缓存性能HTML5缓存的那些事

Posted 2020-07-03 ImagineCode

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关于存储

说到存储，你可能会想到这是服务器端的一种设置。

服务器端的存储介质大体上分为4种：

• cache:缓存，它可以让从数据库、磁盘上输出的东西/数据放置在缓存里，从而减少数据库或是磁盘的读取与写入（IO）操作；
• 磁盘文件：如，我们常常会将图片、视频等文件存放在磁盘上；
• 数据库：mysql\mongoDB…关系\非关系数据库；
• 内存：通常放置频繁要使用到的东西，能够提高读取效率；缓存（cache）也是存放在内存里的；

html的存储-cookies

在HTML5出生之前，通常在浏览器（客户端）使用cookies来存储客户端的内容；

cookies的特点：

• 每次的http请求头中，都会带有cookies——缺点；
• 每个域名只能存储4K大小的cookies;
• 主域名污染：如果我们使用cookies存储主域名的东西，那么子域名下得Http请求都会带上主域名的东西；

如果关联上网络，那么将带来安全问题。

所以，通常我们会使用cookies用在如购物车、身份验证等问题上。

下面，我们来看一下百度首页的cookies在浏览器端的一个存储形态:

如图：

HTTP这一列，如果在setCookie的时候，这里就会打钩，这与HTTPOnly相关。

HTTPOnly：

如果把HTTPOnly设置为true,那么cookies只能被server服务器端来读取或是修改，客户端没有权限进行读取和修改。例如，我们在进行身份验证的时候，就可以使用这个。

Secure：与安全相关，如果设置了，那么请求只能是来自HTTP加密请求。

HTML的存储-UserData

• 只有IE支持，有微软提供API，但不符合W3C标准；
• 存储在XML文件中；

HTML5的存储

针对以上问题，HTML5的出现，需要解决以下问题:

• 解决4K的大小问题；
• 解决请求头常带存储信息的问题；
• 解决关系型存储的问题；
• 跨浏览器平台问题；

HTML5存储形式

• 本地存储——localstorage \sessionstorage
• 离线缓存——application cache
• IndexedDB、Web SQL

本地存储

API：

localstorage 、sessionstorage

存储形式：

key–>value

过期时间：

localstorage:永久存储，永不失效，除非手动删除
sessionstorage:重新打开页面，或是关闭浏览器，sessionstorage才会消失；

存储大小：
每个域名能存5M；

支持情况：

IE8+,safari3.2+,chrome,firefox等主流浏览器都支持；

使用方法——localstorage\sessionstorage

主要涉及到5个方法：

• getItem:获取localstorage\sessionstorage
• setItem:设置localstorage\sessionstorage
• removeItem:移除localstorage\sessionstorage
• key:获取某一个位置上的key值,按值从0开始索引；
• clear:全部清除localstorage\sessionstorage

例如：我们打开www.baidu.com

在控制台Console输出面板，输入：

localStorage.setItem("test1","test");
那么在Resources面板的Local Storage下，将出现Key=test1,value=test的记录

localStorage.getItem("test1"); //输出test

localStorage.key(0);//输出BDSUGSTORED

sessionstorage的API与localstorage一样，但是你要注意一点：

sessionStorage需要在浏览器关闭或是重新打开页面，才会消失；

本地存储可以存储什么？

• 数组（需要将其序列化为字符串才能存储）；
• json数据——将其转化为字符串存储；
• 图片
• 脚本、样式文件：通过ajax

只要能被转化为字符串的数据，都能被localstorage存储；

本地存储如何存储图片

先来看一段代码：

    var src="demo.jpg";

    function set(key){
        var img=document.createElement(‘img‘);

        img.addEventListener("load",function(){
            //创建一个canvas
            var imgCanvas=document.createElement("canvas"),
            imgContext=imgCanvas.getContext("2d");
            //确保canvas元素的大小和图片的尺寸一致
            imgCanvas.width=this.width;
            imgCanvas.height=this.height;
            //渲染图片到canvas中,使用canvas的drawImage()方法
            imgContext.drawImage(this,0,0,this.width,this.height);
            //用canvas的dataUrl的形式取出图片,imgAsDataURL是一个base64的字符串
            var imgAsDataURL=imgCanvas.toDataURL("image/png");
            //保存到本地存储中
            //使用try-catch()查看是否支持localstorage
            try{
                localStorage.setItem(key,imgAsDataURL);//将取出的图片存放到localStorage 
            }
            catch(e) {
             console.log("Storage failed:"+e);//存储失败
            }

        },false);
        img.src=src;
    }   
    function get(key) {//从本地缓存获取图片并且渲染
    var srcStr=localStorage.getItem(key);//从localStorage中取出图片
    var imgObj=document.createElement(‘img‘);//创建一个img标签
    imgObj.src=srcStr;
    document.body.appendChild(imgObj);
    }

        注释：
        (1)、这个比较适合用在不常更改的图片，但是如果图片的base64大小比较大的话，将比较耗费localStorage的资源；

        (2)、canvas有一个安全策略的问题：如果图片和你本身请求的域名不在同一个域名下，浏览器会报出一个安全问题，这个时候我们要给我们的服务器加一个“允许跨域”访问的响应头————Access Orign=*,这样来保证你的图片可进行跨域被canvas来画；

HTML5本地存储需要注意的：

• 使用前判断浏览器是否支持localStorage；（ios浏览器在无痕模式浏览下，是无法打开localStorage；以及，其他奇葩浏览器，在存储localstorage的时候报错）

做法：根据前面代码，我们在检查是否支持，先进行setItem()一次，然后对setItem进行异常捕获；

• 写数据的时候，需要异常处理，避免超出容量抛出错误；
  localStorage本身只有5M；

• 避免把敏感的信息存入localStorage；

• key的唯一性；重复写，将会覆盖之前的key;

HTML5本地存储使用限制：

• 存储更新策略，过期控制：localStorage是永不过期的，业务上如果想实现一些过期策略，需要在localStorage上加一层处理过期的机制；
• 各个子域名之间不能共享存储数据；（借助H5的postMessage()这个API做一些跨域上得处理）
• 超出存储大小之后如何存储——使用一些如LRU、FIFO的算法去淘汰一些旧的数据；
• server端如何取到数据——使用post/get参数

处理过期控制

先来看一下代码：

function set(key,y){
        var curTime=new Date().getTime();
        //存储一个当时存储时候的时间
        localStorage.setItem(key,JSON.stringify({data:v,time:curTime}));

    }
    function get(key,exp) {
        var data=localStorage.getItem(key);
        var dataObj=JSON.parse(data);
        if(new Date().getTime()-dataObj.time>exp) {//get出来的时间减去当时存储的时间大于过期时间，那么就认为过期
           console.log("过期");
        }else {
        //否则，返回值
         console.log("data="+dataObj.data);
        }
    }

本地存储使用场景

• 本地数据存储，减少网络传输
• 在弱网络的环境下，会发生高延迟，低带宽，应该尽量把数据（如脚本、样式）本地化；

我们来看一张图，显示的是本地存储和网络拉取耗时的对比：

IndexedDB

概念

IndexedDB,是一种能做浏览器中持久地存储结构化数据的数据库，并且为web应用提供了丰富的查询能力；

支持情况

chrome11+\opera不支持\firefox 4+\IE 10+,移动端浏览器支持能力弱

存储结构

IndexedDB是按域名分配独立空间，一个独立域名下可以创建多个数据库，每个数据库可以创建对个对象存储空间（表/table）,一个对象存储空间可以存储多个对象数据；

如图：

使用IndexedDB实现离线数据库

这里我们主要从IndexedDB 的四大功能入手：

• 增删改
• 事务处理
• 游标
• 索引

下面我们通过一段代码来讲解，请关注里面的注释：

<!DOCTYPE html>
    <html>

    <div class="form-group">
        <label for="name">姓名：</label><input type="text" id="name" value="" />   
        <label for="phone">电话：</label><input type="text" id="phone" value="" /> 
        <label for="address">地址:</label><input type="text" id="address" value="" /> 
        <input type="button" id="seletBtn" value="查询" />    
        <input type="button" id="add" value="添加" /> 
        <input type="button" id="deleteDB" value="删除数据库" /> 
    </div>


    <script type="text/javascript">
        var db;
        var arrayKey=[];
        var openRequest;
        var lastCursor;
        var indexedDB=window.indexedDB || window.webkitIndexedDB || window.mozIndexedDB || window.msIndexedDB;//indexedDB在不同的浏览器下不同

        var dbName="person";//数据库名称
        var tableName="testTable";//表名称
        function init() {
            openRequest=indexedDB.open(dbName);//页面加载时先打开一个DB，如果该DB存在，则打开；不存在，则新建

            //触发事件——当一个“新的数据库”被创建或者数据库的“版本号”被更改时触发
            openRequest.onupgradeneeded=function(e){
                console.log("onupgradeneeded");
                var thisDb=e.target.result;
                console.log(thisDb.version);

                //检查这个数据库中是否包含我们要查找的表
                if(!thisDb.objectStoreNames.contains(tableName)){
                    //不包含——创建一个表
                    console.log("需要创建一个objectStore");
                    //keyPath:主键，autoIncrement：主键自增
                    var objectStore=thisDb.createObjectStore(tableName,{keyPath:"id",autoIncrement:true});
                    //创建表的时候，指定哪些字段是能被索引的
                    objectStore.createIndex("name","name",{unique:false});//创建索引
                    objectStore.createIndex("phone","phone",{unique:false});
                }

            }
            //触发事件——成功打开一个数据库时触发
            openRequest.onsuccess=function(e){
                db=e.target.result;
                console.log(db.version);
                db.onerror=function(event){
                    alert("数据库错误:"+event.target.errorCode);
                    console.dir(event.target);
                };
                //判断该数据库中有没有这个表
                if(db.objectStoreNames.contains(tableName)){
                    //存在这个表
                    console.log("包含表："+tableName);
                    //通过事物机制操作一个表的读写，从而保证数据的一致性和可靠性
                    var transaction=db.transaction([tableName],"readwrite");
                    //事物的事件
                    transaction.oncomplete=function(event){
                        console.log("完成");
                    };

                    transaction.onerror=function(event){
                        console.dir(event);
                    };
                    var objectStore=transaction.objectStore(tableName);//通过事物获取表中一个objectStore对象,即表的对象

                    //遍历表的记录——游标-openCursor,这是indexedDb的重点
                    objectStore.openCursor().onsuccess=function(event){
                        var cursor=event.target.result;
                        if(cursor){
                            console.log(cursor.key);
                            console.dir(cursor.value);
                            render({key:cursor.key,name:cursor.value["name"],phone:cursor.value["phone"],address:cursor.value["address"]});
                            lastCursor=cursor.key;//如果不设置lastCursor,那么游标默认是下一条接着下一条来遍历；设置了lastCursor,游标将循环遍历
                            cursor.continue();
                        }else {
                            console.log("请使用游标来搞定");
                        }
                    };
                    objectStore.openCursor().onerror=function(event){
                        console.dir(event);
                    };

                }

            }


            //添加新记录
            document.querySelector("#add").addEventListener("click",function(){
                var name=document.querySelector("#name").value();
                var phone=document.querySelector("#phone").value();
                var address=document.querySelector("address").value();
                var person={"name":name,"phone":phone,"address":address};//设置对象
                //通过事务——操作表
                var transaction=db.transaction([tableName],"readwrite");
                transaction.oncomplete=function(event){
                    console.log("事务处理完成");
                };
                transaction.onerror=function(event){
                    console.dir(event);
                };
                var objectStore=transaction.objectStore(tableName);//创建一个表对象
                objectStore.add(person);//添加对象到表中——add()
                //将新增的记录显示处理
                objectStore.openCursor().onsuccess=function(event){
                    cursor=event.target.result;
                    var key;
                    if(lastCursor==null){
                        key=cursor.key;
                        lastCursor=key;
                    }else {
                        key=++lastCursor;
                    }
                    render({key:key,name:name,phone:phone,address:address});
                    console.log("成功添加新记录:"+key);
                    console.dir(person);
                }

            });

            //删除指定ID
            function deleteRecord(id){
                var transaction=db.transaction([tableName],"readwrite");
                transaction.oncomplete=function(event){
                    console.log("事务处理完成");
                };
                transaction.onerror=function(event){
                    console.dir(event);
                };
                var objectStore=transaction.objectStore(tableName);
                var removeKey=parseInt(id);
                var getRequest=objectStore.get(removeKey);//获取索引值---get()
                getRequest.onsuccess=function(e){
                    var result=getRequest.result;
                    console.dir(result);
                }
                var request=objectStore.delete(removeKey);//删除——delete
                request.onsuccess=function(e){
                    console.log("删除成功");
                };
                request.onerror=function(e){
                    console.log("删除错误"+e);
                };
                //隐藏删除的DOM
                document.getElementById(removeKey).style.display="none";
            }

            //查询记录
            document.querySelector("#seletBtn").addEventListener("click",function(){
                var curName=document.getElementById("selname").value；
                var transaction=db.transaction([tableName],"readwrite");
                transaction.oncomplete=function(event){
                    console.log("事务处理完成");
                };
                transaction.onerror=function(event){
                    console.dir(event);
                };
                var objectStore=transaction.objectStore(tableName);
                var boundKeyRange=IDBKeyRange.only(curName);//生成一个表示范围的Range对象---IDBKeyRange,有4个方法，only\lowerBound\upperBound\bound
                objectStore.index("name").openCursor(boundKeyRange).onsuccess=function(event){
                    //从indexedDb中找到name
                    var cursor=event.target.result;
                    if(!cursor){
                        return;
                    }
                    var rowData=cursor.value;
                    console.log(rowData);
                    document.getElementById(‘content‘).innerHTML="";
                    render({key:cursor.value.id,name:cursor.value["name"],phone:cursor.value["phone"],address:cursor.value["address"]});
                    cursor.continue();
                };

            });
            //删除数据库
            document.querySelector("#deleteDB").addEventListener("click",function(){
                //使用deleteDatabase()
                var deleteDB=indexedDB.deleteDatabase(dbName);
                var content=document.querySelector("#content");
                while(content.firstChild){
                    content.removeChild(content.firstChild);
                }
                deleteDB.onsuccess=function(event){
                    console.log("删除成功");
                };
                deleteDB.onerror=function(event){
                    console.dir(event.target);
                };
            });

            //渲染
            function render(opt){
                var child_node = document.createElement("div");
                var child_node_child1 = document.createElement("div");
                var child_node_child2 = document.createElement("div");
                var child_node_child3 = document.createElement("div");
                var child_node_child4 = document.createElement("div");
                child_node_child1.setAttribute("class","table_child");
                child_node_child2.setAttribute("class","table_child");
                child_node_child3.setAttribute("class","table_child");
                child_node_child4.setAttribute("class","table_child");
                child_node_child1.setAttribute("style","float:left");
                child_node_child2.setAttribute("style","float:left");
                child_node_child3.setAttribute("style","float:left");
                child_node_child4.setAttribute("style","float:left");
                child_node_child1.innerHTML = name;
                child_node_child2.innerHTML = opt.phone;
                child_node_child3.innerHTML = opt.address;
                child_node_child4.innerHTML = "<input type=‘button‘ value=‘删除‘>"
                child_node.appendChild(child_node_child1);
                child_node.appendChild(child_node_child2);
                child_node.appendChild(child_node_child3);
                child_node.appendChild(child_node_child4);
                child_node.setAttribute("class","table_tr");
                child_node.setAttribute("id",opt.key);
                var content = document.getElementById(‘content‘);
                content.appendChild(child_node)

            }

        }
    </script>

    </body>
    </html>

离线缓存——application Cache

何为离线缓存

它是能让web应用在离线的情况下继续使用，通过一个叫manifest的文件指明需要缓存的资源；你可以通过navigator.online检测是否在线；

原理

如图：

解释：

（1）用户通过浏览器（browser）去访问应用，首先检测浏览器是否有一个叫做“App cache”的东西存在，如果存在，则从中检索出app cache所要缓存的list,然后把资源（缓存在浏览器中）拉取出来，返回给用户；

（2）在访问的同时，会检查server上一个叫做manifest的文件，如果该文件有更新，就把manifest指定的文件从server端重新拉取一次，然后把这些缓存在浏览器中，并更新相应的app cache文件；如果manifest这个文件没有更新，那么就啥也不做。

从上图，我们总结2点：

• 缓存机制的改变，会更新app cache.但是，用户访问，会返回上一次的结果。这样一来，会有一个麻烦，即如果你的业务发生更改，你就需要去更新一次manifest。

注意：更改完，第一次是不生效的，只有第二次刷新才会生效；

• 如果有一个文件要更新，你就要去更新manifest,而更新manifest文件，它会把server上的文件全部重新拉取一次，而非只是拉取你需要更改的那个文件，这就会造成损耗；

浏览器支持情况

safari on ios 3.2+\android 1,5+\window phone 9+

应用

例子：cache.appcache

CACHE MANIFEST

    #version 1.0

    CACHE:

    #需要缓存的文件
    /css/a.css
    /js/a/js
    /images/a.png

    NETWORK:

    #每次重新拉取的文件

    *

    FALLBACK

    #离线状况下代替的文件

    /404.html

在页面上引入manifest文件:

<html manifest="cache.appcache">

在服务器添加mime-type text/cache-manifest

如果在服务器上添加：

找到你的xampp/apache/conf目录,找到mime.types文件，在最后面添加一条记录：

text/cache-manifest appcache （appcache是后缀名，你可以选择其他的）

我们来看一个例子：

<html lang="en" manifest="cache.appcache">
      <head>
        <meat charset="utf-8" />
      </head>
      <body>
         <h1><demo1/h1>

      <script type="text/javascript">
        window.addEventListener(‘load‘,function(e){
        //监听app cache的updateready事件
         window.applicationCache.addEventListener(‘updateready‘,function(e)){

            console.log(window.applicationCache.status);
            if(window.applicatioinCache.status==window.applicationCache.UPDATEREADY){
            //application cache的版本号发生改年
              window.applicationCache.swapCache();
              window.location.reload();
            }else {
              console.log("manifest没有更改");
            }
        },false);
      },false);
      </script>
      </body>

    </html>

注意：

• app cache会自动地将本页当做一个静态页缓存；

• 如果你要更新，请更新server端的manifest文件的版本；

• 如果你不想启用app cache,或者说现在app cache不适合你现在的应用，那么有一个做法：

更改server端上manifest文件的名称，例如cache1.appcache,这个时候再去刷新浏览器，首先，浏览器还是会从app cache缓存中读取缓存，到第二次刷新的时候，浏览器会到server端查找manifest文件，发现这个文件不存在，那么浏览器会走网络从Server上重新拉取文件；

app cache优势：

• 完全离线
• 资源缓存，加载更快
• 降低服务器负载

app cache缺陷：

• 含有manifest属性的当前请求页无论如何都会被缓存；
• 更新需要建立在manifest文件的更新，文件更新后是需要页面再次刷新的，并且在第2次刷新才能获取新资源；
• 更新是全局性的，无法单独更新某个文件；
• 对于链接的参数变化的敏感的，任何一个参数的修改都会被重新缓存，例如：index.html和index.html?v=1会被认为是不同文件，分别缓存；

app cache适用场景

• 单地址页面
• 对实时性要求不要的业务
• 离线web应用

总结

在实际应用中，我们需要根据业务的需要来采取相应的缓存措施，如上所述，html5的几种缓存都有各自的优缺点和适用场景，有时我们也需要组合使用。

关于HTML5缓存我们就介绍到这里。

参考

HTML5之IndexedDB使用详解