بهبود عملکرد برنامه‌های وب با استفاده از Caching

مقدمه

در دنیای توسعه وب، سرعت اجرای صفحات و تحویل داده‌ها نقش مهمی در تجربه کاربری ایفا می‌کند. یکی از تکنیک‌هایی که با استفاده از آن می‌توان سرعت و کارایی برنامه‌های وب را افزایش داد، استفاده از Caching است. در این مقاله با مفهوم کش، انواع آن، مزایا و نحوه پیاده‌سازی در برنامه‌های وب آشنا خواهید شد.

کش یا Caching چیست؟

کش فرآیندی است برای ذخیره‌سازی موقتی داده‌هایی که تکراراً مورد نیاز هستند. به جای خواندن این داده‌ها هر بار از پایگاه‌داده یا سرور، می‌توان آن‌ها را در فضای حافظه ذخیره کرد تا با سرعت بالا و بدون بار اضافی روی سرور، بازیابی شوند.

مزایای استفاده از Caching

• کاهش بار روی سرور و پایگاه‌داده
• افزایش سرعت بارگذاری صفحات
• کاهش زمان پاسخ‌دهی (Response Time)
• صرفه‌جویی در پهنای باند
• افزایش مقیاس‌پذیری برنامه

انواع کش در برنامه‌های وب

۱. کش سمت کلاینت (Client-side Caching)

در این روش، داده‌ها (مانند فایل‌های CSS، JavaScript، تصاویر و ...) در مرورگر کاربر ذخیره می‌شوند. مرورگر برای دفعات بعدی، به جای درخواست مجدد از سرور، این فایل‌ها را از حافظه محلی (Cache) بارگذاری می‌کند.

۲. کش سمت سرور (Server-side Caching)

در این روش، داده‌ها یا خروجی صفحات HTML در حافظه سرور ذخیره می‌شود. این نوع کش به چند شکل انجام می‌شود:

• Output Caching: خروجی کامل پاسخ HTML در حافظه ذخیره می‌شود.
• Partial Caching: فقط بخشی از صفحه (مثلاً یک ویجت یا کامپوننت) کش می‌شود.
• Data Caching: داده‌های بازیابی‌شده از پایگاه‌داده در حافظه کش ذخیره می‌شوند.

۳. کش‌های توزیع‌شده (Distributed Caching)

در برنامه‌های بزرگ و مقیاس‌پذیر، استفاده از سیستم‌های کش توزیع‌شده مانند Redis یا Memcached متداول است. این کش‌ها برخلاف حافظه محلی، درون شبکه یا کلاستر قرار دارند و امکان اشتراک‌گذاری داده‌ها میان چند سرور وب را فراهم می‌کنند.

ابزارها و تکنولوژی‌های محبوب برای Caching

• MemoryCache: قابلیت کش داخلی در فریم‌ورک‌هایی مانند ASP.NET Core
• Redis: پایگاه‌داده کش کلید/مقدار بسیار سریع و مقیاس‌پذیر
• Memcached: کش سبک و سریع برای ذخیره‌سازی داده‌ها در حافظه
• Service Workers: تکنولوژی برای پیاده‌سازی کش سمت کلاینت در برنامه‌های PWA

مثال پیاده‌سازی کش در ASP.NET Core

public class ProductService
{
    private readonly IMemoryCache _cache;

    public ProductService(IMemoryCache cache)
    {
        _cache = cache;
    }

    public Product GetProductById(int id)
    {
        return _cache.GetOrCreate($❝product_{id}❝, entry => {
            entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromMinutes(5);
            return GetProductFromDatabase(id);
        });
    }
}

بررسی Headerهای Cache در سمت کلاینت

در تنظیمات مربوط به HTTP Headers می‌توان کنترل کرد که فایل‌ها تا چه زمانی در مرورگر کش شوند. مثلاً:

Cache-Control: public, max-age=31536000
ETag: ❝abc123❝

Headerهایی مانند ETag و Last-Modified نیز برای اعتبارسنجی کش و جلوگیری از درخواست‌های غیرضروری استفاده می‌شوند.

نکات و بهترین روش‌ها در استفاده از Caching

• محتوای کش‌شده باید داده‌های کمتر دینامیک یا تغییریابنده باشد.
• مدیریت زمان اعتبار (Expiration Time) بسیار حیاتی است.
• همیشه سازوکاری برای بی‌اعتبارسازی کش فراهم کنید.
• در کش توزیع‌شده، از کلیدهای منحصربه‌فرد (مانند نام و پارامتر یکتا) استفاده کنید.

جمع‌بندی

استفاده مناسب از Caching در برنامه‌های وب تأثیر قابل‌توجهی در افزایش سرعت، کاهش مصرف منابع و بهبود تجربه کاربری دارد. با شناخت انواع کش و ابزارهای موجود مانند MemoryCache و Redis می‌توان برنامه‌ای سریع، پایدار و مقیاس‌پذیر طراحی کرد.

برای آشنایی بیشتر با نحوه بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های وب، می‌توانید از دوره جامع بهینه‌سازی عملکرد در وب در Devtube.ir استفاده کنید.