静态文件服务 - 缓存设置 - 配置静态文件缓存

在 Node.js 中构建静态文件服务时，合理配置静态文件缓存可以显著提升应用的性能和响应速度。本文将深入探讨如何在 Node.js 中配置静态文件缓存，以及不同缓存策略的应用场景和实现方法。

缓存的重要性

在 Web 应用中，静态文件（如 CSS、JavaScript、图片等）通常不会频繁更新。如果每次用户请求这些文件时都从服务器重新获取，会增加服务器的负载和用户的等待时间。通过使用缓存，浏览器可以将这些文件存储在本地，下次请求时直接从本地读取，从而减少不必要的网络请求，提高页面加载速度。

缓存策略

常见的缓存策略有两种：强缓存和协商缓存。

强缓存

强缓存是指浏览器直接从本地缓存中读取文件，而不需要向服务器发送请求。通过设置响应头 Cache-Control 和 Expires 来控制强缓存。

Cache-Control：是一个通用的缓存控制头，用于指定缓存的行为，如 max-age 表示缓存的最大时间（以秒为单位）。
Expires：是一个 HTTP 1.0 时代的缓存控制头，指定缓存的过期时间，不过由于它依赖于客户端和服务器的时间同步，现在一般使用 Cache-Control 替代。

协商缓存

协商缓存是指浏览器在使用本地缓存之前，会先向服务器发送一个请求，询问服务器该文件是否有更新。如果文件没有更新，服务器返回 304 状态码，浏览器直接使用本地缓存；如果文件有更新，服务器返回 200 状态码和新的文件内容。通过设置响应头 ETag 和 Last-Modified 来控制协商缓存。

ETag：是一个文件的唯一标识符，服务器可以根据文件的内容生成一个 ETag。
Last-Modified：指定文件的最后修改时间。

Node.js 实现静态文件缓存

强缓存示例

以下是一个使用 Node.js 原生 http 模块实现强缓存的示例代码：

const http = require('http');
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const server = http.createServer((req, res) => {
    const filePath = path.join(__dirname, 'public', req.url === '/'? 'index.html' : req.url);
    fs.stat(filePath, (err, stats) => {
        if (err) {
            res.statusCode = 404;
            res.end('File not found');
            return;
        }
        // 设置强缓存，缓存时间为 3600 秒（1 小时）
        res.setHeader('Cache-Control', 'public, max-age=3600');
        fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
    });
});
server.listen(3000, () => {
    console.log('Server is running on port 3000');
});

在上述代码中，我们通过设置 Cache-Control 头来控制强缓存，将缓存时间设置为 3600 秒。

协商缓存示例

以下是一个使用 Node.js 原生 http 模块实现协商缓存的示例代码：

const http = require('http');
const fs = require('fs');
const path = require('path');
const crypto = require('crypto');
const server = http.createServer((req, res) => {
    const filePath = path.join(__dirname, 'public', req.url === '/'? 'index.html' : req.url);
    fs.readFile(filePath, (err, data) => {
        if (err) {
            res.statusCode = 404;
            res.end('File not found');
            return;
        }
        // 生成 ETag
        const hash = crypto.createHash('md5').update(data).digest('hex');
        const etag = `"${hash}"`;
        const ifNoneMatch = req.headers['if-none-match'];
        if (ifNoneMatch === etag) {
            res.statusCode = 304;
            res.end();
            return;
        }
        // 设置 ETag
        res.setHeader('ETag', etag);
        res.end(data);
    });
});
server.listen(3000, () => {
    console.log('Server is running on port 3000');
});

在上述代码中，我们通过生成文件的 MD5 哈希值作为 ETag，并在响应头中设置 ETag。当浏览器再次请求该文件时，会在请求头中携带 If-None-Match 字段，服务器比较 If-None-Match 和 ETag 的值，如果相同则返回 304 状态码，否则返回新的文件内容。

总结

缓存策略	控制头	优点	缺点	适用场景
强缓存	`Cache-Control`、`Expires`	减少服务器请求，提高页面加载速度	缓存时间内文件更新后客户端无法及时获取	不经常更新的静态文件，如图片、CSS、JavaScript 等
协商缓存	`ETag`、`Last-Modified`	确保客户端获取到最新的文件内容	需要向服务器发送请求进行验证，增加了一定的开销	可能会频繁更新的静态文件

通过合理配置静态文件缓存，可以在提升应用性能的同时，确保客户端始终获取到最新的文件内容。在实际开发中，可以根据文件的更新频率和业务需求选择合适的缓存策略。

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