實踐範例理解js強快取協商快取

2022-07-04 22:03:10

背景

無論是開發中或者是面試中，HTTP快取都是非常重要的，這體現在了兩個方面：

開發中：合理利用HTTP快取可以提高前端頁面的效能
面試中：HTTP快取是面試中的高頻問點

所以本篇文章，我不講廢話，我就通過Nodejs的簡單實踐，給大家講最通俗易懂的HTTP快取，大家通過這篇文章一定能瞭解掌握它！！！

前置準備

準備

建立資料夾cache-study，並準備環境

npm init

安裝Koa、nodemon

npm i koa -D
npm i nodemon -g

建立index.js、index.html、static資料夾
index.html

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Document</title>
  <link rel="stylesheet" href="./static/css/index.css" rel="external nofollow" >
</head>
<body>
  <div class="box">
  </div>
</body>
</html>

static/css/index.css

.box {
  width: 500px;
  height: 300px;
  background-image: url('../image/guang.jpg');
  background-size: 100% 100%;
  color: #000;
}

static/image/guang.jpg

index.js

const Koa = require('koa')
const fs = require('fs')
const path = require('path')
const mimes = {
  css: 'text/css',
  less: 'text/css',
  gif: 'image/gif',
  html: 'text/html',
  ico: 'image/x-icon',
  jpeg: 'image/jpeg',
  jpg: 'image/jpeg',
  js: 'text/javascript',
  json: 'application/json',
  pdf: 'application/pdf',
  png: 'image/png',
  svg: 'image/svg+xml',
  swf: 'application/x-shockwave-flash',
  tiff: 'image/tiff',
  txt: 'text/plain',
  wav: 'audio/x-wav',
  wma: 'audio/x-ms-wma',
  wmv: 'video/x-ms-wmv',
  xml: 'text/xml',
}
// 獲取檔案的型別
function parseMime(url) {
  // path.extname獲取路徑中檔案的字尾名
  let extName = path.extname(url)
  extName = extName ? extName.slice(1) : 'unknown'
  return mimes[extName]
}
// 將檔案轉成傳輸所需格式
const parseStatic = (dir) => {
  return new Promise((resolve) => {
    resolve(fs.readFileSync(dir), 'binary')
  })
}
const app = new Koa()
app.use(async (ctx) => {
  const url = ctx.request.url
  if (url === '/') {
    // 存取根路徑返回index.html
    ctx.set('Content-Type', 'text/html')
    ctx.body = await parseStatic('./index.html')
  } else {
    const filePath = path.resolve(__dirname, `.${url}`)
    // 設定型別
    ctx.set('Content-Type', parseMime(url))
    // 設定傳輸
    ctx.body = await parseStatic(filePath)
  }
})
app.listen(9898, () => {
  console.log('start at port 9898')
})

啟動頁面

現在你可以在終端中輸入nodemon index，看到下方的顯示，則代表成功啟動了服務

此時你可以在瀏覽器連結裡輸入http://localhost:9898/，開啟看到如下頁面，則代表頁面存取成功！！！

HTTP快取種類

HTTP快取常見的有兩類：

強快取：可以由這兩個欄位其中一個決定

expires
cache-control(優先順序更高)

協商快取：可以由這兩對欄位中的一對決定

Last-Modified，If-Modified-Since

Etag，If-None-Match(優先順序更高)

強快取

接下來我們就開始講強快取

expires

我們只需設定響應頭裡expires的時間為當前時間 + 30s就行了

app.use(async (ctx) => {
  const url = ctx.request.url
  if (url === '/') {
    // 存取根路徑返回index.html
    ctx.set('Content-Type', 'text/html')
    ctx.body = await parseStatic('./index.html')
  } else {
    const filePath = path.resolve(__dirname, `.${url}`)
    // 設定型別
    ctx.set('Content-Type', parseMime(url))
    // 設定 Expires 響應頭
    const time = new Date(Date.now() + 30000).toUTCString()
    ctx.set('Expires', time)
    // 設定傳輸
    ctx.body = await parseStatic(filePath)
  }
})

然後我們在前端頁面重新整理，我們可以看到請求的資源的響應頭裡多了一個expires的欄位

並且，在30s內，我們重新整理之後，看到請求都是走memory，這意味著，通過expires設定強快取的時效是30s，這30s之內，資源都會走本地快取，而不會重新請求

注意點：有時候你Nodejs程式碼更新了時效時間，但是發現前端頁面還是在走上一次程式碼的時效，這個時候，你可以把這個Disabled cache打鉤，然後重新整理一下，再取消打鉤

cache-control

其實cache-control跟expires效果差不多，只不過這兩個欄位設定的值不一樣而已，前者設定的是秒數，後者設定的是毫秒數

app.use(async (ctx) => {
  const url = ctx.request.url
  if (url === '/') {
    // 存取根路徑返回index.html
    ctx.set('Content-Type', 'text/html')
    ctx.body = await parseStatic('./index.html')
  } else {
    const filePath = path.resolve(__dirname, `.${url}`)
    // 設定型別
    ctx.set('Content-Type', parseMime(url))
    // 設定 Cache-Control 響應頭
    ctx.set('Cache-Control', 'max-age=30')
    // 設定傳輸
    ctx.body = await parseStatic(filePath)
  }
})

前端頁面響應頭多了cache-control這個欄位，且30s內都走本地快取，不會去請求伺服器端

協商快取

與強快取不同的是，強快取是在時效時間內，不走伺服器端，只走本地快取；而協商快取是要走伺服器端的，如果請求某個資源，去請求伺服器端時，發現命中快取則返回304，否則則返回所請求的資源，那怎麼才算命中快取呢？接下來講講

Last-Modified，If-Modified-Since

簡單來說就是:

第一次請求資源時，伺服器端會把所請求的資源的最後一次修改時間當成響應頭中Last-Modified的值發到瀏覽器並在瀏覽器存起來
第二次請求資源時，瀏覽器會把剛剛儲存的時間當成請求頭中If-Modified-Since的值，傳到伺服器端，伺服器端拿到這個時間跟所請求的資源的最後修改時間進行比對
比對結果如果兩個時間相同，則說明此資源沒修改過，那就是命中快取，那就返回304，如果不相同，則說明此資源修改過了，則沒命中快取，則返回修改過後的新資源

// 獲取檔案資訊
const getFileStat = (path) => {
  return new Promise((resolve) => {
    fs.stat(path, (_, stat) => {
      resolve(stat)
    })
  })
}
app.use(async (ctx) => {
  const url = ctx.request.url
  if (url === '/') {
    // 存取根路徑返回index.html
    ctx.set('Content-Type', 'text/html')
    ctx.body = await parseStatic('./index.html')
  } else {
    const filePath = path.resolve(__dirname, `.${url}`)
    const ifModifiedSince = ctx.request.header['if-modified-since']
    const fileStat = await getFileStat(filePath)
    console.log(new Date(fileStat.mtime).getTime())
    ctx.set('Cache-Control', 'no-cache')
    ctx.set('Content-Type', parseMime(url))
    // 比對時間，mtime為檔案最後修改時間
    if (ifModifiedSince === fileStat.mtime.toGMTString()) {
      ctx.status = 304
    } else {
      ctx.set('Last-Modified', fileStat.mtime.toGMTString())
      ctx.body = await parseStatic(filePath)
    }
  }
})

第一次請求時，響應頭中：

第二次請求時，請求頭中：

由於資源並沒修改，則命中快取，返回304：

此時我們修改一下index.css

.box {
  width: 500px;
  height: 300px;
  background-image: url('../image/guang.jpg');
  background-size: 100% 100%;
  /* 修改這裡 */
  color: #333;
}

然後我們重新整理一下頁面，index.css變了，所以會沒命中快取，返回200和新資源，而guang.jpg並沒有修改，則命中快取返回304：

Etag，If-None-Match

其實Etag，If-None-Match跟Last-Modified，If-Modified-Since大體一樣，區別在於：

後者是對比資源最後一次修改時間，來確定資源是否修改了
前者是對比資源內容，來確定資源是否修改

那我們要怎麼比對資源內容呢？我們只需要讀取資源內容，轉成hash值，前後進行比對就行了！！

const crypto = require('crypto')
app.use(async (ctx) => {
  const url = ctx.request.url
  if (url === '/') {
    // 存取根路徑返回index.html
    ctx.set('Content-Type', 'text/html')
    ctx.body = await parseStatic('./index.html')
  } else {
    const filePath = path.resolve(__dirname, `.${url}`)
    const fileBuffer = await parseStatic(filePath)
    const ifNoneMatch = ctx.request.header['if-none-match']
    // 生產內容hash值
    const hash = crypto.createHash('md5')
    hash.update(fileBuffer)
    const etag = `"${hash.digest('hex')}"`
    ctx.set('Cache-Control', 'no-cache')
    ctx.set('Content-Type', parseMime(url))
    // 對比hash值
    if (ifNoneMatch === etag) {
      ctx.status = 304
    } else {
      ctx.set('etag', etag)
      ctx.body = fileBuffer
    }
  }
})

驗證方式跟剛剛Last-Modified，If-Modified-Since的一樣，這裡就不重複說明了。。。