前端 api 请求缓存方案

清疚 2022-02-13 07:23 220阅读 0赞

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][ECMAScript 6 _ Set _ 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][ECMAScript 6 _ async]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

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][ECMAScript 6 _ 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。

作者：[ jump--jump][jump--jump]

原文地址：[https://my.oschina.net/wsafight/blog/3040140][https_my.oschina.net_wsafight_blog_3040140]

[ECMAScript 6 _ Set _ Map]: https://es6.ruanyifeng.com/#docs/set-map
[Exploring ES6]: http://exploringjs.com/es6/ch_maps-sets.html
[ECMAScript 6 _ async]: https://es6.ruanyifeng.com/#docs/async
[ECMAScript 6 _ Decorator]: https://es6.ruanyifeng.com/#docs/decorator
[jump--jump]: https://my.oschina.net/wsafight
[https_my.oschina.net_wsafight_blog_3040140]: https://my.oschina.net/wsafight/blog/3040140