• 【缓存】387- 前端缓存最佳实践


    来源:黑金团队——掘金

    前言

    缓存,这是一个老生常谈的话题,也常被作为前端面试的一个知识点。

    本文,重点在与探讨在实际项目中,如何进行缓存的设置,并给出一个较为合理的方案。

    在介绍缓存的时候,我们习惯将缓存分为强缓存和协商缓存两种。两者的主要区别是使用本地缓存的时候,是否需要向服务器验证本地缓存是否依旧有效。顾名思义,协商缓存,就是需要和服务器进行协商,最终确定是否使用本地缓存。

    两种缓存方案的问题点

    强缓存

    我们知道,强缓存主要是通过 http 请求头中的 Cache-Control 和 Expire 两个字段控制。Expire 是 HTTP1.0 标准下的字段,在这里我们可以忽略。我们重点来讨论的 Cache-Control 这个字段。

    一般,我们会设置 Cache-Control 的值为 “public, max-age=xxx”,表示在xxx秒内再次访问该资源,均使用本地的缓存,不再向服务器发起请求。

    显而易见,如果在xxx秒内,服务器上面的资源更新了,客户端在没有强制刷新的情况下,看到的内容还是旧的。如果说你不着急,可以接受这样的,那是不是完美?然而,很多时候不是你想的那么简单的,如果发布新版本的时候,后台接口也同步更新了,那就gg了。有缓存的用户还在使用旧接口,而那个接口已经被后台干掉了。怎么办?

    协商缓存

    协商缓存最大的问题就是每次都要向服务器验证一下缓存的有效性,似乎看起来很省事,不管那么多,你都要问一下我是否有效。但是,对于一个有追求的码农,这是不能接受的。每次都去请求服务器,那要缓存还有什么意义。

    最佳实践

    缓存的意义就在于减少请求,更多地使用本地的资源,给用户更好的体验的同时,也减轻服务器压力。所以,最佳实践,就应该是尽可能命中强缓存,同时,能在更新版本的时候让客户端的缓存失效。

    在更新版本之后,如何让用户第一时间使用最新的资源文件呢?机智的前端们想出了一个方法,在更新版本的时候,顺便把静态资源的路径改了,这样,就相当于第一次访问这些资源,就不会存在缓存的问题了。

    伟大的 webpack 可以让我们在打包的时候,在文件的命名上带上 hash 值。

    entry:{	
        main: path.join(__dirname,'./main.js'),	
        vendor: ['react', 'antd']	
    },	
    output:{	
        path:path.join(__dirname,'./dist'),	
        publicPath: '/dist/',	
        filname: 'bundle.[chunkhash].js'	
    }

    综上所述,我们可以得出一个较为合理的缓存方案:

    1. HTML:使用协商缓存。

    2. CSS&JS&图片:使用强缓存,文件命名带上hash值。

    哈希也有讲究

    webpack 给我们提供了三种哈希值计算方式,分别是 hash、chunkhash 和 contenthash。那么这三者有什么区别呢?

    1. hash:跟整个项目的构建相关,构建生成的文件hash值都是一样的,只要项目里有文件更改,整个项目构建的hash值都会更改。

    2. chunkhash:根据不同的入口文件(Entry)进行依赖文件解析、构建对应的chunk,生成对应的hash值。

    3. contenthash:由文件内容产生的hash值,内容不同产生的contenthash值也不一样。

    显然,我们是不会使用第一种的。改了一个文件,打包之后,其他文件的 hash 都变了,缓存自然都失效了。这不是我们想要的。

    那 chunkhash 和 contenthash 的主要应用场景是什么呢?

    在实际在项目中,我们一般会把项目中的 css 都抽离出对应的 css 文件来加以引用。如果我们使用 chunkhash,当我们改了 css 代码之后,会发现 css 文件 hash 值改变的同时,js 文件的 hash 值也会改变。这时候,contenthash 就派上用场了。

    ETag计算

    Nginx

    Nginx 官方默认的 ETag 计算方式是为"文件最后修改时间16进制-文件长度16进制"。

    例:ETag: “59e72c84-2404”

    Express

    Express 框架使用了 serve-static 中间件来配置缓存方案,其中,使用了一个叫 etag 的 npm 包来实现 etag 计算。从其源码可以看出,有两种计算方式:

    方式一:使用文件大小和修改时间

    function stattag (stat) {	
      var mtime = stat.mtime.getTime().toString(16)	
      var size = stat.size.toString(16)	
      return '"' + size + '-' + mtime + '"'	
    }

    方式二:使用文件内容的hash值和内容长度

    function entitytag (entity) {	
      if (entity.length === 0) {	
        // fast-path empty	
        return '"0-2jmj7l5rSw0yVb/vlWAYkK/YBwk"'	
      }	
      // compute hash of entity	
      var hash = crypto	
        .createHash('sha1')	
        .update(entity, 'utf8')	
        .digest('base64')	
        .substring(0, 27)	
      // compute length of entity	
      var len = typeof entity === 'string'	
        ? Buffer.byteLength(entity, 'utf8')	
        : entity.length	
      return '"' + len.toString(16) + '-' + hash + '"'	
    }

    ETag 与 Last-Modified 谁优先

    协商缓存,有 ETag 和 Last-Modified 两个字段。那当这两个字段同时存在的时候,会优先以哪个为准呢?

    在 Express 中,使用了 fresh 这个包来判断是否是最新的资源。主要源码如下:

    function fresh (reqHeaders, resHeaders) {	
      // fields	
      var modifiedSince = reqHeaders['if-modified-since']	
      var noneMatch = reqHeaders['if-none-match']	
      // unconditional request	
      if (!modifiedSince && !noneMatch) {	
        return false	
      }	
      // Always return stale when Cache-Control: no-cache	
      // to support end-to-end reload requests	
      // https://tools.ietf.org/html/rfc2616#section-14.9.4	
      var cacheControl = reqHeaders['cache-control']	
      if (cacheControl && CACHE_CONTROL_NO_CACHE_REGEXP.test(cacheControl)) {	
        return false	
      }	
      // if-none-match	
      if (noneMatch && noneMatch !== '*') {	
        var etag = resHeaders['etag']	
        if (!etag) {	
          return false	
        }	
        var etagStale = true	
        var matches = parseTokenList(noneMatch)	
        for (var i = 0; i < matches.length; i++) {	
          var match = matches[i]	
          if (match === etag || match === 'W/' + etag || 'W/' + match === etag) {	
            etagStale = false	
            break	
          }	
        }	
        if (etagStale) {	
          return false	
        }	
      }	
      // if-modified-since	
      if (modifiedSince) {	
        var lastModified = resHeaders['last-modified']	
        var modifiedStale = !lastModified || !(parseHttpDate(lastModified) <= parseHttpDate(modifiedSince))	
        if (modifiedStale) {	
          return false	
        }	
      }	
      return true	
    }

    我们可以看到,如果不是强制刷新,而且请求头带上了 if-modified-since 和 if-none-match 两个字段,则先判断 etag,再判断 last-modified。当然,如果你不喜欢这种策略,也可以自己实现一个。

    后端需要怎么设置

    上文主要说的是前端如何进行打包,那后端怎么做呢? 我们知道,浏览器是根据响应头的相关字段来决定缓存的方案的。所以,后端的关键就在于,根据不同的请求返回对应的缓存字段。 以 nodejs 为例,如果需要浏览器强缓存,我们可以这样设置:

    res.setHeader('Cache-Control', 'public, max-age=xxx');

    如果需要协商缓存,则可以这样设置:

    res.setHeader('Cache-Control', 'public, max-age=0');	
    res.setHeader('Last-Modified', xxx);	
    res.setHeader('ETag', xxx);

    总结

    在做前端缓存时,我们尽可能设置长时间的强缓存,通过文件名加 hash 的方式来做版本更新。在代码分包的时候,应该将一些不常变的公共库独立打包出来,使其能够更持久的缓存。

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