详解如何使用ETag和条件标头进行缓存

藏色散人

发布时间：2021-07-14 15:09:24

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laravel api 性能优化：使用 etag 和条件标头进行缓存

当写一个前后端分离的应用时，你必须得开始考虑前端客户端会给API提交什么样的请求，从后端再次获取数据，即使你只想要验证前端缓存是否能对添加的数据实时更新。根据以上的需求，你可以使用 ETag 头和 conditional requests。

在这篇博文中，我会简单的概括一下 ETag, If-None-Match 和 If-Match 头是做什么的，然后再看看我是如何将这些应用到我们的package中的，这个软件包可以快速的将它实施到您的应用程序中。

是什么

让我们从这一切的核心内容开始，那就是 ETag 头。该头文件是表示其所在的确切状态下的响应主体的值。在很多情况下 ETag 的值将是内容的 hash 值，因为这是最容易生成和保证响应数据唯一性标识符的方法。

为了保证 ETag 头可用，我们必须使用条件请求。我们需要设置的第一个条件是 If-None-Match 头，这是一个用于 GET 的请求头。在后端接收到这个头之后，需要将它和当前的内容进行比较。如果值匹配的话，将只返回 304 状态码，和获取实体资源比较起来，响应结果的数据本身是很小的。这一切实施起来是非常简单的：如果你的第一个获取资源的 GET 请求返回了一个 ETag 数据，你的浏览器会自动的为接下来的资源的请求配置 If-None-Match 头。

这意味着，如果您的后端简单实现了 etag 和 if-none-match，则可以减少从您的API传输到前端的数据量。

第二个请求条件使用的是 if-match 头。这被用来阻止 mid-air collisions 。通俗的说，如果我们想要在后端更新数据，但是我们的前端数据已经过时，后端的更新应该被终止，而且前端也应该有提醒。这和 if-none-match 的工作方式很类似。在获取到包含 ETag 值的资源之后，你可以提交一个 PATCH 请求并且设置一个和你之前接收到的 ETag 值相等的 If-Match 值。然后，后端将检查服务端当前可用的资源的 etag 值是否与您发送的资源相匹配。如果匹配，将允许您的更新。如果没有匹配，将返回412状态码，让前端知道条件不匹配。

如何使用

如果你想要在 laravel 项目中使用这个条件请求插件包的话，你可以使用以下命令来安装:

$ composer require werk365/etagconditionals

然后在你的路由中添加 etag 中间件之后就可以使用了。如果你想研究中间件的工作原理，或者想要不通过我们的插件包来实现这个功能的话，请接着往下读！

SetEtag 中间件

正如您可能已经猜到的那样，我们可以通过中间件来很简单的实现这一功能。 Laravel 实际上已经为我们提供了一个 SetCacheHeaders 中间件来设置 ETag 头，但是它不支持 HEAD 请求。 SetEtag 中间件的内容看起来是这样的：

    public function handle(Request $request, Closure $next)
    {
        // Handle request
        $method = $request->getMethod();

        // Support using HEAD method for checking If-None-Match
        if ($request->isMethod('HEAD')) {
            $request->setMethod('GET');
        }

        //Handle response
        $response = $next($request);

        // Setting etag
        $etag = md5($response->getContent());
        $response->setEtag($etag);

        $request->setMethod($method);

        return $response;
    }

我们首先要做的事情是获取请求的方法，以防我们想要修改它。然后，当我们在处理 HEAD 请求的时候，我们把它修改为 GET 请求，以确保请求的内容已经被加载而且可以被加密。在此之后，我们跳转到已经使用 md5() 方法加密后的响应主体内容。在返回响应之前，我们会将加密后的 hash 值作为 ETag 头，并且将原始请求方法设置回原处。

IfNoneMatch 中间件

这是另一个相对简单的方法。让我们先来看看代码：

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    public function handle(Request $request, Closure $next)
    {
        // Handle request
        $method = $request->getMethod();

        // Support using HEAD method for checking If-None-Match
        if ($request->isMethod('HEAD')) {
            $request->setMethod('GET');
        }

        //Handle response
        $response = $next($request);

        $etag = '"'.md5($response->getContent()).'"';
        $noneMatch = $request->getETags();

        if (in_array($etag, $noneMatch)) {
            $response->setNotModified();
        }

        $request->setMethod($method);

        return $response;
    }

这个开头与 SetEtag 中间件相似，将确保我们可以再次处理 HEAD 请求，并根据响应内容生成 hash值。注意这种情况下我们需要将hash值用双引号包裹。双引号包裹 ETag头，然后在setEtag中间件中 setEtag()方法自动包裹hash。有了hash值后，我们可以轻松的与 If-None-Match头进行比较。由于该头可以自动加载无限个hash，并且 getETags()方法会将它们以数组形式返回，所以我们可以核对新生成的值是否存在于数组中。如果确实有匹配，我们可以在响应中使用 setNotModified()设置 304 的状态码。

IfMatch 中间件

处理 If-Match 将稍微复杂一些。这个问题归结于：我们需要找到一种方法，用来获取应该更新的当前版本的内容。这可以用多种方式实现。

你可以使用 HTTP 客户端对相同资源从外部发起 GET 请求
你可以查看当前请求将执行的操作，而不是调用与之等价的 GET 请求（例如，调用控制器上的 show() 方法）
或者你可以通过内部发起一个新的 GET 请求。

在构建这个中间件时，我开始尝试使用第二个选项。出于某种原因，这对我来说似乎是最好的选择。我成功地创建了一个完全可以工作的版本，但我对结果并不满意。为了让它工作，我需要做一些假设，预设一些限制，并做了太多的工作，而我只需要创建一个新的请求就可以了。

当我们要发起一个新的请求来获取当前版本资源的时候，代码是下面这样的：

    public function handle(Request $request, Closure $next)
    {
        // 只有请求方式是 PATCH 并且已经设置了 If-Match 头
        if (! ($request->isMethod('PATCH') && $request->hasHeader('If-Match'))) {
            return $next($request);
        }

        // 对同一个点创建新的 GET 请求,
        // 复制和添加请求头，让中间件能忽略本次请求
        $getRequest = Request::create($request->getRequestUri(), 'GET');
        $getRequest->headers = $request->headers;
        $getRequest->headers->set('X-From-Middleware', 'IfMatch');
        $getResponse = app()->handle($getRequest);

        // Get content from response object and get hashes from content and etag
        $getContent = $getResponse->getContent();
        $getEtag = '"'.md5($getContent).'"';
        $ifMatch = $request->header('If-Match');

        // 比较当前和请求携带的 hash 值
        if ($getEtag !== $ifMatch) {
            return response(null, 412);
        }

        return $next($request);

所有这些中间件都将在请求生命周期开始时运行。首先，我们将过滤掉任何非 PATCH 请求或请求头中没有 If Match 的请求。之后，我们将向同一个端点发出一个新的 GET 请求，并从原来的请求中复制请求头，以便新请求可以通过身份验证中间件和其他约束。

使用这个新请求的响应，我们将再次生成一个哈希，以便与发送的哈希进行比较。如果哈希匹配，请求将被中间件允许通过。如果不匹配，将返回状态代码为 412 的请求响应。

通过使用这三个中间件，你可以在你的 Laravel 应用程序中轻松处理 ETag 和条件请求。

软件包：https://github.com/365Werk/etagconditionals