Express + Service Worker で最小構成 PWA Push 通知を体験する

アプリを作る気はなくてWebサービスで通知してかつPWAにしてクロスプラットフォームでアプリ化もできるようにしたいというモチベーションがあったので、Push通知の仕組みを理解するために最小構成で実装してみた。

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PWA とは

Progressive Web Apps とは Web 技術 (HTML/CSS/JS) で作ったサイトを「インストール可能・オフライン対応・プッシュ通知対応」などアプリライクに拡張する一連のパターン / 機能群である。
コアになるのが:

要素	役割
Service Worker	ネットワーク介在 / キャッシュ制御 / Push 受信 / バックグラウンド処理
Web App Manifest	名前・アイコン・起動モード (display) 等を OS / ブラウザへ宣言
HTTPS	セキュアコンテキスト必須 (localhost は例外)
Push API & Notifications API	サーバー発→ブラウザ→ユーザー通知

今回フォーカスするのは Push と Notification である。キャッシュや offline は割愛し最短ルートで通知を通す。

Push 通知の仕組み

1. ブラウザが Service Worker を登録
2. ユーザーが通知許可を与える (Notifications API)
3. アプリ (フロント) が PushManager.subscribe() で購読を作成
   • ブラウザはベンダー毎の Push Service (FCM, WNS, etc.) に endpoint を発行
   • 公開鍵 (p256dh) と認証鍵 (auth) を含む JSON が返る
4. その購読情報をアプリサーバーへ保存
5. サーバーは web-push ライブラリで VAPID 署名付きの HTTP リクエストを Push Service へ投げる
6. Push Service が対象ブラウザへ配送 → Service Worker の 'push' イベント発火
7. Service Worker が showNotification() で OS 通知に表示

購読はブラウザ / 端末 * アプリオリジン 毎に固有である。1 ユーザーが複数端末を使えば購読は複数必要になる。

完成イメージ

シンプルな 1 ページ構成:

• 見出し下に「通知を表示」「通知解除」ボタン
• ステータス表示 (購読中 / 未購読)
• コンソールに最小ログ (サブスク完了 / サブスク終了)
• サーバー側 curl で任意タイトルと本文を即時通知

全体構成

開発環境

• VS Code Dev Container (Node.js & Typescript)
• Node v22.12.0
• Express + web-push

コンポーネント役割

コンポーネント	ファイル	役割
クライアント	public/main.js	許可要求 / 購読生成 / サーバー同期 / 解除
Service Worker	public/sw.js	push イベント受信 → 通知表示 / クリック挙動
サーバー	server.js	VAPID 鍵生成・購読保存・送信・解除
簡易永続化	subscriptions.json	再起動後も購読を復元

ファイル構成 (抜粋)

public/
	index.html
	style.css
	main.js
	sw.js
server.js
vapid-keys.json (開発時自動生成)
subscriptions.json (購読保存)

主要技術要素と要点

要素	ポイント
Service Worker	install/activate で即時制御 (skipWaiting + clients.claim)
PushManager.subscribe	applicationServerKey は URL Safe Base64→Uint8Array 変換が必要
VAPID	サーバー署名で送信主体を証明 (メールアドレス or URL 指定)
web-push ライブラリ	暗号化 + VAPID 署名 + Push Service への送信を肩代わり
失効処理	410 / 404 で購読削除しリーク防止
購読再同期	既存 subscription でもサーバー再起動後に /subscribe 再送
明示的解除	unsubscribe + /unsubscribe でサーバー側も削除

実装ステップ詳もろもろ

1. プロジェクト作成パッケージ追加

npm init -y
npm install express web-push

2. VAPID 鍵生成

server.js 起動時に vapid-keys.json が無ければ 生成する。

const generated = webPush.generateVAPIDKeys();
fs.writeFileSync(keyFile, JSON.stringify(generated, null, 2));

本番は環境変数 VAPID_PUBLIC_KEY / VAPID_PRIVATE_KEY を注入する。

3. Service Worker 登録

navigator.serviceWorker.register('/sw.js?v=2');

クエリ付与でキャッシュをバストさせる。

4. 通知許可

if (Notification.permission === 'default') {
	await Notification.requestPermission();
}

5. 公開鍵取得エンドポイント

app.get('/vapidPublicKey', (_,res)=> res.json({ publicKey: vapidKeys.publicKey }));

6. 購読生成 & 再同期

const vapidRes = await fetch('/vapidPublicKey');
const { publicKey } = await vapidRes.json();
const keyBuf = urlBase64ToUint8Array(publicKey);
sub = await reg.pushManager.subscribe({ userVisibleOnly:true, applicationServerKey:keyBuf });
await fetch('/subscribe',{method:'POST',headers:{'Content-Type':'application/json'},body:JSON.stringify(sub)});

7. サーバーで保存

/subscribe 受信 → endpoint をキーに Map + JSONとして保存。

app.post('/subscribe',(req,res)=>{
	const s=req.body; if(!s?.endpoint) return res.status(400).json({error:'Invalid'});
	if(!app.locals.subscriptionMap) app.locals.subscriptionMap=new Map();
	app.locals.subscriptionMap.set(s.endpoint,s); persistSubs();
	console.log('サブスク完了');
	console.log(`サブスク数 ${app.locals.subscriptionMap.size}`);
	res.json({status:'ok'});
});

8. 送信 /send

await webPush.sendNotification(subscription, JSON.stringify({title, body}));

失効コード 410 / 404 を受け取った場合は削除し サブスク終了 を記録する。

9. Service Worker で通知

self.addEventListener('push',e=>{
	let data={title:'Default', body:'...'};
	if(e.data){try{data=JSON.parse(e.data.text())}catch{}}
	e.waitUntil(self.registration.showNotification(data.title,{body:data.body}));
});

10. クリック挙動

既存タブをフォーカスするか新規オープンする。

11. 解除 /unsubscribe

app.post('/unsubscribe',(req,res)=>{ const {endpoint}=req.body||{}; const map=app.locals.subscriptionMap||new Map(); if(map.delete(endpoint)){persistSubs(); console.log('サブスク終了'); console.log(`サブスク数 ${map.size}`);} res.json({status:'ok'}); });

フロント側で sub.unsubscribe() 実行後にサーバーへ endpoint を POST する。

主要コード抜粋

server.js (要点)

function ensureVapidKeys(){ /* 省略 (自動生成 or 環境変数) */ }
webPush.setVapidDetails('mailto:[e-mail]', vapidKeys.publicKey, vapidKeys.privateKey);
app.post('/send', async (req,res)=>{ /* 送信 & 410/404 削除 */ });

main.js 購読確立

async function ensureSubscription(){
	const reg = await navigator.serviceWorker.ready;
	let sub = await reg.pushManager.getSubscription();
	if(!sub){ /* 公開鍵取得 → subscribe() */ }
	await fetch('/subscribe',{ method:'POST', headers:{'Content-Type':'application/json'}, body: JSON.stringify(sub)});
	console.log('サブスク完了');
	return sub;
}

購読解除

const sub = await reg.pushManager.getSubscription();
await sub?.unsubscribe();
await fetch('/unsubscribe',{method:'POST',headers:{'Content-Type':'application/json'},body:JSON.stringify({endpoint:sub?.endpoint})});
console.log('サブスク終了');

sw.js push イベント

self.addEventListener('push', event => { /* JSON 解析 → showNotification */ });
self.addEventListener('notificationclick', event => { /* 既存クライアント focus */ });

デバッグ & 確認ポイント

観点	方法
登録済購読一覧	GET /debug/subscriptions
生データ	GET /debug/subscriptions/raw
手動通知送信	curl POST /send
解除後の件数	/unsubscribe 実行 → /debug/subscriptions
失効処理	endpoint を無効化 (別ブラウザで unsub) → /send

動作確認

サーバー起動

npm run dev

ブラウザで http://localhost:3000 にアクセスし、通知を許可して「通知を表示」ボタンをクリック。

クリックすると「購読中」表示される。

PCの通知も来ること確認。

続いてブラウザを閉じてサーバー側で curl で送信してみる👀

# 通知送信
curl -s -X POST http://localhost:3000/send \
	-H 'Content-Type: application/json' \
	-d '{"title":"警告","body":"PCのあらゆるデータがインターネットに公開されました💪"}'

ちゃんと通知が来た。こんな通知きたらびっくりするよね。

まとめ

割と簡単にPush通知の実装ができた。

POCなのVAPIDの管理を簡易にしているが、本番では環境変数やAWS Secrets Manager等で厳重に管理することが不可欠である。また、Service WorkerとPush APIの仕様上、localhost環境以外ではHTTPSが必須。

あとは通知のタイミングはアプリのユースケースに合わせて設計する。
例えばチャットアプリなら新着メッセージ受信時、ECサイトなら注文状況更新時などなど。

以上！！