Frontendi vahemälu strateegiad: HTTP vahemälu ja Service Worker vahemälu

Veebiarenduse maailmas on veebisaidi jõudluse optimeerimine ülimalt oluline. Aeglane veebisait võib viia frustreeritud kasutajateni, kõrgemate põrkemääradeni ja lõppkokkuvõttes negatiivse mõjuni teie ettevõttele. Vahemällu salvestamine, tehnika varem hangitud ressursside salvestamiseks ja taaskasutamiseks, mängib olulist rolli veebisaidi kiiruse parandamisel ja serveri koormuse vähendamisel. See artikkel annab põhjaliku ülevaate kahest peamisest frontendi vahemälu strateegiast: HTTP vahemällu salvestamine ja Service Worker vahemällu salvestamine.

Vahemällu salvestamise põhitõdede mõistmine

Vahemällu salvestamine hõlmab ressursside, näiteks HTML, CSS, JavaScript, pildid ja muud varad, koopiate salvestamist kasutajale lähemale. Kui kasutaja taotleb ressurssi, kontrollib brauser või vahemälu vahendaja esmalt, kas vahemälus on koopia saadaval. Kui see on olemas ("vahemälu tabamus"), teenindatakse ressurssi vahemälust, vältides reisi algserverisse. See vähendab oluliselt latentsust ja parandab laadimisaegu.

Vahemällu salvestamise tasemeid on mitu, sealhulgas brauseri vahemälu, puhverserveri vahemälu ja serveripoolne vahemälu. See artikkel keskendub frontendi vahemällu salvestamisele, täpsemalt sellele, kuidas kasutada brauseri sisseehitatud HTTP vahemälu ja täiustatud Service Worker vahemälu.

HTTP vahemällu salvestamine: brauseri võimaluste kasutamine

HTTP vahemällu salvestamine on brauseri sisseehitatud mehhanism ressursside salvestamiseks ja toomiseks. Seda kontrollivad HTTP päised, mille server saadab vastuseks päringule. Need päised annavad brauserile juhiseid, kui kaua ressurssi vahemällu salvestada ja millistel tingimustel seda kehtivaks pidada.

Peamised HTTP vahemälu päised

• Cache-Control: See on kõige olulisem päis HTTP vahemällu salvestamise juhtimiseks. See võimaldab teil määrata erinevaid direktiive, näiteks:
• max-age=seconds: Määrab maksimaalse aja, kui ressurssi peetakse värskeks. Pärast seda aega peab brauser vahemälu serveriga uuesti valideerima. Näide: Cache-Control: max-age=3600 (vahemälu 1 tund).
• s-maxage=seconds: Sarnane max-age-le, kuid kehtib konkreetselt jagatud vahemäludele, nagu CDN-id. Näide: Cache-Control: max-age=3600, s-maxage=86400 (vahemälu 1 tund brauseris, 1 päev CDN-is).
• public: Näitab, et vastust saab vahemällu salvestada mis tahes vahemälu, sealhulgas jagatud vahemälud.
• private: Näitab, et vastust saab vahemällu salvestada ainult brauser, mitte jagatud vahemälud. Kasulik kasutajaspetsiifiliste andmete jaoks.
• no-cache: Sunnib brauserit vahemälu serveriga uuesti valideerima enne selle kasutamist, isegi kui see on endiselt värske.
• no-store: Takistab brauseril vastust üldse vahemällu salvestamast.
• Expires: Vanem päis, mis määrab absoluutse kuupäeva ja kellaaja, millal ressurss aegub. Cache-Control üldiselt asendab Expires, kui mõlemad on olemas. Näide: Expires: Wed, 21 Oct 2024 07:28:00 GMT
• ETag: Ressursi konkreetse versiooni unikaalne identifikaator. Brauser saadab ETag päringupäises If-None-Match uuesti valideerimise ajal. Kui ressurss pole muutunud, tagastab server vastuse 304 Not Modified, mis näitab, et brauser saab kasutada vahemälus olevat versiooni.
• Last-Modified: Näitab, millal ressurssi viimati muudeti. Brauser saadab Last-Modified kuupäeva päringupäises If-Modified-Since uuesti valideerimise ajal. Sarnaselt ETag-le saab server tagastada vastuse 304 Not Modified, kui ressurss pole muutunud.

HTTP vahemällu salvestamise praktilised näited

Näide 1: staatiliste varade (pildid, CSS, JavaScript) vahemällu salvestamine:

Staatiliste varade puhul, mis harva muutuvad, saate määrata pika max-age väärtuse:

            Cache-Control: public, max-age=31536000  

            

              
                Copy
              
            
          

See käsib brauseril ressurssi ühe aasta (31 536 000 sekundit) vahemällu salvestada ja et seda saaks vahemällu salvestada mis tahes vahemälu (public).

Näide 2: dünaamilise sisu vahemällu salvestamine uuesti valideerimisega:

Dünaamilise sisu puhul, mis muutub sagedamini, saate kasutada no-cache koos ETag või Last-Modified uuesti valideerimiseks:

            Cache-Control: no-cache, must-revalidate
ETag: "unique-etag-value"

            

              
                Copy
              
            
          

See sunnib brauserit vahemälu serveriga uuesti valideerima enne selle kasutamist. Seejärel saab server kasutada ETag, et teha kindlaks, kas ressurss on muutunud, ja tagastada vastuse 304 Not Modified, kui see pole muutunud.

Näide 3: versiooniga varade teenindamine:

Tavaline praktika on lisada varade failinimesse versiooninumber (nt style.v1.css). Kui vara muutub, värskendate versiooninumbrit, sundides brauserit alla laadima uue versiooni. See võimaldab teil varasid agressiivselt vahemällu salvestada, muretsemata aegunud sisu teenindamise pärast.

HTTP vahemällu salvestamise parimad tavad

• Kasutage CDN-i: Sisuedastusvõrgud (CDN-id) jaotavad teie veebisaidi sisu mitme serveri vahel, mis asuvad geograafiliselt kasutajatele lähemal. See vähendab latentsust ja parandab laadimisaegu, eriti kasutajatele, kes asuvad maailma erinevates osades. Populaarsete CDN-ide hulka kuuluvad Cloudflare, Akamai ja Amazon CloudFront. Jaapanis asuv veebisait, mis laadib pilte Euroopas asuvast serverist, saab Aasias asuvate serveritega CDN-ist suurt kasu.
• Kasutage brauseri vahemällu salvestamist: Konfigureerige oma server saatma kõigi teie ressursside jaoks sobivad HTTP vahemälu päised.
• Kasutage vahemälu tühistamise tehnikaid: Kasutage tehnikaid, nagu versioonimine või päringuparameetrid, et sundida brausereid alla laadima värskendatud ressursse, kui need muutuvad.
• Jälgige vahemälu jõudlust: Kasutage brauseri arendaja tööriistu ja serveripoolset analüüsi, et jälgida vahemälu tabamussagedust ja tuvastada parandamist vajavaid valdkondi.

Service Worker vahemälu: täiustatud juhtimine ja võrguühenduseta võimalused

Service Workerid on JavaScripti failid, mis töötavad taustal, eraldi brauseri peamisest lõimest. Need toimivad puhverserverina brauseri ja võrgu vahel, võimaldades teil pealt kuulata võrgupäringuid ja rakendada täiustatud vahemälu strateegiaid.

Service Workerid on progressiivsete veebirakenduste (PWA) peamine tehnoloogia, mis võimaldab selliseid funktsioone nagu võrguühenduseta juurdepääs, tõukemärguanded ja taustal sünkroonimine.

Kuidas Service Workerid töötavad

1. Registreerimine: Service Workeri registreerib teie veebileht.
2. Installimine: Service Worker installitakse brauserisse. Siin tavaliselt eel-vahemällu salvestate olulised ressursid.
3. Aktiveerimine: Service Worker muutub aktiivseks ja hakkab juhtima võrgupäringuid lehtede jaoks oma ulatuses.
4. Pealtkuulamine: Service Worker pealt kuulab võrgupäringuid ja saab valida ressursside teenindamise vahemälust, nende toomise võrgust või isegi sünteetilise vastuse loomise.

Peamised Service Worker API-d vahemällu salvestamiseks

• Cache API: Pakub mehhanismi vahemällu salvestatud vastuste salvestamiseks ja toomiseks. See võimaldab teil luua nimetatud vahemälusid ning lisada, värskendada ja kustutada kirjeid.
• Fetch API: Kasutatakse võrgupäringute tegemiseks Service Workerist.
• addEventListener('install', ...): Sündmuste käsitleja, mis käivitub, kui teenindustöötaja esmakordselt installitakse. Seda kasutatakse tavaliselt oluliste varade eelvahemällu salvestamiseks.
• addEventListener('activate', ...): Sündmuste käsitleja, mis käivitub, kui teenindustöötaja muutub aktiivseks. Seda kasutatakse tavaliselt vanade vahemälude puhastamiseks.
• addEventListener('fetch', ...): Sündmuste käsitleja, mis pealt kuulab võrgupäringuid. Siin asub vahemällu salvestamise loogika.

Vahemällu salvestamise strateegiad Service Workeritega

Service Workerid võimaldavad teil rakendada erinevaid vahemällu salvestamise strateegiaid, mis on kohandatud erinevat tüüpi ressurssidele ja võrgutingimustele. Siin on mõned levinud strateegiad:

• Vahemälu esimene: Teenindage ressurssi alati vahemälust, kui see on saadaval. Kui seda vahemälus pole, tooge see võrgust ja salvestage see tulevaseks kasutamiseks vahemällu. See sobib ideaalselt staatiliste varade jaoks, mis harva muutuvad.
• Võrk esimene: Proovige ressurssi alati esmalt võrgust hankida. Kui võrk on saadaval, teenindage ressurssi ja värskendage vahemälu. Kui võrk pole saadaval, teenindage ressurssi vahemälust. See sobib dünaamilise sisu jaoks, mis peab olema võimalikult ajakohane.
• Vahemälu, seejärel võrk: Teenindage ressurssi kohe vahemälust, hankides samal ajal uusima versiooni võrgust. Värskendage vahemälu uue versiooniga, kui see saabub. See tagab kiire esialgse laadimise ja tagab, et kasutaja saab lõpuks uusima sisu.
• Aegunud ajal uuesti valideeri: Teenindage ressurssi kohe vahemälust. Taustal hankige uusim versioon võrgust ja värskendage vahemälu. Järgmisel korral, kui ressurssi taotletakse, teenindatakse värskendatud versiooni. See strateegia tagab kiire esialgse laadimise ja tagab, et kasutaja saab lõpuks alati uusima versiooni, blokeerimata esialgset päringut.
• Ainult võrk: Hankige ressurss alati võrgust. Ärge kunagi kasutage vahemälu. See sobib ressurssidele, mida ei tohiks kunagi vahemällu salvestada, näiteks tundlikud kasutajaandmed.
• Ainult vahemälu: Teenindage ressurssi alati vahemälust. Ärge kunagi hankige seda võrgust. See on kasulik stsenaariumide korral, kus soovite tagada, et ressurss on alati võrguühenduseta saadaval.

Service Worker vahemällu salvestamise praktilised näited

Näide 1: Vahemälu esimene strateegia staatiliste varade jaoks:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(response => {
        // Cache hit - return response
        if (response) {
          return response;
        }

        // Not in cache - fetch from network
        return fetch(event.request).then(
          response => {
            // Check if we received a valid response
            if (!response || response.status !== 200 || response.type !== 'basic') {
              return response;
            }

            // IMPORTANT: Clone the response. A response is a stream
            // and because we want the browser to consume the response
            // as well as the cache consuming the response, we need
            // to clone it.
            const responseToCache = response.clone();

            caches.open('my-site-cache')
              .then(cache => {
                cache.put(event.request, responseToCache);
              });

            return response;
          }
        );
      })
  );
});

            

              
                Copy
              
            
          

See koodilõik näitab vahemälu esimest strateegiat. Service Worker kontrollib kõigepealt, kas taotletav ressurss on vahemälus saadaval. Kui see on, teenindab see ressurssi vahemälust. Kui see pole, toob see ressurssi võrgust, salvestab selle vahemällu ja teenindab seda seejärel brauserile.

Näide 2: Aegunud ajal uuesti valideerimise strateegia dünaamilise sisu jaoks:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.open('my-site-cache').then(cache => {
      return cache.match(event.request).then(response => {
        const fetchPromise = fetch(event.request).then(networkResponse => {
          cache.put(event.request, networkResponse.clone());
          return networkResponse;
        });
        return response || fetchPromise;
      })
    })
  );
});

            

              
                Copy
              
            
          

See koodilõik näitab aegunud ajal uuesti valideerimise strateegiat. Service Worker teenindab ressurssi kohe vahemälust. Taustal hangib see uusima versiooni võrgust ja värskendab vahemälu. Järgmisel korral, kui ressurssi taotletakse, teenindatakse värskendatud versiooni.

Service Worker vahemällu salvestamise parimad tavad

• Kasutage vahemällu salvestamise strateegia teeki: Teegid nagu Workbox lihtsustavad Service Workeri arendamist, pakkudes eelnevalt ehitatud vahemällu salvestamise strateegiaid ja utiliite. See võib säästa teie aega ja vaeva ning tagada, et teie vahemällu salvestamise loogika on jõuline ja usaldusväärne.
• Hallake vahemälu versioone: Kui värskendate oma Service Workerit, peate vana vahemälu tühistama ja looma uue. See hoiab ära aegunud ressursside teenindamise. Kasutage vanade vahemälude puhastamiseks sündmust activate.
• Käsitlege vigu graatsiliselt: Rakendage veakäsitlust, et graatsiliselt käsitleda võrgu tõrkeid ja vahemälu puudujääke. Esitage varusisu või teavitage kasutajat, et ressurss pole saadaval.
• Testige põhjalikult: Testige oma Service Worker vahemällu salvestamise loogikat erinevates võrgutingimustes ja brauserikeskkondades, et tagada selle ootuspärane toimimine. Kasutage vahemälu kontrollimiseks ja võrgupäringute jälgimiseks brauseri arendaja tööriistu.
• Arvestage kasutajakogemusega: Kujundage oma vahemällu salvestamise strateegia, pidades silmas kasutajakogemust. Esitage kasutajale tagasisidet, kui ressurssi hangitakse võrgust või vahemälust. Vältige aegunud sisu liiga kaua teenindamist.

HTTP vahemälu ja Service Worker vahemälu võrdlemine

Kuigi nii HTTP vahemällu salvestamise kui ka Service Worker vahemällu salvestamise eesmärk on parandada veebisaidi jõudlust, erinevad need oma võimaluste ja kasutusjuhtumite poolest.

Globaalsed kaalutlused vahemällu salvestamisel

Vahemällu salvestamise strateegiate rakendamisel globaalsele publikule arvestage järgmisega:

• Võrgutingimused: Kasutajad erinevates piirkondades võivad kogeda erinevat võrgukiirust ja töökindlust. Kohandage oma vahemällu salvestamise strateegiat, et neid erinevusi arvesse võtta. Näiteks saavad ebastabiilse Interneti-ühendusega piirkondade kasutajad suurt kasu tugevast võrguühenduseta toest.
• CDN-i katvus: Valige globaalse serveritevõrguga CDN, et tagada teie sisu kiire edastamine kasutajatele kõigis piirkondades. Veenduge, et CDN-il on teie vaatajaskonna jaoks kriitilistes piirkondades kohalolekupunkte (PoP-id).
• Andmete privaatsus: Olge kasutajaspetsiifiliste andmete vahemällu salvestamisel teadlik andmete privaatsuse eeskirjadest erinevates riikides. Veenduge, et järgite selliseid seadusi nagu GDPR ja CCPA.
• Keel ja lokaliseerimine: Kaaluge oma veebisaidi lokaliseeritud versioonide vahemällu salvestamist, et pakkuda erinevates keeltes ja piirkondades kasutajatele paremat kasutajakogemust.
• Vahemälu tühistamine: Rakendage usaldusväärne vahemälu tühistamise strateegia, et tagada kasutajatele alati uusima sisu saamine, isegi kui see sageli muutub. Pöörake erilist tähelepanu lokaliseeritud sisu värskendustele.

Kokkuvõte

Frontendi vahemällu salvestamine on oluline tehnika veebisaidi jõudluse optimeerimiseks ja kasutajakogemuse parandamiseks. HTTP vahemällu salvestamise ja Service Worker vahemällu salvestamise abil saate oluliselt vähendada laadimisaegu, vähendada serveri koormust ja pakkuda juurdepääsu oma veebisaidi sisule võrguühenduseta. Vahemällu salvestamise strateegiate valimisel ja rakendamisel kaaluge hoolikalt oma veebisaidi konkreetseid vajadusi ja sihtrühma. Parimate tavade kasutuselevõtmise ja vahemällu salvestamise jõudluse pideva jälgimise abil saate tagada, et teie veebisait pakub kiire ja usaldusväärse kogemuse kasutajatele kogu maailmas.