面试题：Node.js静态资源服务器的性能优化与缓存机制

缓存策略

强缓存：
- 原理：浏览器在加载资源时，先在本地缓存中查找该资源，如果找到且未过期，则直接从缓存中加载，无需向服务器发送请求。
- 适用场景：对于不经常变化的静态资源，如样式表、脚本、图片等，适合使用强缓存。
协商缓存：
- 原理：浏览器先向服务器发送请求，服务器根据请求头中的信息判断资源是否有更新。如果资源未更新，服务器返回304状态码，浏览器从本地缓存中加载资源；如果资源已更新，服务器返回200状态码及新的资源。
- 适用场景：对于可能会偶尔更新的资源，适合使用协商缓存，这样既能利用缓存提高性能，又能保证获取到最新的资源。

在Node.js中设置HTTP头实现缓存策略

强缓存：

设置Cache - Control头：

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);
  fs.readFile(filePath, (err, data) => {
    if (err) {
      res.writeHead(404, {'Content - Type': 'text/plain'});
      res.end('Not Found');
    } else {
      // 设置强缓存，例如缓存1小时（3600秒）
      res.writeHead(200, {'Content - Type': 'text/html', 'Cache - Control':'max - age = 3600'});
      res.end(data);
    }
  });
});

const port = 3000;
server.listen(port, () => {
  console.log(`Server running on port ${port}`);
});

设置Expires头：Expires头是一个日期时间值，指定资源在浏览器缓存中的过期时间。不过，由于它依赖于客户端和服务器的时间同步，现在更推荐使用Cache - Control。

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);
  fs.readFile(filePath, (err, data) => {
    if (err) {
      res.writeHead(404, {'Content - Type': 'text/plain'});
      res.end('Not Found');
    } else {
      const oneHourFromNow = new Date(Date.now() + 3600 * 1000).toUTCString();
      res.writeHead(200, {'Content - Type': 'text/html', 'Expires': oneHourFromNow});
      res.end(data);
    }
  });
});

const port = 3000;
server.listen(port, () => {
  console.log(`Server running on port ${port}`);
});

协商缓存：

ETag：

原理：ETag是资源的唯一标识符，由服务器生成。每次资源发生变化，ETag也会改变。浏览器在请求资源时，会在请求头中带上If - None - Match字段，其值为之前获取资源时服务器返回的ETag。服务器接收到请求后，对比If - None - Match的值与当前资源的ETag，如果相同，返回304状态码，否则返回200状态码及新的资源。

实现：

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);
  const fileStat = fs.statSync(filePath);
  const etag = crypto.createHash('md5').update(fileStat.mtime + fileStat.size).digest('hex');
  const ifNoneMatch = req.headers['if - none - match'];

  if (ifNoneMatch === etag) {
    res.writeHead(304);
    res.end();
  } else {
    fs.readFile(filePath, (err, data) => {
      if (err) {
        res.writeHead(404, {'Content - Type': 'text/plain'});
        res.end('Not Found');
      } else {
        res.writeHead(200, {'Content - Type': 'text/html', 'ETag': etag});
        res.end(data);
      }
    });
  }
});

const port = 3000;
server.listen(port, () => {
  console.log(`Server running on port ${port}`);
});

Last - Modified：

原理：Last - Modified头表示资源的最后修改时间。浏览器在请求资源时，会在请求头中带上If - Modified - Since字段，其值为之前获取资源时服务器返回的Last - Modified。服务器接收到请求后，对比If - Modified - Since的值与当前资源的最后修改时间，如果相同，返回304状态码，否则返回200状态码及新的资源。

实现：

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);
  const fileStat = fs.statSync(filePath);
  const lastModified = fileStat.mtime.toUTCString();
  const ifModifiedSince = req.headers['if - modified - since'];

  if (ifModifiedSince === lastModified) {
    res.writeHead(304);
    res.end();
  } else {
    fs.readFile(filePath, (err, data) => {
      if (err) {
        res.writeHead(404, {'Content - Type': 'text/plain'});
        res.end('Not Found');
      } else {
        res.writeHead(200, {'Content - Type': 'text/html', 'Last - Modified': lastModified});
        res.end(data);
      }
    });
  }
});

const port = 3000;
server.listen(port, () => {
  console.log(`Server running on port ${port}`);
});

处理缓存更新的情况

强缓存更新：
- 修改文件名：对于不经常变化的静态资源，可以在资源文件名中加入版本号或哈希值。例如，将styles.css改为styles_v1.0.css或styles_abc123.css。当资源内容发生变化时，更新文件名，这样浏览器会把它当作新的资源请求，不会使用旧的缓存。
- 控制缓存时间：合理设置Cache - Control的max - age值。如果资源更新比较频繁，可以将max - age设置得较短，如几分钟或几小时；如果资源更新不频繁，可以设置较长的时间，如一天或一周。
协商缓存更新：
- 更新ETag或Last - Modified值：当资源内容发生变化时，重新计算ETag值（如通过文件内容的哈希计算），或者更新Last - Modified的时间戳。这样浏览器下次请求时，由于ETag或Last - Modified值与之前不同，会获取新的资源。

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面试题：Node.js静态资源服务器的性能优化与缓存机制

知识考点

面试题答案

缓存策略

在Node.js中设置HTTP头实现缓存策略

处理缓存更新的情况