افزایش کارایی برنامه‌های وب با Caching

مقدمه

در عصر اپلیکیشن‌های سریع و واکنش‌گرا، سرعت و عملکرد نقش کلیدی در موفقیت یک وب‌سایت یا وب‌اپلیکیشن ایفا می‌کند. یکی از ساده‌ترین و موثرترین راه‌ها برای دستیابی به عملکرد بهتر استفاده از Caching است. در این مقاله به بررسی انواع کش، کاربردها و نحوه پیاده‌سازی آن در برنامه‌های وب می‌پردازیم.

Caching چیست؟

Caching یا ذخیره‌سازی موقت، فرآیندی است که در آن داده‌های پرکاربرد به صورت موقت در مکانی سریع‌تر ذخیره می‌شوند تا در مراجعه‌های بعدی، بدون نیاز به محاسبه یا دریافت مجدد، از آن‌ها استفاده شود.

مزایای استفاده از Caching

کاهش بازدیدهای تکراری به پایگاه داده یا API
افزایش سرعت بارگیری صفحات
کاهش هزینه پردازشی سرور
افزایش مقیاس‌پذیری اپلیکیشن

انواع Caching در برنامه‌های وب

در برنامه‌های وب، کش در لایه‌های مختلفی قابل پیاده‌سازی است که در ادامه به بررسی هر یک می‌پردازیم.

1. کش سمت کلاینت (Client-side Caching)

در این روش، داده‌ها در مرورگر کاربر ذخیره می‌شوند. شامل مواردی مانند:

HTTP Cache: هدرهایی مانند Cache-Control، ETag و Expires
Service Worker: برای کش آفلاین در Progressive Web Apps
LocalStorage/SessionStorage: ذخیره داده‌های کوچک و کم‌حجم

// ذخیره داده در LocalStorage
localStorage.setItem(❝token❝, ❝123abc❝);

// بازیابی داده
const token = localStorage.getItem(❝token❝);

2. کش سمت سرور (Server-side Caching)

در این نوع، سرور با ذخیره نتایج پردازش، از تکرار آن جلوگیری می‌کند. رایج‌ترین نوع آن‌ها:

Output Caching: ذخیره HTML تولید شده توسط سرور
Data Caching: ذخیره داده‌های تکراری از پایگاه داده

برای مثال، در ASP.NET Core می‌توان با استفاده از IMemoryCache دیتایی را کش کرد:

public class HomeController : Controller
{
    private readonly IMemoryCache _cache;

    public HomeController(IMemoryCache memoryCache)
    {
        _cache = memoryCache;
    }

    public IActionResult Index()
    {
        var key = ❝product_list❝;
        if(!_cache.TryGetValue(key, out List<Product> products))
        {
            products = LoadProductsFromDb();
            _cache.Set(key, products, TimeSpan.FromMinutes(30));
        }
        return View(products);
    }
}

3. کش بین فرآیندها (Distributed Caching)

برای اپلیکیشن‌های مقیاس‌پذیر که روی چند سرور اجرا می‌شوند، استفاده از کش توزیع‌شده مثل Redis یا Memcached ضروری است.

تکنیک‌های موثر در پیاده‌سازی Caching

استفاده از استراتژی Cache-aside: یعنی ابتدا کش را بررسی کرده و در صورت نبودن، از منبع اصلی بازیابی و در کش ذخیره کنید.
انقضا (expiration) و بی‌اعتباری (invalidation) مناسب داده‌ها
سازگاری با CDNها برای کش فایل‌های استاتیک

HTTP Caching و کاربرد آن در مرورگر

HTTP Caching با استفاده از هدرهای مختلف، نحوه کش شدن منابع در مرورگر را کنترل می‌کند:

Cache-Control: public, max-age=31536000
ETag: "abc123"
Last-Modified

ابزارها و کتابخانه‌های مفید برای Caching

Redis (.NET, Node.js, Python,...)
MemoryCache در ASP.NET Core
SWR و React Query در React
Workbox برای PWA و Service Worker

نکات امنیتی در استفاده از Caching

برخی داده‌ها باید هرگز کش نشوند. برای مثال، پاسخ‌هایی که شامل توکن‌های احراز هویت هستند. تنظیم هدر مناسب Cache-Control: no-store برای این موارد الزامی است.

جمع‌بندی

Caching راه‌حلی موثر و رایج برای بهبود کارایی برنامه‌های وب است. با انتخاب لایه مناسب برای کش کردن داده، استفاده از استانداردهای HTTP و ابزارهای مناسب، می‌توانید اپلیکیشن‌های سریع‌تر و کارآمدتری ارائه دهید.

برای یادگیری بیشتر، با دوره بهینه‌سازی عملکرد در ASP.NET Core در Devtube.ir همراه باشید.

بهینه سازی عملکرد برنامه‌های وب با هوش مصنوعی و کش

افزایش کارایی برنامه‌های وب با استفاده از تکنیک‌های Caching