افزایش عملکرد برنامه‌های وب با استفاده از تکنیک‌ های Caching

مقدمه

افزایش عملکرد در برنامه‌های وب یکی از دغدغه‌های اصلی توسعه‌دهندگان است. یکی از مؤثرترین روش‌ها برای رسیدن به این هدف، استفاده از تکنیک‌های Caching یا ذخیره‌سازی موقت است. در این مقاله، به بررسی انواع روش‌های کش و نحوه پیاده‌سازی آن‌ها می‌پردازیم.

چرا Caching اهمیت دارد؟

Caching به فرایند ذخیره اطلاعاتی اطلاق می‌شود که ممکن است مجدداً مورد استفاده قرار گیرد. بدین ترتیب، از درخواست مجدد به سرور یا پایگاه‌داده جلوگیری می‌شود که موجب:

• افزایش سرعت بارگذاری صفحات
• کاهش مصرف منابع سرور
• افزایش رضایت کاربران
• کاهش تأخیر در پاسخ‌دهی

انواع Caching در برنامه‌های وب

۱. کش مرورگر (Browser Cache)

مرورگرها می‌توانند فایل‌هایی مانند تصاویر، فایل‌های CSS و JS را برای استفاده‌های بعدی ذخیره کنند.

با استفاده از هدرهای HTTP مانند ❝Cache-Control❝ یا ❝Expires❝ می‌توان به مرورگر اعلام کرد چه منابعی را ذخیره و تا چه زمانی نگه دارد.

Cache-Control: public, max-age=31536000

۲. کش سمت سرور (Server-side Cache)

در برخی از فریم‌ورک‌های بک‌اند مانند ASP.NET Core یا Node.js می‌توان بخش‌هایی از پاسخ یا خروجی را ذخیره کرد تا در درخواست‌های بعدی مستقیماً ارائه شوند.

مثال در ASP.NET Core:

// فعال‌سازی کش داخل متد کنترلر
[ResponseCache(Duration = 60, Location = ResponseCacheLocation.Client)]
public IActionResult Index()
{
    return View();
}

۳. کش روی CDN

شبکه‌های توزیع محتوا (CDN) فایل‌های استاتیک مانند تصاویر و فایل‌های JS/CSS را در نقاط مختلفی از جهان ذخیره می‌کنند تا از نزدیک‌ترین موقعیت مکانی برای کاربر بارگذاری شوند. Cloudflare، Akamai و Azure CDN از ابزارهای معروف در این حوزه هستند.

۴. کش داده در سرور

برخی از داده‌ها که از دیتابیس دریافت می‌شوند، می‌توانند با استفاده از ابزارهایی مانند Redis یا Memcached در حافظه ذخیره شوند و در درخواست‌های بعدی مورد استفاده قرار گیرند.

// مثالی در .NET برای ذخیره داده در حافظه
var data = memoryCache.GetOrCreate("key", entry => {
    entry.AbsoluteExpirationRelativeToNow = TimeSpan.FromMinutes(10);
    return dbContext.Products.ToList();
});

استراتژی‌های Caching

• Cache Aside: برنامه بررسی می‌کند که آیا داده در کش وجود دارد یا خیر؛ در صورت نبود، آن را از دیتابیس می‌گیرد و در کش قرار می‌دهد.
• Write Through: داده وقتی به دیتابیس نوشته می‌شود، همزمان در کش نیز به‌روز می‌شود.
• Read Through: برنامه مستقیماً از کش درخواست داده می‌کند و اگر موجود نبود، کش خودش از دیتابیس آن را می‌آورد.

چالش‌های Caching

اگرچه کش کردن عملکرد را بهبود می‌دهد، اما با چالش‌هایی هم همراه است:

• پایین آمدن هماهنگی بین داده‌ها (در صورت به‌روز نبودن کش)
• استفاده زیاد از حافظه
• پیچیدگی در پاک‌سازی کش (Cache Invalidation)

بهترین روش‌ها (Best Practices)

• استفاده از TTL (Time To Live) جهت تعیین عمر کش
• عدم کش کردن داده‌های حساس
• کش کردن نتایج کوئری‌های پرمصرف
• استفاده ترکیبی از کش سمت کلاینت، سرور و CDN

جمع‌بندی

Caching یک ابزار قدرتمند برای بهینه‌سازی عملکرد برنامه‌های وب است. با پیاده‌سازی اصولی آن می‌توان تأخیر بارگذاری صفحات را کاهش و تجربه کاربری را بهبود داد. برای مطالعه بیشتر، می‌توانید به دوره‌های مرتبط در وب‌سایت Devtube.ir مراجعه کنید.