如何在 Vue 应用中实现一个智能缓存策略，结合 HTTP 缓存、客户端存储和数据预取，提升用户体验。 - 智猿学院-前后端，数据库，人工智能，云计算等领域前沿技术讲座

大家好！今天咱们来聊聊Vue应用里的智能缓存策略，听起来高大上，其实就是让咱们的应用跑得更快更溜，用户体验蹭蹭往上涨。咱们不搞虚的，直接上干货，从HTTP缓存、客户端存储到数据预取，一个都不落下。

第一部分：HTTP缓存，服务器说了算

HTTP缓存，顾名思义，就是浏览器先把从服务器拿来的东西放起来，下次再要的时候，直接从自己兜里掏，不用再麻烦服务器了。这样速度自然快多了。

Cache-Control：缓存行为的指挥官

Cache-Control是HTTP头里的一个重要角色，它告诉浏览器该怎么缓存。常用的指令有：

public：告诉浏览器和中间代理，这个资源可以被缓存。
private：只允许浏览器缓存，中间代理别插手。
no-cache：每次都得跟服务器确认资源是否过期，才能决定是否使用缓存。
no-store：彻底禁止缓存，谁也不行。
max-age=seconds：缓存有效时间，单位是秒。比如max-age=3600，就是缓存一个小时。
s-maxage=seconds：只对CDN生效的max-age，一般用于CDN缓存。
must-revalidate：如果缓存过期了，必须先跟服务器确认才能使用。

举个例子，假设我们的服务器返回了这样的HTTP头：

Cache-Control: public, max-age=600

这意思就是：大家都可以缓存这个资源，缓存有效期是600秒（10分钟）。

ETag和Last-Modified：资源的指纹和时间戳

这两个家伙是用来判断资源是否更新的。

ETag：服务器给资源生成一个唯一的指纹，浏览器缓存的时候会把这个指纹存起来。下次请求的时候，会把这个指纹放在If-None-Match头里发给服务器。服务器比对一下，如果指纹一样，就返回304 Not Modified，告诉浏览器用缓存。
Last-Modified：服务器告诉浏览器资源最后修改的时间。浏览器下次请求的时候，会把这个时间放在If-Modified-Since头里发给服务器。服务器比对一下，如果时间没变，也返回304 Not Modified。

ETag比Last-Modified更靠谱，因为ETag能更精确地判断资源是否真的改变了，即使内容没变，只是修改了文件的元数据，ETag也会变。

Vue中的应用

在Vue应用中，我们通常在服务器端配置HTTP缓存策略。比如，如果是Node.js服务器，可以用类似koa-static-cache这样的中间件来设置缓存。

const Koa = require('koa');
const staticCache = require('koa-static-cache');
const path = require('path');

const app = new Koa();

app.use(staticCache(path.join(__dirname, 'public'), {
  maxAge: 365 * 24 * 60 * 60, // 静态资源缓存一年
  prefix: '/public',
  gzip: true
}));

app.listen(3000, () => {
  console.log('Server is running on port 3000');
});

这个例子里，我们把public目录下的静态资源缓存一年，还启用了gzip压缩，进一步提升性能。

第二部分：客户端存储，浏览器的小金库

HTTP缓存是服务器说了算，客户端存储则是浏览器自己说了算。浏览器提供了几种存储方式，可以用来缓存数据：

localStorage：持久存储，不怕刷新

localStorage是浏览器提供的一个持久化存储方案，数据会一直保存在浏览器里，除非用户手动清除或者你用代码删除。

优点：持久存储，容量大（一般5MB以上）。
缺点：只能存储字符串，API比较简单。

// 存储数据
localStorage.setItem('user', JSON.stringify({ name: '张三', age: 20 }));

// 读取数据
const user = JSON.parse(localStorage.getItem('user'));
console.log(user.name); // 输出：张三

// 删除数据
localStorage.removeItem('user');

sessionStorage：会话存储，关掉就没了

sessionStorage跟localStorage类似，但数据只在当前会话有效，浏览器关闭后数据就没了。

优点：用法简单，适合存储临时数据。
缺点：会话级别，容量也比较小。

// 存储数据
sessionStorage.setItem('token', 'abcdefg');

// 读取数据
const token = sessionStorage.getItem('token');
console.log(token); // 输出：abcdefg

// 删除数据
sessionStorage.removeItem('token');

Cookie：小饼干，传递信息的小能手

Cookie是服务器发送给浏览器的一小段文本信息，浏览器会保存起来，下次请求的时候会带上这些信息。

优点：可以设置过期时间，可以跨域共享（需要服务器设置）。
缺点：容量小，安全性较差（容易被篡改）。

// 设置Cookie
document.cookie = "username=John Doe; expires=Thu, 18 Dec 2024 12:00:00 UTC; path=/";

// 读取Cookie
function getCookie(name) {
  const value = `; ${document.cookie}`;
  const parts = value.split(`; ${name}=`);
  if (parts.length === 2) return parts.pop().split(';').shift();
}

const username = getCookie('username');
console.log(username); // 输出：John Doe

IndexedDB：浏览器里的数据库

IndexedDB是浏览器提供的一个完整的数据库系统，可以存储大量结构化数据，支持事务和索引。

优点：存储容量大，支持事务和索引，适合存储复杂数据。
缺点：API比较复杂，学习成本较高。

由于IndexedDB的API比较复杂，这里就不贴代码了，有兴趣的同学可以自行学习。

Vue中的应用

在Vue应用中，我们可以根据不同的场景选择不同的客户端存储方案。

用户登录信息：可以使用localStorage存储用户的登录状态、用户名等信息，方便下次自动登录。
购物车数据：可以使用localStorage存储购物车数据，防止用户刷新页面后丢失购物车信息。
页面配置信息：可以使用localStorage存储用户的页面配置信息，比如主题颜色、字体大小等。
API响应数据：可以使用localStorage或sessionStorage缓存API响应数据，减少重复请求。

第三部分：数据预取，未雨绸缪的策略

数据预取是指在用户需要某个数据之前，提前把数据加载到缓存中。这样当用户真正需要的时候，可以直接从缓存中读取，速度飞快。

Link标签预取

我们可以使用<link rel="prefetch">标签来预取资源。浏览器会在空闲的时候加载这些资源，并缓存起来。

<link rel="prefetch" href="/api/products" as="fetch" crossorigin="anonymous">

这个例子里，我们预取了/api/products这个API接口的数据。as="fetch"告诉浏览器这是一个fetch请求，crossorigin="anonymous"表示允许跨域请求。

Intersection Observer API

Intersection Observer API可以用来监听元素是否进入可视区域。当元素进入可视区域的时候，我们可以触发数据预取。

const observer = new IntersectionObserver((entries) => {
  entries.forEach(entry => {
    if (entry.isIntersecting) {
      // 元素进入可视区域，开始预取数据
      fetch('/api/products')
        .then(response => response.json())
        .then(data => {
          // 缓存数据
          localStorage.setItem('products', JSON.stringify(data));
        });
      // 停止监听
      observer.unobserve(entry.target);
    }
  });
});

// 监听需要预取数据的元素
const element = document.querySelector('.product-list');
observer.observe(element);

这个例子里，我们监听了.product-list这个元素是否进入可视区域。当元素进入可视区域的时候，我们发起/api/products请求，并将数据缓存到localStorage中。

Vue中的应用

在Vue应用中，我们可以结合Vue Router和Vuex来实现数据预取。

路由级别预取：在路由切换之前，提前加载下一个页面的数据。

// router.js
import Vue from 'vue'
import VueRouter from 'vue-router'
import Home from '../components/Home.vue'
import Products from '../components/Products.vue'
import store from '../store'

Vue.use(VueRouter)

const routes = [
  {
    path: '/',
    name: 'Home',
    component: Home
  },
  {
    path: '/products',
    name: 'Products',
    component: Products,
    beforeEnter: (to, from, next) => {
      // 在路由进入之前，预取数据
      store.dispatch('fetchProducts').then(() => {
        next()
      })
    }
  }
]

const router = new VueRouter({
  mode: 'history',
  base: process.env.BASE_URL,
  routes
})

export default router

// store.js
import Vue from 'vue'
import Vuex from 'vuex'

Vue.use(Vuex)

export default new Vuex.Store({
  state: {
    products: []
  },
  mutations: {
    setProducts(state, products) {
      state.products = products
    }
  },
  actions: {
    fetchProducts({ commit }) {
      return fetch('/api/products')
        .then(response => response.json())
        .then(data => {
          commit('setProducts', data)
        })
    }
  },
  getters: {
    products: state => state.products
  }
})

组件级别预取：在组件挂载之前，提前加载组件需要的数据。

// Products.vue
<template>
  <div>
    <h1>Products</h1>
    <ul>
      <li v-for="product in products" :key="product.id">{{ product.name }}</li>
    </ul>
  </div>
</template>

<script>
import { mapGetters } from 'vuex'

export default {
  computed: {
    ...mapGetters(['products'])
  },
  created() {
    // 在组件创建的时候，检查是否已经有缓存数据
    if (this.products.length === 0) {
      // 如果没有缓存数据，则发起请求
      this.$store.dispatch('fetchProducts')
    }
  }
}
</script>

第四部分：智能缓存策略的总结

一个好的智能缓存策略，需要综合考虑HTTP缓存、客户端存储和数据预取。下面是一个简单的策略示例：

步骤	描述	技术
1	服务器配置HTTP缓存，设置合适的`Cache-Control`和`ETag/Last-Modified`，让浏览器和CDN能够缓存静态资源。	HTTP缓存
2	在Vue应用中，使用`localStorage`存储用户登录信息、页面配置信息等持久化数据，使用`sessionStorage`存储临时数据。	客户端存储
3	对于API响应数据，优先从`localStorage`或`sessionStorage`中读取，如果没有缓存，则发起请求，并将响应数据缓存起来。	客户端存储
4	使用`<link rel="prefetch">`标签预取关键资源，使用Intersection Observer API监听元素是否进入可视区域，触发数据预取。	数据预取
5	结合Vue Router和Vuex，在路由切换之前或组件挂载之前，提前加载数据，减少用户等待时间。	数据预取
6	定期清理过期缓存，避免缓存数据占用过多空间。	客户端存储

第五部分：一些需要注意的点

缓存失效问题：缓存虽然能提升性能，但也可能导致数据不一致。我们需要合理设置缓存过期时间，并提供手动刷新缓存的机制。
缓存雪崩问题：如果大量缓存同时失效，可能会导致服务器压力过大。我们可以使用随机过期时间等策略来避免缓存雪崩。
安全性问题：不要在客户端存储敏感信息，比如密码。即使存储了，也要进行加密处理。
缓存大小限制：浏览器对localStorage和sessionStorage的存储容量有限制，我们需要合理规划缓存数据的大小。

好了，今天的讲座就到这里。希望大家能把这些知识应用到实际项目中，让你的Vue应用跑得更快更稳，用户体验更上一层楼！记住，缓存虽好，可不要贪杯哦！

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