扱ったことがなかったので、PWA(Progressive Web Apps) を試してみようと思います。

WebページをPWAとして設定することで以下のことができます。

Webアプリなのに、ネイティブアプリのように、Android/Windowsにアプリとして登録することができる。
アドレスバーのようなブラウザっぽさはなく、全画面でネイティブアプリのように起動することができる。

PWAのService Workerの機能を使った実装をすることで、以下のことができます。

Webコンテンツをキャッシュ化することができ、オフラインで動かすことができる。
サーバ側からPush通知ができる。(iPhoneを除く)

ということで、今回の投稿では、PWAの設定方法と、Push通知の実装をしてみます。

ただ作るだけではモチベーションが上がらないので、パスワード管理アプリ「パスワードマネージャ」を作成します。
世の中にいろいろなツールがありますが、やっぱり自分で管理したいので。。。

毎度ながら、ソースコード一式をGitHubに上げておきました。

poruruba/pwa_test
　https://github.com/poruruba/pwa_test

PWAの設定

以下を準備する必要があります。

manifest.jsonを作成し、配備します。
ServiceWorker起動のためのJavascriptを作成し、配備します。

※ただし、上記を配備するWebサーバは、HTTPSである必要があります。

manifest.json

こんな感じにします。

public/manifest.json

{
    "short_name": "パスワードマネージャ",
    "name": "パスワードマネージャ",
    "display": "standalone",
    "start_url": "index.html",
    "icons": [
        {
            "src": "img/192x192.png",
            "sizes": "192x192",
            "type": "image/png"
        }
    ]
}

上述の通り、最低限192x192のpngファイルが必要です。
あとは、このmanifest.jsonをルートに配置し、index.htmlから、以下のようにして読み出すようにします。

public/index.html

・・・
  <link rel="manifest" href="manifest.json">
・・・

iOSのSafariのためには、上記の記載の後に以下も追加する必要があるようです。

public/index.html

<link rel="manifest" href="manifest.webmanifest" />
<script async src="https://cdn.jsdelivr.net/npm/pwacompat" crossorigin="anonymous"></script>

Service WorkerのためのJavascript

こんな感じです。

public/sw.js

var CACHE_NAME = 'pwa-sample-caches';
var urlsToCache = [
  // キャッシュ化したいコンテンツ
];

self.addEventListener('install', function(event) {
  console.log('sw event: install called');

  event.waitUntil(
    caches.open(CACHE_NAME)
    .then(function(cache) {
      return cache.addAll(urlsToCache);
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  console.log('sw event: fetch called');

  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
    .then(function(response) {
      return response ? response : fetch(event.request);
    })
  );  
});

self.addEventListener('push', function(event){
  console.log('sw event: push called');

  var notificationDataObj = event.data.json();
  var content = {
    body: notificationDataObj.body,
  };
  event.waitUntil(
    self.registration.showNotification(notificationDataObj.title, content)
  );
});

補足します。

self.addEventListener('install', function(event) {
self.addEventListener('fetch', function(event) {

は、Webコンテンツをキャッシュ化する場合に必要です。
ただし、Webコンテンツをキャッシュ化しなくとも、中身は無くてもよいですが、self.addEventListener('fetch', function(event){ は必要です。

self.addEventListener('push', function(event) {

は、Push通知を利用する場合に必要です。後述します。

あとは、Webページがロードされたときに、以下を実行すればServiceWorkerが登録されます。Javascriptのファイル名は、sw.jsの前提です。

public/js/start.js

・・・
        if ('serviceWorker' in navigator) {
            navigator.serviceWorker.register('sw.js').then(async (registration) => {
                console.log('ServiceWorker registration successful with scope: ', registration.scope);
            }).catch((err) => {
                console.log('ServiceWorker registration failed: ', err);
            });
        }
・・・

ロードされたかどうかは、Chromeの開発ツールで確認することができます。
F12で開発ツールを開いたのち、Applicationタブを選択すると、左側に「Service Workers」があります。

ServiceWorkerのためのJavascriptはソースファイルを更新しても、Chrome内に登録されたものは更新されませんので、この開発ツールから、UpdeteやUnregisterをすることができます。

で、アドレスバーの右隅に、⊕ があるのがわかりますでしょうか。
これが、このWebページがPWAとして登録できることを示しています。
OSやブラウザによってここらへんの表現は異なります。これをクリックすると、こんなのが表示されます。

「インストール」ボタンを押下すると、PWAアプリとして登録され、完了すると、以下のように単独のページとして表示されます。

これが、PWAのアプリです。アドレスバーがないのがわかります。Webアプリではなくネイティブアプリに見えますよね。
スタートメニューにも、Chromeアプリのところですが、「パスワードマネージャ」が登録されています。

いつでも、これをクリックすることで、アプリとして起動できるようになりました。

Push通知の実装

（Push通知は、iPhoneは未対応だそうです）

Node.jsのnpmモジュールのおかげで、サーバ側をすぐに立ち上げることができます。

web-push-libs/web-push
　https://github.com/web-push-libs/web-push

また、パスワードマネージャの機能のために、以下のnpm モジュールも使っています。

uuidjs/uuid
　https://github.com/uuidjs/uuid

まず最初にするのが、VapidKeyの生成です。

api/controllers/password/index.js

async function readPasswordFile(apikey){
    try{
        var pwd = await fs.readFile(FILE_BASE + apikey + '.json', 'utf8');
        if( !pwd ){
            pwd = {
                vapidkey : webpush.generateVAPIDKeys(),
                list: [],
                objects: {}     
            };
            await writePasswordFile(apikey, pwd);
        }else{
            pwd = JSON.parse(pwd);
        }
        return pwd;
    }catch(error){
        throw "not found";
    }
}

大事なのは以下の部分です。VAPIDKEYという公開鍵ペアの作成です。

vapidkey : webpush.generateVAPIDKeys()

最初に生成した後は、同じ値を使うので、上記の関数の中でこの値をファイルに保存しています。ファイルの中身はこんな感じです。

data/password/test.json

{
  "vapidkey": {
    "publicKey": "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx",
    "privateKey": "xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx"
  },
  list: [],
  objects: {}
}

このVapidKeyのうちの公開鍵vapidkey.publicKeyをクライアントに渡します。以下の部分です。通知先クライアントを区別するために、client_idとしてuuidを生成しそれも一緒に渡しています。

api/controllers/password/index.js

    if( event.path == '/pwd-get-pubkey' ){
        var uuid = uuidv4();
        return new Response({ result: { vapidkey: pwd.vapidkey.publicKey, client_id: uuid } });
    }else

クライアント側では以下の処理をしています。

public/js/start.js

    var json = await do_post_apikey(base_url + '/pwd-get-pubkey', {}, this.apikey);

    var object = await registration.pushManager.subscribe({
        userVisibleOnly: true,
        applicationServerKey: json.result.vapidkey
    });
    await do_post_apikey(base_url + '/pwd-put-object', { client_id: json.result.client_id, object: object }, this.apikey);

    this.client_id = json.result.client_id;
    Cookies.set('client_id', this.client_id, { expires: EXPIRES });

サーバ側から取得した公開鍵をregistration.pushManager.subscribeに渡しています。
そうすることで、通知のSubscribeが完了し、Push Subscriptionオブジェクトを取得できますので、それをサーバに返してあげます。

Push Subscriptionオブジェクトの内容はこんな感じです。

{
　endpoint: "https://fcm.googleapis.com/fcm/send/XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX",
　expirationTime: null
　keys: {
　　auth: "XXXXXXXXXXXXXXXXX"
　　p256dh: "XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX"
　}
}

一緒に、さっきもらったclient_idも一緒にサーバに戻しておきます。client_idのやり取りはPush通知の実装では必須ではないので、適当な実装でもよいです。

サーバ側ではそのPush Subscriptionオブジェクトを受けとって、後でNotificationするときに必要なので、これもファイルに保存しておきます。

api/controllers/password/index.js

    if( event.path == '/pwd-put-object' ){
        pwd.objects[body.client_id] = body.object;
        await writePasswordFile(apikey, pwd);

        await sendNotification(pwd.vapidkey, pwd.objects[body.client_id], { title: "パスワードマネージャ", body: "通知を登録しました。"} );

        return new Response({});
    }else

準備ができたので、後は任意のタイミングで、sendNotification関数を呼び出します。上記のタイミングでも呼び出しています。
中身は以下の感じです。

api/controllers/password/index.js

async function sendNotification(vapidkey, object, content){
    var options = {
        vapidDetails: {
            subject: NOTIFICATION_SUBJECT,
            publicKey: vapidkey.publicKey,
            privateKey: vapidkey.privateKey
        }
    };
    var result = await webpush.sendNotification(object, Buffer.from(JSON.stringify(content)), options);
    if( result.statusCode != 201 )
        throw "status is not 201";
}

webpush.sendNotification() に必要なパラメータを設定して呼び出しています。

通知したい内容は、contentのところで指定します。
例えばこんな感じです。

　{ title: "パスワードマネージャ", body: "通知を登録しました。"}

このフォーマットは、なんでもよいのですが、受信する側では把握している前提です。

クライアント側の方は、Push通知を受け付けられるように、コールバック関数を実装しておく必要があります。ServiceWorkerのためのJavascriptに実装します。

public/sw.js

self.addEventListener('push', function(event){
  console.log('sw event: push called');

  var notificationDataObj = event.data.json();
  var content = {
    body: notificationDataObj.body,
  };
  event.waitUntil(
    self.registration.showNotification(notificationDataObj.title, content)
  );
});