深入node.js-浏览器缓存机制

zyytaiyame

2019-06-30

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浏览器缓存

浏览器缓存（Browser Caching）是为了节约网络的资源加速浏览，浏览器在用户磁盘上对最近请求过的文档进行存储，当访问者再次请求这个页面时，浏览器就可以从本地磁盘显示文档，这样就可以加速页面的阅览。

浏览器缓存的使用是提高用户体验的一个重要途径，通常也是优化前端的一种重要方式。利用好了缓存可以加快页面的浏览，降低服务器的压力，减少网络损耗等功能。深入node.js-浏览器缓存机制

浏览器缓存分类

协商缓存
强制缓存

协商缓存

通过上图分析：

客户端向服务器请求资源
验证标识，如果标识通过了验证，则会响应304，告知浏览器读取缓存
如果没有标识，或验证没有通过，则返回请求的资源

看到这里可能有人会有问题，标识是什么？
标识主要是用来标识请求的资源是否被修改或更新过，通过请求头发送给服务器进行验证。

协商缓存的标识有两种：

ETag
Last-Modified

下面我们来讲讲这两者的区别以及用法

Last-Modified

last-modified 根据词义就可以知道表示该资源的最后修改时间。

客户端第一次请求服务器，服务器会把该资源的最后修改时间通过响应头返回给客户端
客户端再次请求服务器的时候，如果在响应头中有Last-Modified字段，浏览器就会在请求头中加上if-Modified-Since字段给服务器。
服务器拿到该字段的值，与该资源的最后修改时间进行对比，如果相等则说明资源没有被修改，向客户端返回304。
浏览器看到304就会去读取缓存信息并呈现。

下面根据以上的几个点，来看看代码怎么实现：

const http = require('http');
    const url = require('url');
    const path = require('path');
    const fs = require('fs');
    const mime = require('mime');
    
    const server = http.createServer((req, res) => {
      // 获取文件名
      const { pathname } = url.parse(req.url, true);
      // 获取文件路径
      const filepath = path.join(__dirname, pathname);
    
      /**
       * 判断文件是否存在
       */
      fs.stat(filepath, (err, stat) => {
        if (err) {
          res.end('not found');
        } else {
          // 获取if-modified-since这个请求头
          const ifModifiedSince = req.headers['if-modified-since'];
          // 获取资源最后修改时间
          let lastModified = stat.ctime.toGMTString();
          // 验证资源是否被修改过，如果相同则返回304让浏览器读取缓存
          if (ifModifiedSince === lastModified) {
            res.writeHead(304);
            res.end();
          }
          // 缓存没有通过则返回资源，并加上 last-modified响应头，下次浏览器就会在请求头中带着 if-modified-since
          else {
            res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filepath));
            res.setHeader('Last-Modified', stat.ctime.toGMTString());
            fs.createReadStream(filepath).pipe(res);
          }
        }
      });
    });
    
    server.listen(8000, () => {
      console.log('listen to 8000 port');
    });

ETag

ETag它的流程和last-modified是一样的，仅仅只是验证方式不同，last-modified是取的当前请求资源的最后修改时间来作为验证，而ETag则是对当前请求的资源做一个唯一的标识。
标识可以是一个字符串，文件的size，hash等等，只要能够合理标识资源的唯一性并能验证是否修改过就可以了。比如读取文件内容，将文件内容转换成一个hash值，每次接收到客户端发送过来的时候，重新读取文件转成hash值，与之前的做对比，看资源是否修改过。
和Last-Modify相同，服务器在响应头返回一个ETag字段，那么请求的时候就会在请求头中加入if-none-match

下面来看看代码，代码中我都会加入详细的注释：

const http = require('http');
const url = require('url');
const path = require('path');
const fs = require('fs');
const mime = require('mime');
const crypto = require('crypto');

const server = http.createServer(function(req, res) {
  // 获取请求的资源名称
  let { pathname } = url.parse(req.url, true);
  // 获取文件路径
  let filepath = path.join(__dirname, pathname);

  /**
   * 判断文件是否存在
   */
  fs.stat(filepath, (err, stat) => {
    if (err) {
      return sendError(req, res);
    } else {
      let ifNoneMatch = req.headers['if-none-match'];
      let readStream = fs.createReadStream(filepath);
      let md5 = crypto.createHash('md5');

      // 通过流的方式读取文件并且通过md5进行加密，相当于转成一个hash字符串作为etag的值
      readStream.on('data', function(data) {
        md5.update(data);
      });
      readStream.on('end', function() {
        let etag = md5.digest('hex');
        // 验证etag，判断资源是否被修改过，如果没有则返回304
        if (ifNoneMatch === etag) {
          res.writeHead(304);
          res.end();
        } else {
          res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filepath));
          // 第一次服务器返回的时候，会把文件的内容算出来一个标识，发给客户端
          fs.readFile(filepath, (err, content) => {
            // 客户端看到etag之后，也会把此标识保存在客户端，下次再访问服务器的时候，发给服务器
            res.setHeader('Etag', etag);
            fs.createReadStream(filepath).pipe(res);
          });
        }
      });
    }
  });
});
server.listen(8000, () => {
  console.log('listen to 8000 port');
});

强制缓存

深入node.js-浏览器缓存机制

通过上图分析：

强制缓存通过Cache-Control这个响应头中的max-age:60(缓存60s)来判断缓存是否过期
如果过期了则重新向服务器请求资源
如果没有过期，则不经过服务器，直接读取资源

强制缓存比较简单，直接看一下代码的实现

const http = require('http');
    const url = require('url');
    const path = require('path');
    const fs = require('fs');
    const mime = require('mime');
    
    const server = http.createServer(function(req, res) {
      let { pathname } = url.parse(req.url, true);
      let filepath = path.join(__dirname, pathname);
      fs.stat(filepath, (err, stat) => {
        if (err) {
          res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filepath));
          // 设置缓存过期时间
          res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=100');
          fs.createReadStream(filepath).pipe(res);
        } else {
          return send(req, res, filepath);
        }
      });
    });
    server.listen(8000, () => {
      console.log('listen to port 8000');
    });

强制缓存就是向浏览器设置一个过期时间例如cache-control:max-age=60表示这是一个60秒的过期时间，60秒以内浏览器都会从缓存读取该资源，超过60秒则访问服务器

cache-control还有另外几个值可以设置