HTTP前端性能优化(压缩与缓存)

文章已同步至【个人博客】，欢迎访问【我的主页】😃
文章地址：blog.fanjunyang.zone/archives/ht…

压缩

适合压缩的文件类型：

并非所有的文件需要压缩。
比如，已经压缩的文件诸如JPEG、GIF、PNG、电影和打包内容等不需要HTTP压缩过滤技术。对它们再次压缩将无法得到显著减小文件体积的效果。

同时，网站还有大量的文本内容诸如HTML、XML、CSS和RSS等，他们都需要进行压缩。
压缩的程序取决于文件的类型。

压缩方式选择

gzip是GUNzip的缩写，使用无损压缩，压缩效果最佳，已经成为使用最为普遍、支持的浏览器最多的数据压缩格式。
目前国内的大型网站都使用的是这种方式（例如：淘宝、京东、腾讯等...）

压缩过程

所有的现代浏览器以及服务器都支持压缩技术，唯一需要协商的是所采用的压缩算法。

为了选择采用的压缩算法，浏览器和服务器之间会使用主动协商机制。

浏览器发送 Accept-Encoding 首部，（其中包含它所支持的压缩算法，以及各自的优先级）
服务器则从中选择一种，使用该算法对响应的消息主体进行压缩，并且发送 Content-Encoding 首部来告知浏览器它选择了哪一种算法。

由于该内容协商过程是基于编码类型来选择资源的展现形式的，在响应中， Vary(渲染引擎) 首部中至少要包含 Accept-Encoding ；这样的话，缓存服务器就可以对资源的不同展现形式进行缓存。

如下图：

也就是：

客户端（HTTP请求头）-->accept-encoding: gzip, deflate, sdch, br
服务器（HTTP响应头）-->content-encoding:gzip

示例：

gzip(filePath, req, res, statObj) {
let encoding = req.headers["accept-encoding"];

if (encoding) {
	  if (encoding.match(/gzip/)) {
			res.setHeader("Content-Encoding", "gzip");
			return _zlib.default.createGzip();
	  } else if (encoding.match(/deflate/)) {
			res.setHeader("Content-Encoding", "deflate");
			return _zlib.default.createDeflate();
	  }
	  return false;
}

由于压缩技术可以带来很大的性能提升，建议对除了已经经过压缩的文件如图片、音频和视频文件之外的其他类型的文件均进行应用。

压缩的优缺点

优点：减少HTTP响应时间，提升传输效率。
压缩过程占用服务器额外的CPU周期，客户端也要对压缩文件进行解压缩，这也需要占用部分时间。

补充

请求头：

user-agent：不同设备自动带上这个头，判断什么样的设备，重定向到相同的项目

响应头：

Content-Type：给浏览器内容的类型
Location：重定向到某个地方

缓存

为方便理解，我们认为浏览器存在一个缓存数据库,用于存储缓存信息。

在客户端第一次请求数据时，此时缓存数据库中没有对应的缓存数据，需要请求服务器，服务器返回后，将数据存储至缓存数据库中。

HTTP缓存有多种规则，根据是否需要重新向服务器发起请求来分类
将其分为两大类 (强制缓存，对比缓存)
在详细介绍这两种规则之前，先通过时序图的方式，让大家对这两种规则有个简单了解。

已存在缓存数据时，仅基于强制缓存，请求数据的流程如下

已存在缓存数据时，仅基于对比缓存，请求数据的流程如下

我们可以看到两类缓存规则的不同:

强制缓存如果生效，不需要再和服务器发生交互
而对比缓存不管是否生效，都需要与服务端发生交互。

两类缓存规则可以同时存在，强制缓存优先级高于对比缓存，也就是说，当执行强制缓存的规则时，如果缓存生效，直接使用缓存，不再执行对比缓存规则。

强制缓存

从上文我们得知，强制缓存，在缓存数据未失效的情况下，可以直接使用缓存数据，那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效呢？
我们知道，在没有缓存数据的时候，浏览器向服务器请求数据时，服务器会将数据和缓存规则一并返回，缓存规则信息包含在响应header中。

对于强制缓存来说，响应header中会有两个字段用来标明失效规则 (Expires/Cache-Control)

调用开发者工具，可以很明显的看到对于强制缓存生效时，网络请求的情况

Expires

Expires的值为服务端返回的到期时间，即下一次请求时，请求时间小于服务端返回的到期时间，直接使用缓存数据。(不过Expires 是HTTP 1.0的东西，现在默认浏览器均默认使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。)

另一个问题是，到期时间是由服务端生成的，但是客户端时间可能跟服务端时间有误差，这就会导致缓存命中的误差。(所以HTTP 1.1 的版本，使用Cache-Control替代.)

Cache-Control

Cache-Control 是最重要的规则。常见的取值有private、public、no-cache、max-age，no-store，默认为private。

private：客户端可以缓存
public：客户端和代理服务器都可缓存
max-age=xxx：缓存的内容将在 xxx 秒后失效
no-cache：需要使用对比缓存来验证缓存数据
no-store：所有内容都不会缓存，强制缓存，对比缓存都不会触发（对于前端开发来说，缓存越多越好）

示例：

图中Cache-Control仅指定了max-age，所以默认为private，缓存时间为31536000秒（365天）
也就是说，在365天内再次请求这条数据，都会直接获取缓存数据库中的数据，直接使用。

对比缓存

对比缓存，顾名思义，需要进行比较判断是否可以使用缓存。

浏览器第一次请求数据时，服务器会将缓存标识与数据一起返回给客户端，客户端将二者备份至缓存数据库中。
再次请求数据时，客户端将备份的缓存标识发送给服务器，服务器根据缓存标识进行判断，判断成功后，返回304状态码，通知客户端比较成功，可以使用缓存数据。

第一次访问：

再次访问：

通过两图的对比，我们可以很清楚的发现，在对比缓存生效时，状态码为304，并且报文大小和请求时间大大减少。
原因是，服务端在进行标识比较后，只返回header部分，通过状态码通知客户端使用缓存，不再需要将报文主体部分返回给客户端。

对于对比缓存来说，缓存标识的传递是我们着重需要理解的，它在请求header和响应header间进行传递，

一共分为两种标识传递，接下来，我们分开介绍：

Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified：

服务器在响应请求时，告诉浏览器资源的最后修改时间。

If-Modified-Since：

再次请求服务器时，通过此字段通知服务器上次请求时，服务器返回的资源最后修改时间。
服务器收到请求后发现有头If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行比对。
若资源的最后修改时间大于If-Modified-Since，说明资源又被改动过，则响应整片资源内容，返回状态码200；
若资源的最后修改时间小于或等于If-Modified-Since，说明资源无新修改，则响应HTTP 304，告知浏览器继续使用所保存的cache。