшего взаимодействия с пользователем на различных устройствах и в различных сетевых условиях. Ниже подробно описан процесс тестирования и оптимизации:

Тестирование производительности

Тестирование производительности позволяет оценить скорость и отзывчивость PWA в различных условиях. Такие инструменты, как Lighthouse и WebPageTest, можно использовать для измерения ключевых показателей производительности, таких как время загрузки, время перехода к интерактиву и первое полноценное рисование. Оптимизация изображений, минимизация использования JavaScript и CSS и использование кэширования в браузере – вот некоторые распространенные методы, используемые для повышения производительности.

Пример: Аудит эффективности работы маяка

npm install -g lighthouse
lighthouse https://example.com --view

Тестирование на кроссбраузерную совместимость

Тестирование на кроссбраузерную совместимость гарантирует корректную работу PWA в различных веб-браузерах и версиях. Тестирование в популярных браузерах, таких как Chrome, Firefox, Safari и Edge, помогает выявить и устранить любые проблемы с совместимостью. Такие инструменты, как BrowserStack и Sauce Labs, предоставляют облачные среды тестирования для поэтапного тестирования в нескольких браузерах и устройствах.

Пример: Кроссбраузерное тестирование с помощью BrowserStack

const { Builder, By, Key, until } = require('selenium-webdriver');
const { Options } = require('selenium-webdriver/chrome');

(async function example() {
  let driver = await new Builder()
    .forBrowser('chrome')
    .setChromeOptions(new Options().headless())
    .build();
  try {
    await driver.get('https://example.com');
    await driver.findElement(By.name('q')).sendKeys('webdriver', Key.RETURN);
    await driver.wait(until.titleIs('webdriver - Google Search'), 1000);
  } finally {
    await driver.quit();
  }
})();

Тестирование на доступность

Тестирование на доступность гарантирует, что PWA может быть использован людьми с ограниченными возможностями, в том числе с нарушениями зрения, слуха, моторики или когнитивных функций. Такие инструменты, как Axe и Wave, можно использовать для выявления проблем с доступностью и обеспечения соответствия стандартам веб-доступности, таким как WCAG (Рекомендации по доступности веб-контента). Оптимизация цветового контраста, предоставление альтернативного текста для изображений и обеспечение навигации с помощью клавиатуры – вот некоторые из распространенных оптимизаций доступности.

Пример: Тестирование специальных возможностей с помощью Axe

npm install axe-core
axe https://example.com

Будущие тенденции в области PWAS и разработки на основе полного стека

По мере развития технологий несколько тенденций определяют будущее PWAs и разработки на основе полного стека:

WebAssembly (Wasm)

WebAssembly – это формат двоичных команд, который обеспечивает высокопроизводительное выполнение кода в веб-браузерах. По мере расширения поддержки WebAssembly разработчики могут использовать его для создания PWA с производительностью, близкой к естественной, что позволяет сложным приложениям, таким как игры и мультимедийные редакторы, без проблем запускаться в браузере.

Веб-Push-уведомления

Веб-Push-уведомления позволяют PWA предоставлять пользователям своевременные и актуальные обновления, даже когда браузер закрыт. Поскольку все больше веб-сайтов используют push-уведомления, разработчики могут использовать их для повторного привлечения пользователей, привлечения трафика на свои PWA и повышения коэффициента удержания пользователей и конверсии.

Рендеринг на стороне сервера (SSR) для PWAS

Рендеринг на стороне сервера (SSR) позволяет PWA отрисовывать исходный HTML-код на сервере перед отправкой клиенту, повышая воспринимаемую производительность и оптимизируя поисковую систему (SEO). Комбинируя SSR с рендерингом на стороне клиента, разработчики могут создавать PWA, которые быстро загружаются даже на более медленных устройствах и в сетях.

Интеграция с новыми технологиями

PWAS могут интегрироваться с новыми технологиями, такими как дополненная реальность (AR), виртуальная реальность (VR) и голосовые помощники, обеспечивая возможность погружения и взаимодействия непосредственно в браузере. По мере того, как эти технологии становятся все более доступными, PWAS будут играть решающую роль в предоставлении инновационных возможностей пользователям на различных устройствах и платформах.

PWA представляют собой будущее веб-разработки, предлагая мощное сочетание производительности, надежности и вовлеченности. Используя тематические исследования, методы тестирования и оптимизации, разработчики могут создавать PWA, которые обеспечивают исключительный пользовательский опыт и опережают новые тенденции в разработке полного цикла. По мере дальнейшего развития технологий PWA будут продолжать играть ключевую роль в формировании будущего Интернета.

Заключение

Прогрессивные веб-приложения (PWA) представляют собой преобразующий подход к веб-разработке, обеспечивающий беспрепятственный и привлекательный пользовательский опыт на различных устройствах и в различных сетевых условиях. С помощью тематических исследований и примеров мы увидели, как PWA произвели революцию в таких отраслях, как социальные сети, электронная коммерция и общественное питание, способствуя повышению вовлеченности пользователей, удержанию клиентов и росту бизнеса. Тестирование и оптимизация необходимы для обеспечения оптимальной работы PWAS, быстрой загрузки, кроссбраузерной совместимости и доступности для всех пользователей. Забегая вперед, отметим, что новые тенденции, такие как WebAssembly, веб-Push-уведомления и рендеринг на стороне сервера, обещают еще больше расширить возможности PWA, позволяя разработчикам создавать еще более захватывающие и инновационные веб-приложения. По мере дальнейшего развития технологий, PWAS, несомненно, будут играть центральную роль в формировании будущего полнофункциональной разработки, предлагая привлекательную альтернативу традиционным веб-приложениям и нативным приложениям.


.

Tagged in :

, , , ,
Ishita Srivastava Avatar
Ishita Srivastava