细说ASP.NET Core静态文件的缓存方式

一、前言

　　我们在优化Web服务的时候，对于静态的资源文件，通常都是通过客户端缓存、服务器缓存、CDN缓存，这三种方式来缓解客户端对于Web服务器的连接请求压力的。

　　本文指在这三个方面，在ASP.NET Core中静态文件的实现过程和使用方法进行阐述。当然也可以考虑使用反向代理的方式(例如IIS或Nginx)，这些不是本文讨论的内容。

　　本文重点展示如何通过StaticFileMiddleware中间件，提高网站的性能。虽然这不是唯一缓存文件的方式，我们还可以通过ResponseCacheAttribute特性为ASP.NET Core Mvc的Controller和Action进行缓存的设置。

二、StaticFileMiddleware

　　1.文件服务与默认缓存规则

　　当创建一个ASP.NET Core的项目时，查看Startup.Configure方法，就会看到默认模板生成的添加StaticFileMiddleware中间件的方法。

public void Configure(IApplicationBuilder app)  
{
    // looging and exception handler removed for clarity

    app.UseStaticFiles();

    app.UseMvc(routes =>
    {
        routes.MapRoute(
            name: "default",
            template: "{controller=Home}/{action=Index}/{id?}");
    });
}

　　这样就使你的应用程序能够处理，程序目录下wwwroot目录的静态文件内容。在我们添加文件缓存之前，我们先要看一下StaticFileMiddleware默认的策略是怎么样的。当第一次加载程序时，浏览器将打开页面并下载所有的资源连接。假如页面没有错误返回都是正确那么就是返回文件数据和Http Status为200 -OK的状态。

　然后我们看下这个Http请求对应的Response Header，这里会包含ETag和Last-Modified两个值。HTTP内容如下：

HTTP/1.1 200 OK  
Date: Sat, 15 Oct 2016 14:15:52 GMT  
Content-Type: image/svg+xml  
Last-Modified: Sat, 15 Oct 2016 13:43:34 GMT  
Accept-Ranges: bytes  
ETag: "1d226ea1f827703"  
Server: Kestrel  

如果再次请求这个地址的话，浏览器将发送ETag和Last-Modified的值到服务端，如果两个值没有变化，那么服务端会发送304状态到浏览器，那么浏览器将使用之前的资源而不是重新下载一份。

　　这样就提高了，浏览器的响应性能，因为文件都缓存到了客户端，并且通过304状态，服务端与浏览器的请求流量得以减少。

　　2.设置文件缓存时间

　　当然我们都知道如果要设置某一请求的缓存，只需要设置Header为Cache-Control的值。那么在StaticFileMiddleware中间件中，我们怎么设置这个Header呢？

using Microsoft.Net.Http.Headers;

app.UseStaticFiles(new StaticFileOptions  
{
    OnPrepareResponse = ctx =>
    {
        const int durationInSeconds = 60 * 60 * 24;
        ctx.Context.Response.Headers[HeaderNames.CacheControl] =
            "public,max-age=" + durationInSeconds;
    }
});

　　设置后每一个静态文件的请求都会执行这个方法，包括200和304状态的请求；而且在这个例子里浏览器会自动缓存这些文件24小时，但是在此期间并不会返回404状态。

　　一旦max-age设置的时间过期，浏览器就不会再使用本地缓存，而去直接请求服务器端。这样已经避免了一些额外的请求到服务器端了。如果我们在浏览器与服务器中间使用CDN缓存文件数据的话，这样就算客户端浏览器的缓存过期了，但是请求也不会到我们的服务器上，而是请求到CDN缓存服务器。

　　下面我们看看文件缓存在ASP.NET Core中是如何判断缓存失效的？.NET Core开源的代码为我们提供了了解它的入口【代码 Source Code】。核心代码如下：

_length = _fileInfo.Length;
DateTimeOffset last = _fileInfo.LastModified;  
// Truncate to the second.
_lastModified = new DateTimeOffset(last.Year, last.Month, last.Day, last.Hour, last.Minute, last.Second, last.Offset).ToUniversalTime();
long etagHash = _lastModified.ToFileTime() ^ _length;  
_etag = new EntityTagHeaderValue('\"' + Convert.ToString(etagHash, 16) + '\"'); 

　　服务器端如果检测到文件改变就会返回200状态给浏览器，如果没有变化则返回304状态给浏览器端。

　　不幸的是，一旦我们添加了缓存，浏览器将不再向服务器发出请求。该文件可能已经完全改变或已被完全删除，但如果浏览器不要求，服务器将不能通知浏览器重新发起无缓存的请求！

　　3.为静态文件提供版本号

　　通常我们都使用形如https://localhost/js/site.js?v=1 这样的地址来解决缓存的问题。通过给静态文件生成唯一的版本号，做为QueryString进行请求时，服务器将重新输出文件内容。

　　在ASP.NET Core中Tag Hepers为我们提供了这样的API：

<script src="~/js/site.js" asp-append-version="true"></script> 

这段代码最终在浏览器端会被渲染为如下Html代码：

<script src="/js/site.js?v=Ynfdc1vuMNOWZfqTj4N3SPcebazoGXiIPgtfE-b2TO4"></script> 

如果静态文件发生改变，Tag Helper就是重新计算文件的哈希值，它采用 SHA256的哈希值。当然以前服务器缓存的文件版本也随之失效了。这个asp-append-version Tag Helper可以支持Img、Script和Link元素。

　　ASP.NET Core的源代码我们来看看是怎么计算文件变化的：【源代码 Source Code】 。

 三、ASP.NET Core与CDN？

　　我们在使用CDN时，因为还要进行开发任务，一般我们都要有两套地址，一套是CDN上的文件地址，一套是本地调试开发用的地址。ASP.NET Core中也为我们提供了Tag Helper来解决这样的问题。直接上代码实例吧：

<link rel="stylesheet" href="//ajax.aspnetcdn.com/ajax/bootstrap/3.0.0/css/bootstrap.min.css"
      asp-fallback-href="~/lib/bootstrap/css/bootstrap.min.css"
      asp-fallback-test-class="hidden" 
      asp-fallback-test-property="visibility" 
      asp-fallback-test-value="hidden" />

<script src="//ajax.aspnetcdn.com/ajax/bootstrap/3.0.0/bootstrap.min.js"
        asp-fallback-src="~/lib/bootstrap/js/bootstrap.min.js"
        asp-fallback-test="window.jQuery">
</script>

Tag Helper：asp-fallback-* 解决开发时使用的文件地址问题。 当然它也可以asp-append-version 两个Tag Helper一起使用,这样就实现了，在CDN文件缓存的同步问题。

四、写在最后

新的ASP.NET Core为我们提供了很多现有互联网行业的解决方案，也给.NET开发人员引入了先进思想。