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前端缓存最佳实践

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。

强缓存和协商缓存

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'
}
复制代码

综上所述,我们可以得出一个较为合理的缓存方案:

  • HTML:使用协商缓存。
  • 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?

  • 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。
  • 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。
  • 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 + '"'
}
复制代码
  • 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 + '"'
}
复制代码

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
}
复制代码

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。

补充: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');
复制代码

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);
复制代码

当然,现在已经有很多现成的库可以让我们很方便地去配置这些东西。 写了一个简单的demo,方便有需要的朋友去了解其中的原理,有兴趣的可以阅读源码

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。

以上,如有错漏,欢迎指正!

@Author: TDGarden

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