Next.js Unstable Cache: Feingranulare Caching-Kontrolle für dynamische Anwendungen

Next.js hat die Webentwicklung revolutioniert und bietet leistungsstarke Funktionen zur Erstellung performanter und skalierbarer Anwendungen. Eine seiner Kernstärken ist der robuste Caching-Mechanismus, der es Entwicklern ermöglicht, den Datenabruf und das Rendering für eine reibungslosere Benutzererfahrung zu optimieren. Während Next.js verschiedene Caching-Strategien bereitstellt, bietet die unstable_cache API eine neue Ebene feingranularer Kontrolle, die es Entwicklern ermöglicht, das Caching-Verhalten an die spezifischen Bedürfnisse ihrer dynamischen Anwendungen anzupassen. Dieser Artikel befasst sich mit der unstable_cache API und untersucht ihre Fähigkeiten, Vorteile und praktischen Anwendungen.

Grundlagen des Caching in Next.js

Bevor wir uns mit unstable_cache befassen, ist es wichtig, die verschiedenen Caching-Ebenen in Next.js zu verstehen. Next.js nutzt mehrere Caching-Mechanismen zur Leistungsverbesserung:

• Vollständiger Routen-Cache: Next.js kann ganze Routen, einschließlich HTML und JSON-Daten, am Edge oder in einem CDN zwischenspeichern. Dies stellt sicher, dass nachfolgende Anfragen für dieselbe Route schnell aus dem Cache bedient werden.
• Daten-Cache: Next.js speichert die Ergebnisse von Datenabrufoperationen automatisch zwischen. Dies verhindert redundante Datenabrufe und verbessert die Leistung erheblich.
• React-Cache (useMemo, useCallback): Die integrierten Caching-Mechanismen von React, wie useMemo und useCallback, können verwendet werden, um aufwendige Berechnungen und Komponenten-Renderings zu memoizen.

Obwohl diese Caching-Mechanismen leistungsstark sind, bieten sie möglicherweise nicht immer das Maß an Kontrolle, das für komplexe, dynamische Anwendungen erforderlich ist. Hier kommt unstable_cache ins Spiel.

Einführung in die `unstable_cache` API

Die unstable_cache API in Next.js ermöglicht es Entwicklern, benutzerdefinierte Caching-Strategien für einzelne Datenabrufoperationen zu definieren. Sie bietet eine feingranulare Kontrolle über:

• Cache-Dauer (TTL): Geben Sie an, wie lange die Daten zwischengespeichert werden sollen, bevor sie invalidiert werden.
• Cache-Tags: Weisen Sie zwischengespeicherten Daten Tags zu, um bestimmte Datensätze gezielt zu invalidieren.
• Generierung des Cache-Schlüssels: Passen Sie den Schlüssel an, der zur Identifizierung zwischengespeicherter Daten verwendet wird.
• Cache-Revalidierung: Steuern Sie, wann der Cache neu validiert werden soll.

Die API gilt als "unstable" (instabil), da sie sich noch in der Entwicklung befindet und sich in zukünftigen Next.js-Versionen ändern kann. Sie bietet jedoch wertvolle Funktionalität für fortgeschrittene Caching-Szenarien.

Wie `unstable_cache` funktioniert

Die Funktion unstable_cache erwartet zwei Hauptargumente:

1. Eine Funktion, die die Daten abruft oder berechnet: Diese Funktion führt den eigentlichen Datenabruf oder die Berechnung durch.
2. Ein Objekt mit Optionen: Dieses Objekt gibt die Caching-Optionen an, wie z. B. TTL, Tags und Schlüssel.

Hier ist ein grundlegendes Beispiel für die Verwendung von unstable_cache:

            import { unstable_cache } from 'next/cache';

async function getData(id: string) {
  return unstable_cache(
    async () => {
      // Simuliert den Datenabruf von einer API
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 1000));
      const data = { id: id, value: `Data for ID ${id}` };
      return data;
    },
    ["data", id],
    { tags: ["data", `item:${id}`] }
  )();
}

export default async function Page({ params }: { params: { id: string } }) {
  const data = await getData(params.id);
  return 
{data.value}
;
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel:

• Die Funktion getData verwendet unstable_cache, um die Datenabrufoperation zu cachen.
• Das erste Argument für unstable_cache ist eine asynchrone Funktion, die den Datenabruf von einer API simuliert. Wir haben eine Verzögerung von 1 Sekunde hinzugefügt, um die Vorteile des Cachings zu demonstrieren.
• Das zweite Argument ist ein Array, das als Schlüssel verwendet wird. Änderungen an den Elementen im Array führen zur Invalidierung des Caches.
• Das dritte Argument ist ein Objekt, das die Option tags auf ["data", `item:${id}`] setzt.

Hauptmerkmale und Optionen von `unstable_cache`

1. Time-to-Live (TTL)

Die Option revalidate (früher `ttl` in älteren experimentellen Versionen) gibt die maximale Zeit (in Sekunden) an, für die die zwischengespeicherten Daten als gültig gelten. Nach dieser Zeit wird der Cache bei der nächsten Anfrage neu validiert.

            import { unstable_cache } from 'next/cache';

async function getData(id: string) {
  return unstable_cache(
    async () => {
      // Simuliert den Datenabruf von einer API
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 1000));
      const data = { id: id, value: `Data for ID ${id}` };
      return data;
    },
    ["data", id],
    { tags: ["data", `item:${id}`], revalidate: 60 } // Cache für 60 Sekunden
  )();
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel werden die Daten für 60 Sekunden zwischengespeichert. Nach 60 Sekunden löst die nächste Anfrage eine Revalidierung aus, bei der neue Daten von der API abgerufen und der Cache aktualisiert wird.

Allgemeine Überlegung: Berücksichtigen Sie bei der Festlegung von TTL-Werten die Häufigkeit von Datenaktualisierungen. Für Daten, die sich häufig ändern, ist eine kürzere TTL angemessen. Für relativ statische Daten kann eine längere TTL die Leistung erheblich verbessern.

2. Cache-Tags

Cache-Tags ermöglichen es Ihnen, zusammengehörige zwischengespeicherte Daten zu gruppieren und sie gemeinsam zu invalidieren. Dies ist nützlich, wenn Aktualisierungen eines Datenelements andere zugehörige Daten betreffen.

            import { unstable_cache, revalidateTag } from 'next/cache';

async function getProduct(id: string) {
  return unstable_cache(
    async () => {
      // Simuliert den Abruf von Produktdaten von einer API
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500));
      const product = { id: id, name: `Product ${id}`, price: Math.random() * 100 };
      return product;
    },
    ["product", id],
    { tags: ["products", `product:${id}`] }
  )();
}

async function getCategoryProducts(category: string) {
  return unstable_cache(
    async () => {
      // Simuliert den Abruf von Produkten nach Kategorie von einer API
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500));
      const products = Array.from({ length: 3 }, (_, i) => ({ id: `${category}-${i}`, name: `Product ${category}-${i}`, price: Math.random() * 100 }));
      return products;
    },
    ["categoryProducts", category],
    { tags: ["products", `category:${category}`] }
  )();
}

// Invalidiert den Cache für alle Produkte und ein bestimmtes Produkt
async function updateProduct(id: string, newPrice: number) {
  // Simuliert die Aktualisierung des Produkts in der Datenbank
  await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 500));

  // Invalidiert den Cache für das Produkt und die Produktkategorie
  revalidateTag("products");
  revalidateTag(`product:${id}`);

  return { success: true };
}


            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel:

• Sowohl getProduct als auch getCategoryProducts verwenden den Tag "products".
• getProduct verwendet zusätzlich einen spezifischen Tag `product:${id}`.
• Wenn updateProduct aufgerufen wird, invalidiert es den Cache für alle Daten, die mit "products" und dem spezifischen Produkt getaggt sind, mithilfe von revalidateTag.

Allgemeine Überlegung: Verwenden Sie aussagekräftige und konsistente Tag-Namen. Erwägen Sie die Erstellung einer Tagging-Strategie, die auf Ihr Datenmodell abgestimmt ist.

3. Generierung des Cache-Schlüssels

Der Cache-Schlüssel wird verwendet, um zwischengespeicherte Daten zu identifizieren. Standardmäßig generiert unstable_cache einen Schlüssel basierend auf den an die Funktion übergebenen Argumenten. Sie können jedoch den Prozess der Schlüsselgenerierung mithilfe des zweiten Arguments für `unstable_cache` anpassen, das ein Array ist, das als Schlüssel fungiert. Wenn sich eines der Elemente im Array ändert, wird der Cache invalidiert.

            import { unstable_cache } from 'next/cache';

async function getData(userId: string, sortBy: string) {
  return unstable_cache(
    async () => {
      // Simuliert den Datenabruf von einer API
      await new Promise((resolve) => setTimeout(resolve, 1000));
      const data = { userId: userId, sortBy: sortBy, value: `Data for user ${userId}, sorted by ${sortBy}` };
      return data;
    },
    [userId, sortBy],
    { tags: ["user-data", `user:${userId}`] }
  )();
}

            

              
                Copy
              
            
          

In diesem Beispiel basiert der Cache-Schlüssel auf den Parametern userId und sortBy. Dies stellt sicher, dass der Cache invalidiert wird, wenn sich einer dieser Parameter ändert.

Allgemeine Überlegung: Stellen Sie sicher, dass Ihre Strategie zur Generierung von Cache-Schlüsseln konsistent ist und alle relevanten Faktoren berücksichtigt, die die Daten beeinflussen. Erwägen Sie die Verwendung einer Hashing-Funktion, um einen eindeutigen Schlüssel aus komplexen Datenstrukturen zu erstellen.

4. Manuelle Revalidierung

Die Funktion `revalidateTag` ermöglicht es Ihnen, den Cache für Daten, die mit bestimmten Tags verknüpft sind, manuell zu invalidieren. Dies ist nützlich, wenn Sie den Cache als Reaktion auf Ereignisse aktualisieren müssen, die nicht direkt durch eine Benutzeranfrage ausgelöst werden, wie z. B. ein Hintergrundjob oder ein Webhook.

            import { revalidateTag } from 'next/cache';

async function handleWebhook(payload: any) {
  // Verarbeitet die Webhook-Payload

  // Invalidiert den Cache für zugehörige Daten
  revalidateTag("products");
  revalidateTag(`product:${payload.productId}`);
}

            

              
                Copy
              
            
          

Allgemeine Überlegung: Setzen Sie die manuelle Revalidierung strategisch ein. Eine übermäßige Invalidierung kann die Vorteile des Cachings zunichtemachen, während eine unzureichende Invalidierung zu veralteten Daten führen kann.

Praktische Anwendungsfälle für `unstable_cache`

1. Dynamische Inhalte mit seltenen Aktualisierungen

Für Websites mit dynamischen Inhalten, die sich nicht sehr oft ändern (z. B. Blogbeiträge, Nachrichtenartikel), können Sie unstable_cache mit einer längeren TTL verwenden, um die Daten für längere Zeiträume zwischenzuspeichern. Dies reduziert die Last auf Ihrem Backend und verbessert die Ladezeiten der Seiten.

2. Benutzerspezifische Daten

Für benutzerspezifische Daten (z. B. Benutzerprofile, Warenkörbe) können Sie unstable_cache mit Cache-Schlüsseln verwenden, die die Benutzer-ID enthalten. Dies stellt sicher, dass jeder Benutzer seine eigenen Daten sieht und dass der Cache invalidiert wird, wenn sich die Daten des Benutzers ändern.

3. Echtzeitdaten mit Toleranz für veraltete Daten

Für Anwendungen, die Echtzeitdaten anzeigen (z. B. Aktienkurse, Social-Media-Feeds), können Sie unstable_cache mit einer kurzen TTL verwenden, um nahezu Echtzeit-Updates bereitzustellen. Dies schafft ein Gleichgewicht zwischen dem Bedarf an aktuellen Daten und den Leistungsvorteilen des Cachings.

4. A/B-Tests

Während A/B-Tests ist es wichtig, die dem Benutzer zugewiesene Experimentvariante zu cachen, um eine konsistente Erfahrung zu gewährleisten. `unstable_cache` kann verwendet werden, um die ausgewählte Variante zwischenzuspeichern, wobei die ID des Benutzers als Teil des Cache-Schlüssels verwendet wird.

Vorteile der Verwendung von `unstable_cache`

• Verbesserte Leistung: Durch das Zwischenspeichern von Daten reduziert unstable_cache die Last auf Ihrem Backend und verbessert die Ladezeiten der Seiten.
• Reduzierte Backend-Kosten: Das Caching verringert die Anzahl der Anfragen an Ihr Backend, was Ihre Infrastrukturkosten senken kann.
• Verbesserte Benutzererfahrung: Schnellere Ladezeiten und reibungslosere Interaktionen führen zu einer besseren Benutzererfahrung.
• Feingranulare Kontrolle: unstable_cache bietet eine granulare Kontrolle über das Caching-Verhalten, sodass Sie es an die spezifischen Anforderungen Ihrer Anwendung anpassen können.

Überlegungen und Best Practices

• Cache-Invalidierungsstrategie: Entwickeln Sie eine klar definierte Strategie zur Cache-Invalidierung, um sicherzustellen, dass Ihr Cache bei Datenänderungen aktualisiert wird.
• Auswahl der TTL: Wählen Sie geeignete TTL-Werte basierend auf der Häufigkeit von Datenaktualisierungen und der Empfindlichkeit Ihrer Anwendung gegenüber veralteten Daten.
• Design der Cache-Schlüssel: Gestalten Sie Ihre Cache-Schlüssel sorgfältig, um sicherzustellen, dass sie eindeutig und konsistent sind.
• Überwachung und Protokollierung: Überwachen Sie die Leistung Ihres Caches und protokollieren Sie Cache-Treffer und -Fehlschläge, um potenzielle Probleme zu identifizieren.
• Edge- vs. Browser-Caching: Berücksichtigen Sie die Unterschiede zwischen Edge-Caching (CDN) und Browser-Caching. Das Edge-Caching wird von allen Benutzern gemeinsam genutzt, während das Browser-Caching für jeden Benutzer spezifisch ist. Wählen Sie die geeignete Caching-Strategie basierend auf der Art der Daten und den Anforderungen Ihrer Anwendung.
• Fehlerbehandlung: Implementieren Sie eine robuste Fehlerbehandlung, um Cache-Fehlschläge ordnungsgemäß zu behandeln und zu verhindern, dass Fehler an den Benutzer weitergegeben werden. Erwägen Sie die Verwendung eines Fallback-Mechanismus, um Daten vom Backend abzurufen, wenn der Cache nicht verfügbar ist.
• Testen: Testen Sie Ihre Caching-Implementierung gründlich, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktioniert. Verwenden Sie automatisierte Tests, um die Logik zur Invalidierung und Revalidierung des Caches zu überprüfen.

`unstable_cache` vs. Caching der `fetch`-API

Next.js bietet auch integrierte Caching-Funktionen über die fetch-API. Standardmäßig speichert Next.js die Ergebnisse von fetch-Anfragen automatisch zwischen. unstable_cache bietet jedoch mehr Flexibilität und Kontrolle als das Caching der fetch-API.

Hier ist ein Vergleich der beiden Ansätze:

Verwenden Sie im Allgemeinen das Caching der fetch-API für einfache Datenabrufszenarien, bei denen das Standard-Caching-Verhalten ausreicht. Verwenden Sie unstable_cache für komplexere Szenarien, in denen Sie eine feingranulare Kontrolle über das Caching-Verhalten benötigen.

Die Zukunft des Caching in Next.js

Die unstable_cache API stellt einen wichtigen Fortschritt in den Caching-Fähigkeiten von Next.js dar. Mit der Weiterentwicklung der API können wir noch leistungsfähigere Funktionen und eine größere Flexibilität bei der Verwaltung des Daten-Cachings erwarten. Es ist entscheidend, mit den neuesten Entwicklungen im Next.js-Caching Schritt zu halten, um hochleistungsfähige und skalierbare Anwendungen zu erstellen.

Fazit

Die Next.js unstable_cache API bietet Entwicklern eine beispiellose Kontrolle über das Daten-Caching, die es ihnen ermöglicht, die Leistung und die Benutzererfahrung in dynamischen Anwendungen zu optimieren. Indem Sie die Funktionen und Vorteile von unstable_cache verstehen, können Sie seine Leistungsfähigkeit nutzen, um schnellere, skalierbarere und reaktionsschnellere Webanwendungen zu erstellen. Denken Sie daran, Ihre Caching-Strategie sorgfältig zu überdenken, geeignete TTL-Werte zu wählen, Ihre Cache-Schlüssel effektiv zu gestalten und Ihre Cache-Leistung zu überwachen, um optimale Ergebnisse zu erzielen. Begrüßen Sie die Zukunft des Cachings in Next.js und schöpfen Sie das volle Potenzial Ihrer Webanwendungen aus.