前端跨页面通信技术 - 博客

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原文作者：alienzhou
原文链接：https://github.com/alienzhou/blog/issues/27

在浏览器中，我们可以同时打开多个Tab页，每个Tab页可以粗略理解为一个“独立”的运行环境，即使是全局对象也不会在多个Tab间共享。然而有些时候，我们希望能在这些“独立”的Tab页面之间同步页面的数据、信息或状态。

正如下面这个例子：我在列表页点击“收藏”后，对应的详情页按钮会自动更新为“已收藏”状态；类似的，在详情页点击“收藏”后，列表页中按钮也会更新。

这就是我们所说的前端跨页面通信。

你知道哪些跨页面通信的方式呢？如果不清楚，下面我就带大家来看看七种跨页面通信的方式。

一、同源页面间的跨页面通信

以下各种方式的在线 Demo 可以戳这里 >>

浏览器的同源策略在下述的一些跨页面通信方法中依然存在限制。因此，我们先来看看，在满足同源策略的情况下，都有哪些技术可以用来实现跨页面通信。

1. BroadCast Channel

BroadCast Channel 可以帮我们创建一个用于广播的通信频道。当所有页面都监听同一频道的消息时，其中某一个页面通过它发送的消息就会被其他所有页面收到。它的API和用法都非常简单。

下面的方式就可以创建一个标识为AlienZHOU的频道：

const bc = new BroadcastChannel('AlienZHOU');

各个页面可以通过onmessage来监听被广播的消息：

bc.onmessage = function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[BroadcastChannel] receive message:', text);
};

要发送消息时只需要调用实例上的postMessage方法即可：

bc.postMessage(mydata);

Broadcast Channel 的具体的使用方式可以看这篇《【3分钟速览】前端广播式通信：Broadcast Channel》。

2. Service Worker

Service Worker 是一个可以长期运行在后台的 Worker，能够实现与页面的双向通信。多页面共享间的 Service Worker 可以共享，将 Service Worker 作为消息的处理中心（中央站）即可实现广播效果。

Service Worker 也是 PWA 中的核心技术之一，由于本文重点不在 PWA ，因此如果想进一步了解 Service Worker，可以阅读我之前的文章【PWA学习与实践】(3) 让你的WebApp离线可用。

首先，需要在页面注册 Service Worker：

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.register('../util.sw.js').then(function () {
    console.log('Service Worker 注册成功');
});

其中../util.sw.js是对应的 Service Worker 脚本。Service Worker 本身并不自动具备“广播通信”的功能，需要我们添加些代码，将其改造成消息中转站：

/* ../util.sw.js Service Worker 逻辑 */
self.addEventListener('message', function (e) {
    console.log('service worker receive message', e.data);
    e.waitUntil(
        self.clients.matchAll().then(function (clients) {
            if (!clients || clients.length === 0) {
                return;
            }
            clients.forEach(function (client) {
                client.postMessage(e.data);
            });
        })
    );
});

我们在 Service Worker 中监听了message事件，获取页面（从 Service Worker 的角度叫 client）发送的信息。然后通过self.clients.matchAll()获取当前注册了该 Service Worker 的所有页面，通过调用每个client（即页面）的postMessage方法，向页面发送消息。这样就把从一处（某个Tab页面）收到的消息通知给了其他页面。

处理完 Service Worker，我们需要在页面监听 Service Worker 发送来的消息：

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.addEventListener('message', function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Service Worker] receive message:', text);
});

最后，当需要同步消息时，可以调用 Service Worker 的postMessage方法：

/* 页面逻辑 */
navigator.serviceWorker.controller.postMessage(mydata);

3. LocalStorage

LocalStorage 作为前端最常用的本地存储，大家应该已经非常熟悉了；但StorageEvent这个与它相关的事件有些同学可能会比较陌生。

当 LocalStorage 变化时，会触发storage事件。利用这个特性，我们可以在发送消息时，把消息写入到某个 LocalStorage 中；然后在各个页面内，通过监听storage事件即可收到通知。

window.addEventListener('storage', function (e) {
    if (e.key === 'ctc-msg') {
        const data = JSON.parse(e.newValue);
        const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
        console.log('[Storage I] receive message:', text);
    }
});

在各个页面添加如上的代码，即可监听到 LocalStorage 的变化。当某个页面需要发送消息时，只需要使用我们熟悉的setItem方法即可：

mydata.st = +(new Date);
window.localStorage.setItem('ctc-msg', JSON.stringify(mydata));

注意，这里有一个细节：我们在mydata上添加了一个取当前毫秒时间戳的.st属性。这是因为，storage事件只有在值真正改变时才会触发。举个例子：

window.localStorage.setItem('test', '123');
window.localStorage.setItem('test', '123');

由于第二次的值'123'与第一次的值相同，所以以上的代码只会在第一次setItem时触发storage事件。因此我们通过设置st来保证每次调用时一定会触发storage事件。

小憩一下

上面我们看到了三种实现跨页面通信的方式，不论是建立广播频道的 Broadcast Channel，还是使用 Service Worker 的消息中转站，抑或是些 tricky 的storage事件，其都是“广播模式”：一个页面将消息通知给一个“中央站”，再由“中央站”通知给各个页面。

在上面的例子中，这个“中央站”可以是一个 BroadCast Channel 实例、一个 Service Worker 或是 LocalStorage。

下面我们会看到另外两种跨页面通信方式，我把它称为“共享存储+轮询模式”。

4. Shared Worker

Shared Worker 是 Worker 家族的另一个成员。普通的 Worker 之间是独立运行、数据互不相通；而多个 Tab 注册的 Shared Worker 则可以实现数据共享。

Shared Worker 在实现跨页面通信时的问题在于，它无法主动通知所有页面，因此，我们会使用轮询的方式，来拉取最新的数据。思路如下：

让 Shared Worker 支持两种消息。一种是 post，Shared Worker 收到后会将该数据保存下来；另一种是 get，Shared Worker 收到该消息后会将保存的数据通过postMessage传给注册它的页面。也就是让页面通过 get 来主动获取（同步）最新消息。具体实现如下：

首先，我们会在页面中启动一个 Shared Worker，启动方式非常简单：

// 构造函数的第二个参数是 Shared Worker 名称，也可以留空
const sharedWorker = new SharedWorker('../util.shared.js', 'ctc');

然后，在该 Shared Worker 中支持 get 与 post 形式的消息：

/* ../util.shared.js: Shared Worker 代码 */
let data = null;
self.addEventListener('connect', function (e) {
    const port = e.ports[0];
    port.addEventListener('message', function (event) {
        // get 指令则返回存储的消息数据
        if (event.data.get) {
            data && port.postMessage(data);
        }
        // 非 get 指令则存储该消息数据
        else {
            data = event.data;
        }
    });
    port.start();
});

之后，页面定时发送 get 指令的消息给 Shared Worker，轮询最新的消息数据，并在页面监听返回信息：

// 定时轮询，发送 get 指令的消息
setInterval(function () {
    sharedWorker.port.postMessage({get: true});
}, 1000);

// 监听 get 消息的返回数据
sharedWorker.port.addEventListener('message', (e) ={
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Shared Worker] receive message:', text);
}, false);
sharedWorker.port.start();

最后，当要跨页面通信时，只需给 Shared Worker postMessage即可：

sharedWorker.port.postMessage(mydata);

注意，如果使用addEventListener来添加 Shared Worker 的消息监听，需要显式调用MessagePort.start方法，即上文中的sharedWorker.port.start()；如果使用onmessage绑定监听则不需要。

5. IndexedDB

除了可以利用 Shared Worker 来共享存储数据，还可以使用其他一些“全局性”（支持跨页面）的存储方案。例如 IndexedDB 或 cookie。

鉴于大家对 cookie 已经很熟悉，加之作为“互联网最早期的存储方案之一”，cookie 已经在实际应用中承受了远多于其设计之初的责任，我们下面会使用 IndexedDB 来实现。

其思路很简单：与 Shared Worker 方案类似，消息发送方将消息存至 IndexedDB 中；接收方（例如所有页面）则通过轮询去获取最新的信息。在这之前，我们先简单封装几个 IndexedDB 的工具方法。

打开数据库连接：

function openStore() {
    const storeName = 'ctc_aleinzhou';
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        if (!('indexedDB' in window)) {
            return reject('don\'t support indexedDB');
        }
        const request = indexedDB.open('CTC_DB', 1);
        request.onerror = reject;
        request.onsuccess =  e =resolve(e.target.result);
        request.onupgradeneeded = function (e) {
            const db = e.srcElement.result;
            if (e.oldVersion === 0 && !db.objectStoreNames.contains(storeName)) {
                const store = db.createObjectStore(storeName, {keyPath: 'tag'});
                store.createIndex(storeName + 'Index', 'tag', {unique: false});
            }
        }
    });
}

存储数据

function saveData(db, data) {
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        const STORE_NAME = 'ctc_aleinzhou';
        const tx = db.transaction(STORE_NAME, 'readwrite');
        const store = tx.objectStore(STORE_NAME);
        const request = store.put({tag: 'ctc_data', data});
        request.onsuccess = () =resolve(db);
        request.onerror = reject;
    });
}

查询/读取数据

function query(db) {
    const STORE_NAME = 'ctc_aleinzhou';
    return new Promise(function (resolve, reject) {
        try {
            const tx = db.transaction(STORE_NAME, 'readonly');
            const store = tx.objectStore(STORE_NAME);
            const dbRequest = store.get('ctc_data');
            dbRequest.onsuccess = e =resolve(e.target.result);
            dbRequest.onerror = reject;
        }
        catch (err) {
            reject(err);
        }
    });
}

剩下的工作就非常简单了。首先打开数据连接，并初始化数据：

openStore().then(db =saveData(db, null))

对于消息读取，可以在连接与初始化后轮询：

openStore().then(db =saveData(db, null)).then(function (db) {
    setInterval(function () {
        query(db).then(function (res) {
            if (!res || !res.data) {
                return;
            }
            const data = res.data;
            const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
            console.log('[Storage I] receive message:', text);
        });
    }, 1000);
});

最后，要发送消息时，只需向 IndexedDB 存储数据即可：

openStore().then(db =saveData(db, null)).then(function (db) {
    // …… 省略上面的轮询代码
    // 触发 saveData 的方法可以放在用户操作的事件监听内
    saveData(db, mydata);
});

小憩一下

在“广播模式”外，我们又了解了“共享存储+长轮询”这种模式。也许你会认为长轮询没有监听模式优雅，但实际上，有些时候使用“共享存储”的形式时，不一定要搭配长轮询。

例如，在多 Tab 场景下，我们可能会离开 Tab A 到另一个 Tab B 中操作；过了一会我们从 Tab B 切换回 Tab A 时，希望将之前在 Tab B 中的操作的信息同步回来。这时候，其实只用在 Tab A 中监听visibilitychange这样的事件，来做一次信息同步即可。

下面，我会再介绍一种通信方式，我把它称为“口口相传”模式。

6. window.open + window.opener

当我们使用window.open打开页面时，方法会返回一个被打开页面window的引用。而在未显示指定noopener时，被打开的页面可以通过window.opener获取到打开它的页面的引用 —— 通过这种方式我们就将这些页面建立起了联系（一种树形结构）。

首先，我们把window.open打开的页面的window对象收集起来：

let childWins = [];
document.getElementById('btn').addEventListener('click', function () {
    const win = window.open('./some/sample');
    childWins.push(win);
});

然后，当我们需要发送消息的时候，作为消息的发起方，一个页面需要同时通知它打开的页面与打开它的页面：

// 过滤掉已经关闭的窗口
childWins = childWins.filter(w =!w.closed);
if (childWins.length 0) {
    mydata.fromOpenner = false;
    childWins.forEach(w =w.postMessage(mydata));
}
if (window.opener && !window.opener.closed) {
    mydata.fromOpenner = true;
    window.opener.postMessage(mydata);
}

注意，我这里先用.closed属性过滤掉已经被关闭的 Tab 窗口。这样，作为消息发送方的任务就完成了。下面看看，作为消息接收方，它需要做什么。

此时，一个收到消息的页面就不能那么自私了，除了展示收到的消息，它还需要将消息再传递给它所“知道的人”（打开与被它打开的页面）:

需要注意的是，我这里通过判断消息来源，避免将消息回传给发送方，防止消息在两者间死循环的传递。（该方案会有些其他小问题，实际中可以进一步优化）

window.addEventListener('message', function (e) {
    const data = e.data;
    const text = '[receive] ' + data.msg + ' —— tab ' + data.from;
    console.log('[Cross-document Messaging] receive message:', text);
    // 避免消息回传
    if (window.opener && !window.opener.closed && data.fromOpenner) {
        window.opener.postMessage(data);
    }
    // 过滤掉已经关闭的窗口
    childWins = childWins.filter(w =!w.closed);
    // 避免消息回传
    if (childWins && !data.fromOpenner) {
        childWins.forEach(w =w.postMessage(data));
    }
});

这样，每个节点（页面）都肩负起了传递消息的责任，也就是我说的“口口相传”，而消息就在这个树状结构中流转了起来。

小憩一下

显然，“口口相传”的模式存在一个问题：如果页面不是通过在另一个页面内的window.open打开的（例如直接在地址栏输入，或从其他网站链接过来），这个联系就被打破了。

除了上面这六个常见方法，其实还有一种（第七种）做法是通过 WebSocket 这类的“服务器推”技术来进行同步。这好比将我们的“中央站”从前端移到了后端。

关于 WebSocket 与其他“服务器推”技术，不了解的同学可以阅读这篇《各类“服务器推”技术原理与实例（Polling/COMET/SSE/WebSocket）》

此外，我还针对以上各种方式写了一个在线演示的 Demo >>

二、非同源页面之间的通信

上面我们介绍了七种前端跨页面通信的方法，但它们大都受到同源策略的限制。然而有时候，我们有两个不同域名的产品线，也希望它们下面的所有页面之间能无障碍地通信。那该怎么办呢？

要实现该功能，可以使用一个用户不可见的 iframe 作为“桥”。由于 iframe 与父页面间可以通过指定origin来忽略同源限制，因此可以在每个页面中嵌入一个 iframe （例如：http://sample.com/bridge.html），而这些 iframe 由于使用的是一个 url，因此属于同源页面，其通信方式可以复用上面第一部分提到的各种方式。

页面与 iframe 通信非常简单，首先需要在页面中监听 iframe 发来的消息，做相应的业务处理：

/* 业务页面代码 */
window.addEventListener('message', function (e) {
    // …… do something
});

然后，当页面要与其他的同源或非同源页面通信时，会先给 iframe 发送消息：

/* 业务页面代码 */
window.frames[0].window.postMessage(mydata, '*');

其中为了简便此处将postMessage的第二个参数设为了'*'，你也可以设为 iframe 的 URL。iframe 收到消息后，会使用某种跨页面消息通信技术在所有 iframe 间同步消息，例如下面使用的 Broadcast Channel：

/* iframe 内代码 */
const bc = new BroadcastChannel('AlienZHOU');
// 收到来自页面的消息后，在 iframe 间进行广播
window.addEventListener('message', function (e) {
    bc.postMessage(e.data);
});

其他 iframe 收到通知后，则会将该消息同步给所属的页面：

/* iframe 内代码 */
// 对于收到的（iframe）广播消息，通知给所属的业务页面
bc.onmessage = function (e) {
    window.parent.postMessage(e.data, '*');
};

下图就是使用 iframe 作为“桥”的非同源页面间通信模式图。

其中“同源跨域通信方案”可以使用文章第一部分提到的某种技术。

总结

今天和大家分享了一下跨页面通信的各种方式。

对于同源页面，常见的方式包括：

广播模式：Broadcast Channe / Service Worker / LocalStorage + StorageEvent
共享存储模式：Shared Worker / IndexedDB / cookie
口口相传模式：window.open + window.opener
基于服务端：Websocket / Comet / SSE 等

而对于非同源页面，则可以通过嵌入同源 iframe 作为“桥”，将非同源页面通信转换为同源页面通信。

本文在分享的同时，也是为了抛转引玉。如果你有什么其他想法，欢迎一起讨论，提出你的见解和想法

-- EOF --

本文标题：前端跨页面通信技术
本文链接：https://smohan.net/blog/zkoifa

原文作者：alienzhou
原文链接：https://github.com/alienzhou/blog/issues/27

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一、同源页面间的跨页面通信

1. BroadCast Channel

2. Service Worker

3. LocalStorage

小憩一下

4. Shared Worker

5. IndexedDB

小憩一下

6. window.open + window.opener

小憩一下

二、非同源页面之间的通信

总结

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一、同源页面间的跨页面通信

1. BroadCast Channel

2. Service Worker

3. LocalStorage

小憩一下

4. Shared Worker

5. IndexedDB

小憩一下

6. window.open + window.opener

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二、非同源页面之间的通信

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