前端 api 请求缓存的 5 种方案，减少性能损耗！
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2020-11-14 21:29
作者：wsafight，原文：https://github.com/wsafight/personBlog/issues/2
在开发 web 应用程序时，性能都是必不可少的话题。
对于webpack打包的单页面应用程序而言，我们可以采用很多方式来对性能进行优化，比方说 tree-shaking、模块懒加载、利用 extrens 网络cdn 加速这些常规的优化。
甚至在vue-cli 项目中我们可以使用 --modern 指令生成新旧两份浏览器代码来对程序进行优化。
而事实上，缓存一定是提升web应用程序有效方法之一，尤其是用户受限于网速的情况下。提升系统的响应能力，降低网络的消耗。当然，内容越接近于用户，则缓存的速度就会越快，缓存的有效性则会越高。
以客户端而言，我们有很多缓存数据与资源的方法，例如 标准的浏览器缓存 以及 目前火热的 Service worker。但是，他们更适合静态内容的缓存。例如 html，js，css以及图片等文件。而缓存系统数据，我采用另外的方案。
那我现在就对我应用到项目中的各种 api 请求缓存方案，从简单到复杂依次介绍一下。
方案一 数据缓存
简单的 数据 缓存，第一次请求时候获取数据，之后便使用数据，不再请求后端api。代码如下：
const dataCache = new Map()
async getWares() {
let key = 'wares'
// 从data 缓存中获取 数据
let data = dataCache.get(key)
if (!data) {
// 没有数据请求服务器
const res = await request.get('/getWares')
// 其他操作
...
data = ...
// 设置数据缓存
dataCache.set(key, data)
}
return data
}
第一行代码 使用了 es6以上的 Map，如果对map不是很理解的情况下，你可以参考ECMAScript 6 入门 Set 和 Map 或者 Exploring ES6 关于 map 和 set的介绍，此处可以理解为一个键值对存储结构。
之后 代码 使用 了 async 函数，可以将异步操作变得更为方便。你可以参考ECMAScript 6 入门 async函数来进行学习或者巩固知识。
代码本身很容易理解，是利用 Map 对象对数据进行缓存，之后调用从 Map 对象来取数据。对于及其简单的业务场景，直接利用此代码即可。
调用方式：
getWares().then( ... )
// 第二次调用 取得先前的data
getWares().then( ... )
方案二 promise 缓存
方案一本身是不足的。因为如果考虑同时两个以上的调用此 api，会因为请求未返回而进行第二次请求api。当然，如果你在系统中添加类似于 vuex、redux这样的单一数据源框架，这样的问题不太会遇到，但是有时候我们想在各个复杂组件分别调用api，而不想对组件进行组件通信数据时候，便会遇到此场景。
const promiseCache = new Map()
getWares() {
const key = 'wares'
let promise = promiseCache.get(key);
// 当前promise缓存中没有 该promise
if (!promise) {
promise = request.get('/getWares').then(res => {
// 对res 进行操作
...
}).catch(error => {
// 在请求回来后，如果出现问题，把promise从cache中删除 以避免第二次请求继续出错S
promiseCache.delete(key)
return Promise.reject(error)
})
}
// 返回promise
return promise
}
该代码避免了方案一的同一时间多次请求的问题。同时也在后端出错的情况下对promise进行了删除，不会出现缓存了错误的promise就一直出错的问题。
调用方式:
getWares().then( ... )
// 第二次调用 取得先前的promise
getWares().then( ... )
方案三 多promise 缓存
该方案是同时需要 一个以上 的api请求的情况下，对数据同时返回，如果某一个api发生错误的情况下。均不返回正确数据。
const querys ={
wares: 'getWares',
skus: 'getSku'
}
const promiseCache = new Map()
async queryAll(queryApiName) {
// 判断传入的数据是否是数组
const queryIsArray = Array.isArray(queryApiName)
// 统一化处理数据，无论是字符串还是数组均视为数组
const apis = queryIsArray ? queryApiName : [queryApiName]
// 获取所有的 请求服务
const promiseApi = []
apis.forEach(api => {
// 利用promise
let promise = promiseCache.get(api)
if (promise) {
// 如果 缓存中有，直接push
promise.push(promise)
} else {
promise = request.get(querys[api]).then(res => {
// 对res 进行操作
...
}).catch(error => {
// 在请求回来后，如果出现问题，把promise从cache中删除
promiseCache.delete(api)
return Promise.reject(error)
})
promiseCache.set(api, promise)
promiseCache.push(promise)
}
})
return Promise.all(promiseApi).then(res => {
// 根据传入的 是字符串还是数组来返回数据，因为本身都是数组操作
// 如果传入的是字符串，则需要取出操作
return queryIsArray ? res : res[0]
})
}
该方案是同时获取多个服务器数据的方式。可以同时获得多个数据进行操作，不会因为单个数据出现问题而发生错误。
调用方式
queryAll('wares').then( ... )
// 第二次调用 不会去取 wares，只会去skus
queryAll(['wares', 'skus']).then( ... )
方案四 添加时间有关的缓存
往往缓存是有危害的，如果我们在知道修改了数据的情况下，直接把 cache 删除即可，此时我们调用方法就可以向服务器进行请求。这样我们规避了前端显示旧的的数据。但是我们可能一段时间没有对数据进行操作，那么此时旧的数据就一直存在，那么我们最好规定个时间来去除数据。该方案是采用了 类 持久化数据来做数据缓存，同时添加了过期时长数据以及参数化。代码如下：首先定义持久化类,该类可以存储 promise 或者 data
class ItemCache() {
construct(data, timeout) {
this.data = data
// 设定超时时间，设定为多少秒
this.timeout = timeout
// 创建对象时候的时间，大约设定为数据获得的时间
this.cacheTime = (new Date()).getTime
}
}
然后我们定义该数据缓存。我们采用Map 基本相同的api
class ExpriesCache {
// 定义静态数据map来作为缓存池
static cacheMap = new Map()
// 数据是否超时
static isOverTime(name) {
const data = ExpriesCache.cacheMap.get(name)
// 没有数据 一定超时
if (!data) return true
// 获取系统当前时间戳
const currentTime = (new Date()).getTime()
// 获取当前时间与存储时间的过去的秒数
const overTime = (currentTime - data.cacheTime) / 1000
// 如果过去的秒数大于当前的超时时间，也返回null让其去服务端取数据
if (Math.abs(overTime) > data.timeout) {
// 此代码可以没有，不会出现问题，但是如果有此代码，再次进入该方法就可以减少判断。
ExpriesCache.cacheMap.delete(name)
return true
}
// 不超时
return false
}
// 当前data在 cache 中是否超时
static has(name) {
return !ExpriesCache.isOverTime(name)
}
// 删除 cache 中的 data
static delete(name) {
return ExpriesCache.cacheMap.delete(name)
}
// 获取
static get(name) {
const isDataOverTiem = ExpriesCache.isOverTime(name)
//如果 数据超时，返回null，但是没有超时，返回数据，而不是 ItemCache 对象
return isDataOverTiem ? null : ExpriesCache.cacheMap.get(name).data
}
// 默认存储20分钟
static set(name, data, timeout = 1200) {
// 设置 itemCache
const itemCache = mew ItemCache(data, timeout)
//缓存
ExpriesCache.cacheMap.set(name, itemCache)
}
}
此时数据类以及操作类 都已经定义好,我们可以在api层这样定义
// 生成key值错误
const generateKeyError = new Error("Can't generate key from name and argument")
// 生成key值
function generateKey(name, argument) {
// 从arguments 中取得数据然后变为数组
const params = Array.from(argument).join(',')
try{
// 返回 字符串，函数名 + 函数参数
return `${name}:${params}`
}catch(_) {
// 返回生成key错误
return generateKeyError
}
}
async getWare(params1, params2) {
// 生成key
const key = generateKey('getWare', [params1, params2])
// 获得数据
let data = ExpriesCache.get(key)
if (!data) {
const res = await request('/getWares', {params1, params2})
// 使用 10s 缓存，10s之后再次get就会 获取null 而从服务端继续请求
ExpriesCache.set(key, res, 10)
}
return data
}
该方案使用了 过期时间 和 api 参数不同而进行 缓存的方式。已经可以满足绝大部分的业务场景。
调用方式
getWares(1,2).then( ... )
// 第二次调用 取得先前的promise
getWares(1,2).then( ... )
// 不同的参数，不取先前promise
getWares(1,3).then( ... )
方案五 基于修饰器的方案四
和方案四是的解法一致的，但是是基于修饰器来做。代码如下：
// 生成key值错误
const generateKeyError = new Error("Can't generate key from name and argument")
// 生成key值
function generateKey(name, argument) {
// 从arguments 中取得数据然后变为数组
const params = Array.from(argument).join(',')
try{
// 返回 字符串
return `${name}:${params}`
}catch(_) {
return generateKeyError
}
}
function decorate(handleDescription, entryArgs) {
// 判断 当前 最后数据是否是descriptor，如果是descriptor,直接 使用
// 例如 log 这样的修饰器
if (isDescriptor(entryArgs[entryArgs.length - 1])) {
return handleDescription(...entryArgs, [])
} else {
// 如果不是
// 例如 add(1) plus(20) 这样的修饰器
return function() {
return handleDescription(...Array.protptype.slice.call(arguments), entryArgs)
}
}
}
function handleApiCache(target, name, descriptor, ...config) {
// 拿到函数体并保存
const fn = descriptor.value
// 修改函数体
descriptor.value = function () {
const key = generateKey(name, arguments)
// key无法生成，直接请求 服务端数据
if (key === generateKeyError) {
// 利用刚才保存的函数体进行请求
return fn.apply(null, arguments)
}
let promise = ExpriesCache.get(key)
if (!promise) {
// 设定promise
promise = fn.apply(null, arguments).catch(error => {
// 在请求回来后，如果出现问题，把promise从cache中删除
ExpriesCache.delete(key)
// 返回错误
return Promise.reject(error)
})
// 使用 10s 缓存，10s之后再次get就会 获取null 而从服务端继续请求
ExpriesCache.set(key, promise, config[0])
}
return promise
}
return descriptor;
}
// 制定 修饰器
function ApiCache(...args) {
return decorate(handleApiCache, args)
}
此时 我们就会使用 类来对api进行缓存
class Api {
// 缓存10s
@ApiCache(10)
// 此时不要使用默认值，因为当前 修饰器 取不到
getWare(params1, params2) {
return request.get('/getWares')
}
}
因为函数存在函数提升，所以没有办法利用函数来做 修饰器 例如:
var counter = 0;
var add = function () {
counter++;
};
@add
function foo() {
}
该代码意图是执行后counter等于 1，但是实际上结果是counter等于 0。因为函数提升，使得实际执行的代码是下面这样
@add
function foo() {
}
var counter;
var add;
counter = 0;
add = function () {
counter++;
};
所以没有 办法在函数上用修饰器。具体参考ECMAScript 6 入门 Decorator此方式写法简单且对业务层没有太多影响。但是不可以动态修改 缓存时间
调用方式
getWares(1,2).then( ... )
// 第二次调用 取得先前的promise
getWares(1,2).then( ... )
// 不同的参数，不取先前promise
getWares(1,3).then( ... )
总结
api 的缓存机制与场景在这里也基本上介绍了，基本上能够完成绝大多数的数据业务缓存，在这里我也想请教教大家，有没有什么更好的解决方案，或者这篇博客中有什么不对的地方，欢迎指正，在这里感谢各位了。
同时这里也有很多没有做完的工作，可能会在后面的博客中继续完善。
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