Frontend jõudluse meisterklass: põhjalik ülevaade Service Workeri vahemälu haldamise poliitikatest

Kaasaegses veebiökosüsteemis ei ole jõudlus mitte funktsioon, vaid fundamentaalne nõue. Kasutajad üle maailma, kasutades võrke alates kiirest fiiberoptikast kuni katkendliku 3G-ni, ootavad kiireid, usaldusväärseid ja kaasahaaravaid kogemusi. Service worker'id on kujunenud nende uue põlvkonna veebirakenduste, eriti progressiivsete veebirakenduste (PWA), ehitamise nurgakiviks. Nad toimivad programmeeritava puhverserverina teie rakenduse, brauseri ja võrgu vahel, andes arendajatele enneolematu kontrolli võrgupäringute ja vahemällu salvestamise üle.

Lihtsa vahemälustrateegia rakendamine on aga alles esimene samm. Tõeline meisterlikkus peitub tõhusas vahemälu haldamises. Haldamata vahemälu võib kiiresti muutuda koormaks, pakkudes aegunud sisu, tarbides liigselt kettaruumi ja lõppkokkuvõttes halvendades kasutajakogemust, mida see pidi parandama. Siin muutubki hästi defineeritud vahemälu haldamise poliitika kriitiliseks.

See põhjalik juhend viib teid vahemällu salvestamise põhitõdedest kaugemale. Uurime teie vahemälu elutsükli haldamise kunsti ja teadust, alates strateegilisest kehtetuks tunnistamisest kuni arukate eemaldamispoliitikateni. Käsitleme, kuidas ehitada vastupidavaid, iseseisvalt hooldavaid vahemälusid, mis tagavad optimaalse jõudluse igale kasutajale, olenemata nende asukohast või võrgu kvaliteedist.

Põhilised vahemälustrateegiad: aluste ülevaade

Enne halduspoliitikatesse süvenemist on oluline omada kindlat arusaama põhilistest vahemälustrateegiatest. Need strateegiad määravad, kuidas service worker reageerib 'fetch' sündmusele ja moodustavad iga vahemälu haldussüsteemi ehituskivid. Mõelge neist kui taktikalistest otsustest, mida teete iga üksiku päringu puhul.

Cache First (või Cache Only)

See strateegia seab kiiruse esikohale, kontrollides esmalt vahemälu. Kui leitakse sobiv vastus, serveeritakse see kohe ilma võrku kasutamata. Kui ei, saadetakse päring võrku ja vastus salvestatakse (tavaliselt) tulevaseks kasutamiseks vahemällu. 'Cache Only' variant ei kasuta kunagi võrku varuvariandina, mistõttu sobib see varadele, mis on kindlasti juba vahemälus olemas.

• Kuidas see töötab: Kontrolli vahemälu -> Kui leitud, tagasta. Kui ei leita, hangi võrgust -> Salvesta vastus vahemällu -> Tagasta vastus.
• Parim kasutuseks: Rakenduse "kest" – põhilised HTML-, CSS- ja JavaScript-failid, mis on staatilised ja muutuvad harva. Samuti ideaalne fontide, logode ja versioonitud varade jaoks.
• Globaalne mõju: Pakub kohest, rakendusesarnast laadimiskogemust, mis on ülioluline kasutajate hoidmiseks aeglastes või ebausaldusväärsetes võrkudes.

Rakendamise näide:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request)
      .then(cachedResponse => {
        // Return the cached response if it's found
        if (cachedResponse) {
          return cachedResponse;
        }
        // If not in cache, go to the network
        return fetch(event.request);
      })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

Network First

See strateegia seab esikohale värskuse. See proovib alati ressurssi esmalt hankida võrgust. Kui võrgupäring on edukas, serveerib see värske vastuse ja tavaliselt uuendab ka vahemälu. Ainult siis, kui võrk ebaõnnestub (nt kasutaja on võrguühenduseta), kasutatakse varuvariandina sisu serveerimist vahemälust.

• Kuidas see töötab: Hangi võrgust -> Kui õnnestub, uuenda vahemälu ja tagasta vastus. Kui ebaõnnestub, kontrolli vahemälu -> Tagasta vahemälus olev vastus, kui see on saadaval.
• Parim kasutuseks: Ressursid, mis muutuvad sageli ja mille puhul peab kasutaja alati nägema uusimat versiooni. Näideteks on API-kutsed kasutajakonto teabe, ostukorvi sisu või värskete uudiste pealkirjade jaoks.
• Globaalne mõju: Tagab kriitilise teabe andmete terviklikkuse, kuid võib kehvade ühenduste korral tunduda aeglane. Võrguühenduseta varuvariant on selle peamine vastupidavuse funktsioon.

Rakendamise näide:

            self.addEventListener('fetch', event => {
  event.respondWith(
    fetch(event.request)
      .then(networkResponse => {
        // Also, update the cache with the new response
        return caches.open('dynamic-cache').then(cache => {
          cache.put(event.request, networkResponse.clone());
          return networkResponse;
        });
      })
      .catch(() => {
        // If the network fails, try to serve from the cache
        return caches.match(event.request);
      })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

Stale-While-Revalidate

Seda strateegiat peetakse sageli mõlema maailma parimaks, pakkudes tasakaalu kiiruse ja värskuse vahel. Esmalt vastab see kohe vahemälus oleva versiooniga, pakkudes kiiret kasutajakogemust. Samaaegselt saadab see võrku päringu uuendatud versiooni hankimiseks. Kui leitakse uuem versioon, uuendatakse vahemälu taustal. Kasutaja näeb uuendatud sisu järgmisel külastusel või interaktsioonil.

• Kuidas see töötab: Vasta kohe vahemälus oleva versiooniga. Seejärel hangi võrgust -> Uuenda vahemälu taustal järgmise päringu jaoks.
• Parim kasutuseks: Mittekriitiline sisu, mille puhul on kasulik olla ajakohane, kuid kus veidi aegunud andmete näitamine on vastuvõetav. Näiteks sotsiaalmeedia vood, avatarid või artiklite sisu.
• Globaalne mõju: See on suurepärane strateegia ülemaailmsele sihtgrupile. See tagab kohese tajutava jõudluse, samal ajal kindlustades, et sisu ei muutuks liiga vanaks, ja töötab suurepäraselt kõikides võrgutingimustes.

Rakendamise näide:

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

        // Return the cached response if available, while the fetch happens in the background
        return cachedResponse || fetchPromise;
      });
    })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

Asja tuum: proaktiivsed vahemälu haldamise poliitikad

Õige hankimisstrateegia valimine on vaid pool võitu. Proaktiivne halduspoliitika määrab, kuidas teie vahemällu salvestatud varasid aja jooksul hooldatakse. Ilma selleta võib teie PWA salvestusruum täituda aegunud ja ebaoluliste andmetega. See jaotis käsitleb strateegilisi ja pikaajalisi otsuseid teie vahemälu tervise kohta.

Vahemälu kehtetuks tunnistamine: millal ja kuidas andmeid kustutada

Vahemälu kehtetuks tunnistamine on kuulsalt üks raskemaid probleeme arvutiteaduses. Eesmärk on tagada, et kasutajad saaksid uuendatud sisu, kui see on saadaval, ilma et nad peaksid oma andmeid käsitsi kustutama. Siin on kõige tõhusamad kehtetuks tunnistamise tehnikad.

1. Vahemälude versioonimine

See on kõige robustsem ja levinum meetod rakenduse kesta haldamiseks. Idee on luua iga kord, kui juurutate rakenduse uue versiooni koos uuendatud staatiliste varadega, uus unikaalse, versioonitud nimega vahemälu.

Protsess toimib järgmiselt:

• Installimine: Uue service workeri `install` sündmuse ajal looge uus vahemälu (nt `static-assets-v2`) ja salvestage kõik uued rakenduse kesta failid eelnevalt vahemällu.
• Aktiveerimine: Kui uus service worker liigub `activate` faasi, saab see kontrolli enda kätte. See on ideaalne aeg puhastustööde tegemiseks. Aktiveerimisskript itereerib läbi kõik olemasolevad vahemälunimed ja kustutab kõik, mis ei vasta praegusele aktiivsele vahemälu versioonile.

Praktiline ülevaade: See tagab puhta ülemineku rakenduse versioonide vahel. Kasutajad saavad pärast uuendust alati uusimad varad ja vanad, kasutamata failid kustutatakse automaatselt, vältides salvestusruumi paisumist.

Koodinäide puhastamiseks `activate` sündmuses:

            const STATIC_CACHE_NAME = 'static-assets-v2';

self.addEventListener('activate', event => {
  console.log('Service Worker activating.');
  event.waitUntil(
    caches.keys().then(cacheNames => {
      return Promise.all(
        cacheNames.map(cacheName => {
          // If the cache name is not our current static cache, delete it
          if (cacheName !== STATIC_CACHE_NAME) {
            console.log('Deleting old cache:', cacheName);
            return caches.delete(cacheName);
          }
        })
      );
    })
  );
});
            

              
                Copy
              
            
          

2. Eluiga (Time-to-Live, TTL) või maksimaalne vanus

Mõnel andmel on ennustatav eluiga. Näiteks võib ilmateate API vastust pidada värskeks ainult tund aega. TTL-poliitika hõlmab ajatempli salvestamist koos vahemällu salvestatud vastusega. Enne vahemälus oleva üksuse serveerimist kontrollite selle vanust. Kui see on vanem kui määratletud maksimaalne vanus, käsitlete seda kui vahemälu möödalasku ja hangite võrgust värske versiooni.

Kuigi Cache API seda loomulikult ei toeta, saate selle rakendada, salvestades metaandmeid IndexedDB-sse või lisades ajatempli otse Response objekti päistesse enne selle vahemällu salvestamist.

3. Selgesõnaline kasutaja käivitatud kehtetuks tunnistamine

Mõnikord peaks kontroll olema kasutaja käes. Nupu "Värskenda andmeid" või "Tühjenda võrguühenduseta andmed" pakkumine teie rakenduse seadetes võib olla võimas funktsioon. See on eriti väärtuslik kasutajatele, kellel on mahupõhised või kallid andmesidepaketid, kuna see annab neile otsese kontrolli salvestusruumi ja andmetarbimise üle.

Selle rakendamiseks võib teie veebileht saata aktiivsele service workerile teate, kasutades `postMessage()` API-t. Service worker kuulab seda teadet ja selle saamisel saab teatud vahemälusid programmiliselt tühjendada.

Vahemälu salvestusruumi piirangud ja eemaldamispoliitikad

Brauseri salvestusruum on piiratud ressurss. Iga brauser eraldab teatud kvoodi teie päritolu salvestusruumi jaoks (mis hõlmab Cache Storage'it, IndexedDB-d jne). Kui lähenete sellele piirangule või ületate selle, võib brauser hakata andmeid automaatselt eemaldama, alustades sageli kõige vähem hiljuti kasutatud päritolust. Selle ettearvamatu käitumise vältimiseks on mõistlik rakendada oma eemaldamispoliitika.

Salvestusruumi kvootide mõistmine

Saate salvestusruumi kvoote programmiliselt kontrollida, kasutades Storage Manager API-t:

            if ('storage' in navigator && 'estimate' in navigator.storage) {
  navigator.storage.estimate().then(({usage, quota}) => {
    console.log(`Using ${usage} out of ${quota} bytes.`);
    const percentUsed = (usage / quota * 100).toFixed(2);
    console.log(`You've used ${percentUsed}% of available storage.`);
  });
}
            

              
                Copy
              
            
          

Kuigi see on diagnostikaks kasulik, ei tohiks teie rakenduse loogika sellele tugineda. Selle asemel peaks see toimima kaitsvalt, seades oma mõistlikud piirangud.

Maksimaalse kirjete arvu poliitika rakendamine

Lihtne, kuid tõhus poliitika on piirata vahemälu maksimaalse kirjete arvuga. Näiteks võite otsustada salvestada ainult 50 kõige hiljuti vaadatud artiklit või 100 kõige hilisemat pilti. Uue üksuse lisamisel kontrollite vahemälu suurust. Kui see ületab piirangu, eemaldate vanima(d) üksuse(d).

Kontseptuaalne rakendus:

            function addToCacheAndEnforceLimit(cacheName, request, response, maxEntries) {
  caches.open(cacheName).then(cache => {
    cache.put(request, response);
    cache.keys().then(keys => {
      if (keys.length > maxEntries) {
        // Delete the oldest entry (first in the list)
        cache.delete(keys[0]);
      }
    });
  });
}
            

              
                Copy
              
            
          

Vähim hiljuti kasutatud (LRU) poliitika rakendamine

LRU-poliitika on keerukam versioon maksimaalse kirjete arvu poliitikast. See tagab, et eemaldatavad üksused on need, millega kasutaja pole kõige kauem suhelnud. See on üldiselt tõhusam, kuna säilitab sisu, mis on kasutaja jaoks endiselt asjakohane, isegi kui see salvestati vahemällu mõni aeg tagasi.

Tõelise LRU-poliitika rakendamine on ainuüksi Cache API-ga keeruline, kuna see ei paku juurdepääsu ajatemplitele. Standardne lahendus on kasutada IndexedDB-s kaasnevat andmehoidlat kasutamise ajatemplite jälgimiseks. See on aga ideaalne näide sellest, kus teek (library) saab keerukuse ära abstraheerida.

Praktiline rakendamine teekidega: sisenege Workboxi maailma

Kuigi on väärtuslik mõista aluseks olevaid mehaanisme, võib nende keerukate halduspoliitikate käsitsi rakendamine olla tüütu ja vigaderohke. Siin säravad teegid nagu Google'i Workbox. Workbox pakub tootmisvalmis tööriistade komplekti, mis lihtsustavad service workeri arendust ja kätkevad endas parimaid tavasid, sealhulgas robustset vahemälu haldamist.

Miks kasutada teeki?

• Vähendab korduvkoodi: Abstraheerib madala taseme API-kutsed puhtaks, deklaratiivseks koodiks.
• Sisseehitatud parimad tavad: Workboxi moodulid on loodud tõestatud mustrite ümber jõudluse ja vastupidavuse tagamiseks.
• Vastupidavus: Käsitleb teie eest äärmuslikke juhtumeid ja brauseritevahelisi vastuolusid.

Pingutuseta vahemälu haldamine `workbox-expiration` pluginaga

`workbox-expiration` plugin on võti lihtsaks ja võimsaks vahemälu haldamiseks. Selle saab lisada mis tahes Workboxi sisseehitatud strateegiale, et automaatselt rakendada eemaldamispoliitikaid.

Vaatame praktilist näidet. Siin soovime salvestada oma domeenist pilte `CacheFirst` strateegia abil. Samuti tahame rakendada halduspoliitikat: salvestada maksimaalselt 60 pilti ja aeguda automaatselt iga pilt, mis on vanem kui 30 päeva. Lisaks soovime, et Workbox puhastaks selle vahemälu automaatselt, kui tekivad salvestusruumi kvoodiprobleemid.

Koodinäide Workboxiga:

            import { registerRoute } from 'workbox-routing';
import { CacheFirst } from 'workbox-strategies';
import { ExpirationPlugin } from 'workbox-expiration';

// Cache images with a max of 60 entries, for 30 days
registerRoute(
  ({ request }) => request.destination === 'image',
  new CacheFirst({
    cacheName: 'image-cache',
    plugins: [
      new ExpirationPlugin({
        // Only cache a maximum of 60 images
        maxEntries: 60,
        // Cache for a maximum of 30 days
        maxAgeSeconds: 30 * 24 * 60 * 60,
        // Automatically clean up this cache if quota is exceeded
        purgeOnQuotaError: true,
      }),
    ],
  })
);

            

              
                Copy
              
            
          

Vaid mõne konfiguratsioonireaga oleme rakendanud keeruka poliitika, mis ühendab nii `maxEntries` kui ka `maxAgeSeconds` (TTL), koos turvavõrguga kvoodivigade jaoks. See on dramaatiliselt lihtsam ja usaldusväärsem kui käsitsi rakendamine.

Täiendavad kaalutlused globaalsele sihtgrupile

Tõeliselt maailmatasemel veebirakenduste ehitamiseks peame mõtlema kaugemale oma kiiretest ühendustest ja võimsatest seadmetest. Suurepärane vahemälupoliitika on see, mis kohandub kasutaja kontekstiga.

Ribalaiuseteadlik vahemällu salvestamine

Network Information API võimaldab service workeril saada teavet kasutaja ühenduse kohta. Saate seda kasutada oma vahemälustrateegia dünaamiliseks muutmiseks.

• `navigator.connection.effectiveType`: Tagastab 'slow-2g', '2g', '3g' või '4g'.
• `navigator.connection.saveData`: Booli väärtus, mis näitab, kas kasutaja on oma brauseris taotlenud andmesäästurežiimi.

Näidisstsenaarium: '4g' ühendusega kasutaja jaoks võite kasutada `NetworkFirst` strateegiat API-kutse jaoks, et tagada värskete andmete saamine. Aga kui `effectiveType` on 'slow-2g' või `saveData` on tõene, võiksite üle minna `CacheFirst` strateegiale, et eelistada jõudlust ja minimeerida andmekasutust. Selline empaatia kasutajate tehniliste ja rahaliste piirangute suhtes võib nende kogemust oluliselt parandada.

Vahemälude eristamine

Oluline parim tava on mitte kunagi koondada kõiki oma vahemällu salvestatud varasid ühte suurde vahemällu. Varade eraldamisega erinevatesse vahemäludesse saate igale neist rakendada eristuvaid ja sobivaid halduspoliitikaid.

• `app-shell-cache`: Sisaldab põhilisi staatilisi varasid. Hallatakse versioonimisega aktiveerimisel.
• `image-cache`: Sisaldab kasutaja vaadatud pilte. Hallatakse LRU/maksimaalse kirjete arvu poliitikaga.
• `api-data-cache`: Sisaldab API vastuseid. Hallatakse TTL/`StaleWhileRevalidate` poliitikaga.
• `font-cache`: Sisaldab veebifonte. Cache-first ja võib pidada püsivaks kuni järgmise rakenduse kesta versioonini.

See eraldamine pakub granulaarset kontrolli, muutes teie üldise strateegia tõhusamaks ja lihtsamini silutavaks.

Kokkuvõte: vastupidavate ja jõudluspõhiste veebikogemuste loomine

Tõhus Service Workeri vahemälu haldamine on kaasaegse veebiarenduse jaoks transformatiivne praktika. See tõstab rakenduse lihtsast veebisaidist vastupidavaks, suure jõudlusega PWA-ks, mis austab kasutaja seadet ja võrgutingimusi.

Võtame kokku peamised järeldused:

• Minge kaugemale põhitõdedest: Vahemälu on teie rakenduse elav osa, mis nõuab elutsükli haldamise poliitikat.
• Kombineerige strateegiaid ja poliitikaid: Kasutage üksikute päringute jaoks põhistrateegiaid (Cache First, Network First jne) ja katke need pikaajaliste halduspoliitikatega (versioonimine, TTL, LRU).
• Tunnistage kehtetuks arukalt: Kasutage oma rakenduse kesta jaoks vahemälu versioonimist ning dünaamilise sisu jaoks aja- või suurusepõhiseid poliitikaid.
• Võtke omaks automatiseerimine: Kasutage teeke nagu Workbox keerukate poliitikate rakendamiseks minimaalse koodiga, vähendades vigu ja parandades hooldatavust.
• Mõelge globaalselt: Kujundage oma poliitikad globaalset sihtgruppi silmas pidades. Eristage vahemälusid ja kaaluge kohanduvaid strateegiaid vastavalt võrgutingimustele, et luua tõeliselt kaasav kogemus.

Nende vahemälu haldamise poliitikate läbimõeldud rakendamisega saate luua veebirakendusi, mis pole mitte ainult ülikiired, vaid ka märkimisväärselt vastupidavad, pakkudes usaldusväärset ja meeldivat kogemust igale kasutajale, kõikjal.