Strategi Caching Frontend: Cache HTTP dan Cache Service Worker

Dalam dunia pengembangan web, mengoptimalkan performa situs web adalah hal yang terpenting. Situs web yang lambat dapat menyebabkan pengguna frustrasi, tingkat pentalan yang lebih tinggi, dan pada akhirnya, dampak negatif pada bisnis Anda. Caching, sebuah teknik untuk menyimpan dan menggunakan kembali sumber daya yang telah diambil sebelumnya, memainkan peran penting dalam meningkatkan kecepatan situs web dan mengurangi beban server. Artikel ini memberikan gambaran komprehensif tentang dua strategi caching frontend utama: caching HTTP dan caching Service Worker.

Memahami Dasar-Dasar Caching

Caching melibatkan penyimpanan salinan sumber daya, seperti HTML, CSS, JavaScript, gambar, dan aset lainnya, lebih dekat dengan pengguna. Ketika pengguna meminta sumber daya, browser atau perantara caching pertama-tama memeriksa apakah salinan yang di-cache tersedia. Jika ya ("cache hit"), sumber daya disajikan dari cache, menghindari perjalanan ke server asal. Hal ini secara signifikan mengurangi latensi dan meningkatkan waktu muat.

Ada beberapa tingkat caching, termasuk cache browser, cache proxy, dan cache sisi server. Artikel ini berfokus pada caching frontend, khususnya cara memanfaatkan cache HTTP bawaan browser dan cache Service Worker yang lebih canggih.

Caching HTTP: Memanfaatkan Kemampuan Browser

Caching HTTP adalah mekanisme bawaan browser untuk menyimpan dan mengambil sumber daya. Ini dikendalikan oleh header HTTP yang dikirim oleh server dalam respons terhadap permintaan. Header ini memberikan instruksi kepada browser tentang berapa lama sumber daya harus di-cache dan dalam kondisi apa sumber daya tersebut harus dianggap valid.

Header Cache HTTP Utama

• Cache-Control: Ini adalah header terpenting untuk mengontrol caching HTTP. Ini memungkinkan Anda untuk menentukan berbagai arahan, seperti:
• max-age=seconds: Menentukan waktu maksimum suatu sumber daya dianggap baru. Setelah waktu ini, browser harus memvalidasi ulang cache dengan server. Contoh: Cache-Control: max-age=3600 (cache selama 1 jam).
• s-maxage=seconds: Mirip dengan max-age, tetapi berlaku khusus untuk cache bersama seperti CDN. Contoh: Cache-Control: max-age=3600, s-maxage=86400 (cache selama 1 jam di browser, 1 hari di CDN).
• public: Menunjukkan bahwa respons dapat di-cache oleh cache apa pun, termasuk cache bersama.
• private: Menunjukkan bahwa respons hanya dapat di-cache oleh browser dan bukan oleh cache bersama. Berguna untuk data khusus pengguna.
• no-cache: Memaksa browser untuk memvalidasi ulang cache dengan server sebelum menggunakannya, bahkan jika masih baru.
• no-store: Mencegah browser untuk menyimpan respons sama sekali.
• Expires: Header yang lebih lama yang menentukan tanggal dan waktu absolut saat sumber daya kedaluwarsa. Cache-Control umumnya menggantikan Expires jika keduanya ada. Contoh: Expires: Wed, 21 Oct 2024 07:28:00 GMT
• ETag: Pengidentifikasi unik untuk versi spesifik dari suatu sumber daya. Browser mengirimkan ETag di header permintaan If-None-Match selama validasi ulang. Jika sumber daya tidak berubah, server mengembalikan respons 304 Not Modified, yang menunjukkan bahwa browser dapat menggunakan versi yang di-cache.
• Last-Modified: Menunjukkan kapan terakhir kali sumber daya dimodifikasi. Browser mengirimkan tanggal Last-Modified di header permintaan If-Modified-Since selama validasi ulang. Mirip dengan ETag, server dapat mengembalikan respons 304 Not Modified jika sumber daya tidak berubah.

Contoh Praktis Caching HTTP

Contoh 1: Caching aset statis (gambar, CSS, JavaScript):

Untuk aset statis yang jarang berubah, Anda dapat menetapkan nilai max-age yang panjang:

            Cache-Control: public, max-age=31536000  

            

              
                Copy
              
            
          

Ini memberitahu browser untuk menyimpan sumber daya selama satu tahun (31.536.000 detik) dan bahwa itu dapat di-cache oleh cache apa pun (public).

Contoh 2: Caching konten dinamis dengan validasi ulang:

Untuk konten dinamis yang lebih sering berubah, Anda dapat menggunakan no-cache bersama dengan ETag atau Last-Modified untuk validasi ulang:

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

            

              
                Copy
              
            
          

Ini memaksa browser untuk memvalidasi ulang cache dengan server sebelum menggunakannya. Server kemudian dapat menggunakan ETag untuk menentukan apakah sumber daya telah berubah dan mengembalikan respons 304 Not Modified jika tidak.

Contoh 3: Menyajikan aset berversi:

Praktik umum adalah menyertakan nomor versi dalam nama file aset (misalnya, style.v1.css). Ketika aset berubah, Anda memperbarui nomor versi, memaksa browser untuk mengunduh versi baru. Ini memungkinkan Anda untuk melakukan cache aset secara agresif tanpa khawatir menyajikan konten yang usang.

Praktik Terbaik untuk Caching HTTP

• Gunakan CDN: Content Delivery Network (CDN) mendistribusikan konten situs web Anda di beberapa server yang secara geografis lebih dekat dengan pengguna. Ini mengurangi latensi dan meningkatkan waktu muat, terutama untuk pengguna di berbagai belahan dunia. CDN populer termasuk Cloudflare, Akamai, dan Amazon CloudFront. Situs web di Jepang yang memuat gambar dari server di Eropa akan sangat diuntungkan dari CDN dengan server di Asia.
• Manfaatkan caching browser: Konfigurasikan server Anda untuk mengirim header cache HTTP yang sesuai untuk semua sumber daya Anda.
• Gunakan teknik cache busting: Gunakan teknik seperti versioning atau parameter kueri untuk memaksa browser mengunduh sumber daya yang diperbarui saat berubah.
• Pantau performa cache: Gunakan alat pengembang browser dan analitik sisi server untuk memantau tingkat cache hit dan mengidentifikasi area untuk perbaikan.

Cache Service Worker: Kontrol Lanjutan dan Kemampuan Offline

Service Worker adalah file JavaScript yang berjalan di latar belakang, terpisah dari utas browser utama. Mereka bertindak sebagai proksi antara browser dan jaringan, memungkinkan Anda untuk mencegat permintaan jaringan dan menerapkan strategi caching tingkat lanjut.

Service Worker adalah teknologi kunci di balik Progressive Web Apps (PWA), yang memungkinkan fitur seperti akses offline, notifikasi push, dan sinkronisasi latar belakang.

Cara Kerja Service Worker

1. Pendaftaran: Service Worker didaftarkan oleh halaman web Anda.
2. Instalasi: Service Worker diinstal di browser. Di sinilah Anda biasanya melakukan precache sumber daya penting.
3. Aktivasi: Service Worker menjadi aktif dan mulai mengontrol permintaan jaringan untuk halaman dalam cakupannya.
4. Pencegatan: Service Worker mencegat permintaan jaringan dan dapat memilih untuk menyajikan sumber daya dari cache, mengambilnya dari jaringan, atau bahkan membuat respons sintetis.

API Service Worker Utama untuk Caching

• API Cache: Menyediakan mekanisme untuk menyimpan dan mengambil respons yang di-cache. Ini memungkinkan Anda untuk membuat cache bernama dan menambah, memperbarui, dan menghapus entri.
• API Fetch: Digunakan untuk membuat permintaan jaringan dari Service Worker.
• addEventListener('install', ...): Penangan acara yang berjalan saat service worker pertama kali diinstal. Ini biasanya digunakan untuk melakukan precache aset penting.
• addEventListener('activate', ...): Penangan acara yang berjalan saat service worker menjadi aktif. Ini biasanya digunakan untuk membersihkan cache lama.
• addEventListener('fetch', ...): Penangan acara yang mencegat permintaan jaringan. Di sinilah logika caching berada.

Strategi Caching dengan Service Worker

Service Worker memungkinkan Anda untuk menerapkan berbagai strategi caching yang disesuaikan dengan berbagai jenis sumber daya dan kondisi jaringan. Berikut adalah beberapa strategi umum:

• Cache First: Selalu sajikan sumber daya dari cache jika tersedia. Jika tidak ada di cache, ambil dari jaringan dan simpan di cache untuk penggunaan di masa mendatang. Ini ideal untuk aset statis yang jarang berubah.
• Network First: Selalu coba ambil sumber daya dari jaringan terlebih dahulu. Jika jaringan tersedia, sajikan sumber daya dan perbarui cache. Jika jaringan tidak tersedia, sajikan sumber daya dari cache. Ini cocok untuk konten dinamis yang harus selalu terbarui.
• Cache, then Network: Sajikan sumber daya dari cache segera sambil secara bersamaan mengambil versi terbaru dari jaringan. Perbarui cache dengan versi baru saat tiba. Ini memberikan pemuatan awal yang cepat dan memastikan pengguna akhirnya mendapatkan konten terbaru.
• Stale-While-Revalidate: Sajikan sumber daya dari cache segera. Di latar belakang, ambil versi terbaru dari jaringan dan perbarui cache. Lain kali sumber daya diminta, versi yang diperbarui akan disajikan. Strategi ini memberikan pemuatan awal yang cepat dan memastikan bahwa pengguna selalu mendapatkan versi terbaru pada akhirnya, tanpa memblokir permintaan awal.
• Network Only: Selalu ambil sumber daya dari jaringan. Jangan pernah gunakan cache. Ini cocok untuk sumber daya yang tidak boleh di-cache, seperti data pengguna yang sensitif.
• Cache Only: Selalu sajikan sumber daya dari cache. Jangan pernah mengambilnya dari jaringan. Ini berguna untuk skenario di mana Anda ingin memastikan bahwa sumber daya selalu tersedia secara offline.

Contoh Praktis Caching Service Worker

Contoh 1: Strategi Cache First untuk aset statis:

            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
              
            
          

Cuplikan kode ini menunjukkan strategi Cache First. Service Worker pertama-tama memeriksa apakah sumber daya yang diminta tersedia di cache. Jika ya, ia menyajikan sumber daya dari cache. Jika tidak, ia mengambil sumber daya dari jaringan, menyimpannya di cache, dan kemudian menyajikannya ke browser.

Contoh 2: Strategi Stale-While-Revalidate untuk konten dinamis:

            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
              
            
          

Cuplikan kode ini menunjukkan strategi Stale-While-Revalidate. Service Worker menyajikan sumber daya dari cache segera. Di latar belakang, ia mengambil versi terbaru dari jaringan dan memperbarui cache. Lain kali sumber daya diminta, versi yang diperbarui akan disajikan.

Praktik Terbaik untuk Caching Service Worker

• Gunakan pustaka strategi caching: Pustaka seperti Workbox menyederhanakan pengembangan Service Worker dengan menyediakan strategi dan utilitas caching yang sudah jadi. Ini dapat menghemat waktu dan tenaga Anda serta memastikan bahwa logika caching Anda kuat dan andal.
• Kelola versi cache: Saat Anda memperbarui Service Worker, Anda perlu membatalkan validasi cache lama dan membuat yang baru. Ini mencegah penyajian sumber daya yang usang. Gunakan acara activate untuk membersihkan cache lama.
• Tangani kesalahan dengan baik: Terapkan penanganan kesalahan untuk menangani kegagalan jaringan dan cache miss dengan baik. Sediakan konten cadangan atau informasikan kepada pengguna bahwa sumber daya tidak tersedia.
• Uji secara menyeluruh: Uji logika caching Service Worker Anda dalam berbagai kondisi jaringan dan lingkungan browser untuk memastikan bahwa itu berfungsi seperti yang diharapkan. Gunakan alat pengembang browser untuk memeriksa cache dan memantau permintaan jaringan.
• Pertimbangkan pengalaman pengguna: Rancang strategi caching Anda dengan mempertimbangkan pengalaman pengguna. Berikan umpan balik kepada pengguna saat sumber daya sedang diambil dari jaringan atau cache. Hindari menyajikan konten basi terlalu lama.

Membandingkan Cache HTTP dan Cache Service Worker

Meskipun caching HTTP dan caching Service Worker bertujuan untuk meningkatkan performa situs web, keduanya berbeda dalam kemampuan dan kasus penggunaannya.

Pertimbangan Global untuk Caching

Saat menerapkan strategi caching untuk audiens global, pertimbangkan hal berikut:

• Kondisi jaringan: Pengguna di berbagai wilayah mungkin mengalami kecepatan dan keandalan jaringan yang bervariasi. Sesuaikan strategi caching Anda untuk mengakomodasi perbedaan ini. Misalnya, pengguna di area dengan akses internet yang tidak dapat diandalkan akan sangat diuntungkan dari dukungan offline yang kuat.
• Cakupan CDN: Pilih CDN dengan jaringan server global untuk memastikan bahwa konten Anda dikirimkan dengan cepat kepada pengguna di semua wilayah. Verifikasi CDN memiliki Points of Presence (PoP) di wilayah yang penting bagi audiens Anda.
• Privasi data: Waspadai peraturan privasi data di berbagai negara saat melakukan caching data khusus pengguna. Pastikan Anda mematuhi hukum seperti GDPR dan CCPA.
• Bahasa dan lokalisasi: Pertimbangkan untuk melakukan caching versi situs web Anda yang dilokalkan untuk memberikan pengalaman pengguna yang lebih baik bagi pengguna dalam berbagai bahasa dan wilayah.
• Invalidasi cache: Terapkan strategi invalidasi cache yang andal untuk memastikan bahwa pengguna selalu mendapatkan konten terbaru, bahkan ketika sering berubah. Berikan perhatian khusus pada pembaruan konten yang dilokalkan.

Kesimpulan

Caching frontend adalah teknik penting untuk mengoptimalkan performa situs web dan meningkatkan pengalaman pengguna. Dengan memanfaatkan caching HTTP dan caching Service Worker, Anda dapat secara signifikan mengurangi waktu muat, mengurangi beban server, dan menyediakan akses offline ke konten situs web Anda. Pertimbangkan dengan cermat kebutuhan spesifik situs web Anda dan audiens target Anda saat memilih dan menerapkan strategi caching. Dengan mengadopsi praktik terbaik dan terus memantau performa caching Anda, Anda dapat memastikan bahwa situs web Anda memberikan pengalaman yang cepat dan andal kepada pengguna di seluruh dunia.