بهبود کارایی برنامه‌های وب با Caching

مقدمه

در دنیای امروزی، سرعت بارگذاری برنامه‌های وب به عنوان یکی از فاکتورهای اصلی در تجربه کاربری شناخته می‌شود. یکی از روش‌های مؤثر برای افزایش سرعت، استفاده از تکنیک Caching است. cache کردن اطلاعات یعنی ذخیره‌سازی موقت داده‌ها برای استفاده مجدد، بدون نیاز به بارگذاری مکرر از منبع اصلی.

انواع Cache در برنامه‌های وب

در برنامه‌های وب، caching می‌تواند در لایه‌های مختلفی انجام شود. هر کدام از این روش‌ها نقش مهمی در بهبود عملکرد دارند.

۱. Cache سمت کلاینت

ذخیره اطلاعات در مرورگر کاربران امکان دسترسی سریع‌تر به داده‌ها را فراهم می‌سازد.

HTTP Caching: استفاده از هدرهایی مانند Cache-Control، ETag و Expires
LocalStorage / SessionStorage: ذخیره‌سازی داده‌ها در حافظه مرورگر
Service Workers: امکان کنترل کامل درخواست‌ها و پاسخ‌ها برای ساخت برنامه‌های PWA

۲. Cache سمت سرور

اطلاعات در سمت سرور ذخیره می‌شوند تا از پردازش مجدد داده‌ها جلوگیری شود.

Memory Cache: استفاده از Redis یا Memcached برای ذخیره موقت دیتای بازدید شده
Output Caching: ذخیره HTML تولیدشده توسط برنامه برای پاسخگویی سریع‌تر
Database Query Caching: کاهش کوئری‌های تکراری در بانک اطلاعاتی

HTTP Caching چیست؟

مرورگرها از پروتکل HTTP برای بارگیری منابع استفاده می‌کنند. با تعریف صحیح هدرها، می‌توان کنترل کرد که چه اطلاعاتی چه مدت در حافظه بمانند.

Cache-Control: public, max-age=86400
ETag: ❝xyz123❞
Expires: Sun, 08 Sep 2024 12:00:00 GMT

مثال بالا به مرورگر اعلام می‌کند که فایل تا ۲۴ ساعت آینده معتبر است، و می‌تواند بدون درخواست مجدد آن را نمایش دهد.

استفاده از Service Worker برای Cache

Service Worker به ما اجازه می‌دهد تا کامل‌ترین کنترل را روی caching سمت کلاینت داشته باشیم.

self.addEventListener(❝install❞, event => {
  event.waitUntil(
    caches.open(❝app-cache❞).then(cache => {
      return cache.addAll([❝/index.html❞, ❝/style.css❞, ❝/app.js❞]);
    })
  );
});

در مثال بالا، هنگام نصب Service Worker، فایل‌های مشخص‌شده در cache ذخیره می‌شوند.

Cache در ASP.NET Core

در برنامه‌های ASP.NET Core، روش‌های مختلفی برای پیاده‌سازی cache وجود دارد:

MemoryCache:

services.AddMemoryCache();

public class HomeController : Controller
{
    private readonly IMemoryCache _cache;

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

    public IActionResult Index()
    {
        if (!_cache.TryGetValue(❝myData❞, out string data))
        {
            data = ❝This is cached content❞;
            _cache.Set(❝myData❞, data, TimeSpan.FromMinutes(5));
        }
        return Content(data);
    }
}

بهترین روش‌ها برای پیاده‌سازی Cache

تنظیم درست TTL (زمان انقضاء)
درنظر گرفتن استراتژی پاک‌سازی (Eviction)
بررسی اعتبار داده‌ها قبل از نمایش مجدد
پروفایل و مانیتورینگ برای تحلیل کارایی

مزایای Caching

کاهش بار روی سرور
تجربه سریع‌تر برای کاربران
صرفه‌جویی در منابع شبکه
استقلال نسبی در حالت آفلاین (برای PWA)

محدودیت‌ها و چالش‌ها

استفاده نادرست از cache نیز ممکن است مشکلاتی ایجاد کند:

مشاهده اطلاعات قدیمی توسط کاربر
پیچیدگی در مدیریت اعتبار داده
نقص‌های امنیتی هنگام اشتراک منابع عمومی

جمع‌بندی

Caching یک تکنیک قدرتمند برای بهبود عملکرد برنامه‌های وب است اما نیازمند طراحی درست و آگاهی از نیازهای پروژه است. با شناخت صحیح از انواع کش و ابزارهای موجود مثل HTTP Headers، Service Workers و حافظه موقت سرور، می‌توانید تجربه‌ای سریع‌تر و بهتر را برای کاربران فراهم کنید.

برای یادگیری کامل تکنیک‌های بهینه‌سازی و عملکرد، پیشنهاد می‌کنیم دوره بهینه‌سازی عملکرد در ASP.NET Core را در سایت Devtube.ir مشاهده کنید.

تصویری از مفاهیم cache در بهبود کارایی وب

راهنمای جامع بهبود کارایی برنامه‌های وب با استفاده از Caching