緩存是什麼？用node怎麼實現？

瀏覽器快取是前端最佳化的重要方向，透過快取靜態資源，可以減少頁面的載入時間和減輕伺服器負擔，提高使用者體驗。本文將介紹瀏覽器快取的基本原理和常見的快取策略，並以 nodejs的 koa 框架下的程式碼實作。

快取原則

瀏覽器快取的基本原則是將靜態資源（如CSS、JavaScript、圖片等）快取到本地，當頁面再次請求這些資源時，直接從本地獲取，而不是重新從伺服器下載。這可以減少頁面的載入時間和減輕伺服器負擔，提高使用者體驗。

在 HTTP 協定中，瀏覽器快取可以透過兩種機制實現：強快取和協商快取。 【相關教學推薦：nodejs影片教學】

強快取

• Expires欄位：

  • 值為服務端傳回的到期時間，可能會因為服務端和客戶端時間不同而造成快取命中誤差

• Cache-Control（替代方案）

  • public：所有內容都被快取（客戶端和代理伺服器都可被快取）

  • private：只快取到私有快取（客戶端）

  • no-cache：與服務端確認傳回的回應是否已更改，然後才能使用該回應來滿足後續對同一個網址的請求。因此，如果存在合適的驗證令牌 (ETag)，no-cache 會發起往返通訊來驗證快取的回應，如果資源未被更改，可以避免下載。

  • no-store：值不快取

  • must-revalidation/proxy-revalidation：如果快取內容失效，則請求必須傳送到伺服器已重新驗證

  • max-age=xxx：快取內容在xxx秒後失效，這個選項只能在http1.1使用， 比last-Modified優先權更高

• last-Modified（上次修改日期）

  • last-Modified：儲存於伺服器中，記錄該資源上次修改的日期（不能精確到秒，如果在數秒內多次修改，可能會導致錯誤命中緩存）

  • ##if-modified-since：保存於客戶端中，請求被攜帶並與服務端的last-Modified比較，相同則直接命中快取返回304狀態碼

##koa實現強快取

const Koa = require('koa');
const app = new Koa();

// 设置 expires方案
const setExpires = async (ctx, next) => {
  // 设置缓存时间为 1 分钟
  const expires = new Date(Date.now() + 60 * 1000);
  ctx.set('Expires', expires.toUTCString());
  await next();
}
// Cache-Control方案（优先执行）
const setCacheControl = async (ctx, next) => {
  // 设置缓存时间为 1 分钟
  ctx.set('Cache-Control', 'public, max-age=60');
  await next();
}
// Last-Modified方案
const setLastModified = async (ctx, next) => {
  // 获取资源最后修改时间
  const lastModified = new Date('2021-03-05T00:00:00Z');
  // 设置 Last-Modified 头
  ctx.set('Last-Modified', lastModified.toUTCString());
  await next();
}

const response = (ctx) => {
  ctx.body = 'Hello World';
}

// 跟Last-Modified方案相对应
const lastModifiedResponse = (ctx) => {
  // 如果资源已经修改过，则返回新的资源
  if (ctx.headers['if-modified-since'] !== ctx.response.get('Last-Modified')) {
    	response(ctx)
  } else ctx.status = 304;
}

app.get('/getMes', setExpires, response);

app.listen(3000, () => console.log('Server started on port 3000'));

協商快取（瀏覽器和伺服器透過一個值進行協商判斷）

Etag/if-None-Match

• Etag：伺服器根據請求的資源計算
  一個雜湊值（也可以是其他演算法，代表一個資源標識符）
  • 並傳回瀏覽器，下次瀏覽器請求該資源時透過if-None-Match欄位將Etag傳送給伺服器

Last_Modified和if- Modified-Since

• last-Modified：儲存於伺服器中，記錄該資源上次修改的日期（不能精確到秒，如果在數秒內多次修改，可能會導致錯誤命中快取）
  if-modified-since：儲存於客戶端中，要求被攜帶並與服務端的last-Modified比較，相同則直接命中快取返回304狀態碼

協商快取ETag和Last-Modified區別：

• ETag

  是伺服器為資源分配的唯一標識符，而Last-Modified 是伺服器報告的資源的最後修改時間。

• ETag

  可以使用任何演算法生成，例如哈希，而 Last-Modified 只能使用特定的時間格式（GMT）。

• ETag

  的比較是強驗證器（exact-match validator），需要完全匹配，而Last-Modified 的比較是弱驗證器（weak validator），只需要在同一秒鐘內相同即可。

• ETag

  適用於所有類型的資源，而Last-Modified 只適用於不常更改的資源，例如圖片、影片等。

對於經常更新的資源，ETag 更適合，因為它可以更準確地檢測資源是否已經被修改；而對於不經常更新的資源，Last-Modified 更適合，因為它可以減少伺服器負載和網路流量。

koa實作協商快取

##

const Koa = require('koa');
const app = new Koa();

// 设置 eTag方案
const setExpires = async (ctx, next) => {
  // 设置缓存时间为 1 分钟
  const maxAge = 60;
  ctx.set('Cache-Control', `public, max-age=${maxAge}`);
  // 设置 ETag 头
  const etag = 'etag-123456789';
  ctx.set('ETag', etag);

  await next();
}
// Last-Modified方案
const setLastModified = async (ctx, next) => {
  // 设置缓存时间为 1 分钟
  const maxAge = 60;
  ctx.set('Cache-Control', `public, max-age=${maxAge}`);
  // 设置 Last-Modified 头
  const lastModified = new Date('2021-03-05T00:00:00Z');
  ctx.set('Last-Modified', lastModified.toUTCString());

  await next();
}

const response = (ctx) => {
  ctx.body = 'Hello World';
}

// 跟Etag方案对应
const etagResponse = (ctx) => {
  // 如果 ETag 头未被修改，则返回 304
  if (ctx.headers['if-none-match'] === ctx.response.get('ETag')) {
    ctx.status = 304;
  } else ctx.body = 'Hello World';
}
// 跟Last-Modified方案相对应
const lastModifiedResponse = (ctx) => {
  // 如果资源已经修改过，则返回新的资源
  if (ctx.headers['if-modified-since'] !== ctx.response.get('Last-Modified')) {
    	response(ctx)
  } else ctx.status = 304;
}

app.get('/getMes', setExpires, response);

app.listen(3000, () => console.log('Server started on port 3000'));

koa使用雜湊計算Etag值：

const Koa = require('koa');
const crypto = require('crypto');

const app = new Koa();

// 假设这是要缓存的资源
const content = 'Hello, world!';

app.use(async (ctx) => {
  // 计算资源的哈希值
  const hash = crypto.createHash('md5').update(content).digest('hex');

  // 设置 ETag 头
  ctx.set('ETag', hash);

  // 判断客户端是否发送了 If-None-Match 头
  const ifNoneMatch = ctx.get('If-None-Match');
  if (ifNoneMatch === hash) {
    // 如果客户端发送了 If-None-Match 头，并且与当前资源的哈希值相同，则返回 304 Not Modified
    ctx.status = 304;
  } else {
    // 如果客户端没有发送 If-None-Match 头，或者与当前资源的哈希值不同，则返回新的资源
    ctx.body = content;
  }
});

app.listen(3000);

快取執行流程：

強快取未失效，從快取讀取數據，cache-control優先權高於last-Modified

• 強緩存失效，執行協商緩存，Etag的優先權會高於last-Modified

• ##

• 快取未失效伺服器傳回304狀態碼，客戶端從快取讀取資料

• 快取已失效則傳回資源和200狀態碼

強快取和協商快取的使用？

強快取通常在瀏覽器中快取靜態資源（如 CSS、JavaScript、圖片等），以減少頁面的載入時間和減輕伺服器負擔。

協商快取通常用於快取動態資源（如 HTML 頁面、API 資料等），以減少伺服器的負擔和網路頻寬的消耗。

在實際應用中，強快取和協商快取可以單獨使用或一起使用。對於某些靜態資源，可以只使用強緩存；對於某些動態資源，可以只使用協商快取；對於一些經常變化的資源，可以使用強緩存和協商快取結合使用，既可以減少伺服器的負擔，也可以保證及時取得到最新的資源。

結語

雖然是用後端nodejs實現，但是我認為前端也應該多多少少了解一下這方面的知識，以便於後端更好的進行互動。後面會講前端如何實現？

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以上是緩存是什麼？用node怎麼實現？的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！