node.js中实现http服务器与浏览器之间的内容缓存

一、缓存的作用

1、减少了数据传输，节约流量。

2、减少服务器压力，提高服务器性能。

3、加快客户端加载页面的速度。

二、缓存的分类

1、强制缓存，如果缓存有效，则不需要与服务器发生交互，直接使用缓存。

2、对比缓存，每次都需要与服务器发生交互，对缓存进行比较判断是否可以使用缓存。

三、通过使用 Last-Modified / If-Modified-Since 来进行缓存判断

1、Last-Modified 是服务器向客户端发送的头信息，用于告诉客户端资源的 最后修改时间，该信息浏览器会保存起来。

2、If-Modified-Since 是客户端向服务器发送的头信息，当客户端再次请求资源时，浏览器会带上该信息发送给服务器，服务器通过该信息来判断资源是否过期。

3、如果没有过期，则响应 304 表示 未更新，告诉浏览器使用保存的缓存。

4、如果过期了，则响应 200，返回最新的资源。

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

//创建http服务器并监听端口
let server = http.createServer();
server.listen(1234, '0.0.0.0', function () {
    console.log('开始监听');
});

function sendFile(req, res, filePath, stats) {
    //设置文件内容类型
    res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filePath));
    //设置资源最后修改时间头信息
    res.setHeader('Last-Modified', stats.ctime.toGMTString());
    //通过管道将文件数据发送给客户端
    fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
}

server.on('request', function (req, res) {
    let {pathname} = url.parse(req.url, true);

    //获取文件真实路径
    let filePath = path.join(__dirname, pathname);

    //判断文件是否存在
    fs.stat(filePath, function (err, stats) {
        if (err) {
            return res.end(util.inspect(err));
        }
        if (!stats.isFile()) {
            return res.end('is not file');
        }

        //获取客户端请求的If-Modified-Since头信息
        let ifModifiedSince = req.headers['if-modified-since'];
        if (ifModifiedSince) {
            //如果最后修改时间相同，说明该资源并未修改，直接响应 304，让浏览器从缓存中获取数据。
            if (ifModifiedSince == stats.ctime.toGMTString()) {
                res.statusCode = 304;
                res.end();
            } else {
                sendFile(req, res, filePath, stats);
            }
        } else {
            sendFile(req, res, filePath, stats);
        }
    });
});

通过最后修改时间判断缓存是否可用，并不是很精确，有如下几个问题：

1、Last-Modified 只精确到秒，秒以下的时间修改，将无法准确判断。

2、文件最后修改时间变了，但 内容并没有发生改变。

3、文件存在于多个 CDN 上，那该文件的最后修改时间是不一样的。

四、通过 ETag / If-None-Match 进行判断

ETag 表示 实体标签，将内容通过 hash 算法生成一段字符串，用以标识资源，如果资源发生变化，则 ETag 也会变化。

ETag 是服务器生成的，发送给客户端的。

1、客户端请求资源，服务器根据资源生成ETag，发送给客户端。浏览器会保存该信息。

2、当客户端再次请求时，浏览器会发送 If-None-Match 给服务器，值为第1步保存的信息，服务器通过该信息进行判断，资源是否修改过。

3、如果没有修改过，则响应 304 未更新，告诉浏览器使用保存的缓存。

4、如果修改过，则响应 200，返回最新资源。

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

//创建http服务器并监听端口
let server = http.createServer();
server.listen(1234, '0.0.0.0', function () {
    console.log('开始监听');
});

function sendFile(req, res, filePath, eTag) {
    //设置文件内容类型
    res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filePath));
    //设置ETag头信息
    res.setHeader('ETag', eTag);
    //通过管道将文件数据发送给客户端
    fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
}

server.on('request', function (req, res) {
    let {pathname} = url.parse(req.url, true);

    //获取文件真实路径
    let filePath = path.join(__dirname, pathname);

    //判断文件是否存在
    fs.stat(filePath, function (err, stats) {
        if (err) {
            return res.end(util.inspect(err));
        }
        if (!stats.isFile()) {
            return res.end('is not file');
        }

        //获取客户端请求的If-None-Match头信息
        let ifNoneMatch = req.headers['if-none-match'];
        //创建可读流
        let rs = fs.createReadStream(filePath);
        //创建md5算法
        let md5 = crypto.createHash('md5');

        rs.on('data', function (data) {
            md5.update(data);
        });
        rs.on('end', function () {
            let eTag = md5.digest('hex');
            if (ifNoneMatch) {
                //判断eTag与客户端发送过来的If-None-Match是否相等
                if (ifNoneMatch == eTag) {
                    res.statusCode = 304;
                    res.end();
                } else {
                    sendFile(req, res, filePath, eTag);
                }
            } else {
                sendFile(req, res, filePath, eTag);
            }
        });
    });
});

　　

五、让浏览器在缓存有效期内不用发请求

Expires 是http1.0的内容，用于设置缓存的有效期，在有效期内浏览器直接从浏览器缓存中获取数据。

Cache-Control 与Expires作用一样，是http1.1的内容，用于指明当前资源的有效期，优先级高于Expires。

Cache-Control可以设置的值 ：

1、private 客户端可以缓存

2、public  客户端和代理服务器都可以缓存

3、max-age=10 缓存内容在10秒后失效

4、no-cache 使用对比缓存验证，强制向服务器验证

5、no-store 内容都不缓存，强制缓存和对比缓存都不会触发

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

//创建http服务器并监听端口
let server = http.createServer();
server.listen(1234, '0.0.0.0', function () {
    console.log('开始监听');
});

function sendFile(req, res, filePath, stats) {
    //设置文件内容类型
    res.setHeader('Content-Type', mime.getType(filePath));

    //设置缓存失效时间60秒
    res.setHeader('Expires', new Date(Date.now() + 60 * 1000).toUTCString());
    //设置缓存失效时间60秒
    res.setHeader('Cache-Control', 'max-age=60');

    //通过管道将文件数据发送给客户端
    fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
}

server.on('request', function (req, res) {
    let {pathname} = url.parse(req.url, true);

    //获取文件真实路径
    let filePath = path.join(__dirname, pathname);

    //判断文件是否存在
    fs.stat(filePath, function (err, stats) {
        if (err) {
            return res.end(util.inspect(err));
        }
        if (!stats.isFile()) {
            return res.end('is not file');
        }
        sendFile(req, res, filePath, stats)
    });
});