如何利用客户端缓存对网站进行优化?

    你的网站在并发访问很大并且无法承受压力的情况下,你会选择如何优化? 
        很多人首先会想从服务器缓存方面着手对程序进行优化,许多不同的服务器缓存方式都有他们自己的特点,像我曾经参与的一些项目中,根据缓存的命中率不同使用过 Com+/Enterprise Libiary Caching/Windows服务,静态文件等方式的服务器端缓存和 HTTP Compression技术,但客户端缓存往往却被人们忽略了,即使服务器的缓存让你的页面访问起来非常地快,但她依然需要依赖浏览器下载并输出,而当你加入客户端缓存时,会给你带来非常多的好处.因为她可以对站点中访问最频繁的页进行缓存充分地提高 Web 服务器的吞吐量（通常以每秒的请求数计算）以提升应用程序性能和可伸缩性。 
        一个在线购物调查显示，大多数人愿意去商店排队，但在在线购物时却不愿意等待。Websense调查公司称多达70%的上网者表示不愿意在页面读取上超过10秒钟。超过70%的人会因为中途速度过慢而取消当前的订单。

      基础知识

        1) 什么是”Last-Modified”? 

        在浏览器第一次请求某一个URL时，服务器端的返回状态会是200，内容是你请求的资源，同时有一个Last-Modified的属性标记此文件在服务期端最后被修改的时间，格式类似这样： 

        Last-Modified: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT 

        客户端第二次请求此URL时，根据 HTTP 协议的规定，浏览器会向服务器传送 If-Modified-Since 报头，询问该时间之后文件是否有被修改过： 

        If-Modified-Since: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT 

        如果服务器端的资源没有变化，则自动返回 HTTP 304 （Not Changed.）状态码，内容为空，这样就节省了传输数据量。当服务器端代码发生改变或者重启服务器时，则重新发出资源，返回和第一次请求时类似。从而保证不向客户端重复发出资源，也保证当服务器有变化时，客户端能够得到最新的资源。 

        2) 什么是”Etag”? 

        HTTP 协议规格说明定义ETag为“被请求变量的实体值” （参见 —— 章节 14.19）。 另一种说法是，ETag是一个可以与Web资源关联的记号（token）。典型的Web资源可以一个Web页，但也可能是JSON或XML文档。服务器单独负责判断记号是什么及其含义，并在HTTP响应头中将其传送到客户端，以下是服务器端返回的格式： 

        ETag: "50b1c1d4f775c61:df3" 

        客户端的查询更新格式是这样的： 

        If-None-Match: W/"50b1c1d4f775c61:df3" 

        如果ETag没改变，则返回状态304然后不返回，这也和Last-Modified一样。本人测试Etag主要在断点下载时比较有用。
        

      Last-Modified和Etags如何帮助提高性能?

        聪明的开发者会把Last-Modified 和ETags请求的http报头一起使用，这样可利用客户端（例如浏览器）的缓存。因为服务器首先产生 Last-Modified/Etag标记，服务器可在稍后使用它来判断页面是否已经被修改。本质上，客户端通过将该记号传回服务器要求服务器验证其（客户端）缓存。 
        过程如下:
                1. 客户端请求一个页面（A）。 
                2. 服务器返回页面A，并在给A加上一个Last-Modified/ETag。 
                3. 客户端展现该页面，并将页面连同Last-Modified/ETag一起缓存。 
                4. 客户再次请求页面A，并将上次请求时服务器返回的Last-Modified/ETag一起传递给服务器。 
                5. 服务器检查该Last-Modified或ETag，并判断出该页面自上次客户端请求之后还未被修改，直接返回响应304和一个空的响应体。

      示例代码

        下面的例子描述如何使用服务器端代码去操作客户端缓存: 

        

 1 //默认缓存的秒数
 2 int secondsTime = 100;
 3 
 4 //判断最后修改时间是否在要求的时间内
 5 //如果服务器端的文件没有被修改过，则返回状态是304，内容为空，这样就节省了传输数据量。如果服务器端的文件被修改过，则返回和第一次请求时类似。
 6 if (request.Headers["If-Modified-Since"] != null && TimeSpan.FromTicks(DateTime.Now.Ticks - DateTime.Parse(request.Headers["If-Modified-Since"]).Ticks).Seconds < secondsTime)
 7 {
 8     //测试代码,在这里会发现,当浏览器返回304状态时,下面的日期并不会输出
 9     Response.Write(DateTime.Now);
10 
11     response.StatusCode = 304;
12     response.Headers.Add("Content-Encoding", "gzip");
13     response.StatusDescription = "Not Modified";
14 }
15 else
16 {
17     //输出当前时间
18     Response.Write(DateTime.Now);
19 
20     //设置客户端缓存状态
21     SetClientCaching(response, DateTime.Now);
22 }
23 
24 #region SetClientCaching..
25 /// <summary>
26 /// 设置客户端缓存状态
27 /// </summary>
28 /// <param name="response"></param>
29 /// <param name="lastModified"></param>
30 private void SetClientCaching(HttpResponse response, DateTime lastModified)
31 {
32     response.Cache.SetETag(lastModified.Ticks.ToString());
33     response.Cache.SetLastModified(lastModified);
34     //public 以指定响应能由客户端和共享（代理）缓存进行缓存。
35     response.Cache.SetCacheability(HttpCacheability.Public);
36     //是允许文档在被视为陈旧之前存在的最长绝对时间。
37     response.Cache.SetMaxAge(new TimeSpan(7, 0, 0, 0));
38     //将缓存过期从绝对时间设置为可调时间
39     response.Cache.SetSlidingExpiration(true);
40 }
41 #endregion

        如果你的缓存是基于文件的方式,如XML或http中的.ashx处理,也可以使用下面的基于文件方式的客户端缓存: 

        

 1 #region SetFileCaching..
 2 /// <summary>
 3 /// 基于文件方式设置客户端缓存
 4 /// </summary>
 5 /// <param name="fileName"></param>
 6 private void SetFileCaching(HttpResponse response, string fileName)
 7 {
 8     response.AddFileDependency(fileName);
 9     //基于处理程序文件依赖项的时间戳设置 ETag HTTP 标头。 
10     response.Cache.SetETagFromFileDependencies();
11     //基于处理程序文件依赖项的时间戳设置 Last-Modified HTTP 标头。
12     response.Cache.SetLastModifiedFromFileDependencies();
13     response.Cache.SetCacheability(HttpCacheability.Public);
14     response.Cache.SetMaxAge(new TimeSpan(7, 0, 0, 0));
15     response.Cache.SetSlidingExpiration(true);
16 }
17 #endregion

        使用后的效果如下图所示:


上图所使用的工具是在IE下运行的HttpWatchPro,在Firefox下可以使用FireBug+YSlow进行测试.
YSlow是建立在FireBug基础上运行的一个小工具,它可以对你的网页进行分析为什么缓存,并给出评分和缓慢的原因.这个工具来自Yahoo的研发团队,所以规则也是Yahoo制定的.

      结论

        我们已经看了如何使用客户端缓存减少带宽和计算的方法,如前所述,如果能正确合理的利用各种不同的缓存,他们会给你带来很多的好处.我希望本文已为你当下或将来基于Web的项目提供了精神食粮，并正确地在底层利用Last- Modified和ETag响应头去优化你的项目。