介紹

最近，大眾對于REST風(fēng)格應(yīng)用架構(gòu)表現(xiàn)出強(qiáng)烈興趣，這表明Web的優(yōu)雅設(shè)計開始受到人們的注意。現(xiàn)在，我們逐漸理解了“3W架構(gòu)（Architecture of the World Wide Web）”內(nèi)在所蘊(yùn)含的可伸縮性和彈性，并進(jìn)一步探索運(yùn)用其范式的方法。本文中，我們將探究一個可被Web開發(fā)者利用的、鮮為人知的工具，不引人注意的“ETag響應(yīng)頭（ETag Response Header）”，以及如何將它集成進(jìn)基于Spring和Hibernate的動態(tài)Web應(yīng)用，以提升應(yīng)用程序性能和可伸縮性。

我們將要使用的Spring框架應(yīng)用是基于“寵物診所（petclinic）”的。下載文件中包含了關(guān)于如何增加必要的配置及源碼的說明，你可以自己嘗試。

什么是“ETag”？

HTTP協(xié)議規(guī)格說明定義ETag為“被請求變量的實(shí)體值” （參見 http://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616-sec14.html —— 章節(jié) 14.19）。 另一種說法是，ETag是一個可以與Web資源關(guān)聯(lián)的記號（token）。典型的Web資源可以一個Web頁，但也可能是JSON或XML文檔。服務(wù)器單獨(dú)負(fù)責(zé)判斷記號是什么及其含義，并在HTTP響應(yīng)頭中將其傳送到客戶端。

ETag如何幫助提升性能？

聰明的服務(wù)器開發(fā)者會把ETags和GET請求的“If-None-Match”頭一起使用，這樣可利用客戶端（例如瀏覽器）的緩存。因?yàn)榉?wù)器首先產(chǎn)生ETag，服務(wù)器可在稍后使用它來判斷頁面是否已經(jīng)被修改。本質(zhì)上，客戶端通過將該記號傳回服務(wù)器要求服務(wù)器驗(yàn)證其（客戶端）緩存。

其過程如下：

1. 客戶端請求一個頁面（A）。
2. 服務(wù)器返回頁面A，并在給A加上一個ETag。
3. 客戶端展現(xiàn)該頁面，并將頁面連同ETag一起緩存。
4. 客戶再次請求頁面A，并將上次請求時服務(wù)器返回的ETag一起傳遞給服務(wù)器。
5. 服務(wù)器檢查該ETag，并判斷出該頁面自上次客戶端請求之后還未被修改，直接返回響應(yīng)304（未修改——Not Modified）和一個空的響應(yīng)體。

本文的其余部分將展示在基于Spring框架的Web應(yīng)用中利用ETag的兩種方法，該應(yīng)用使用Spring MVC。首先我們將使用Servlet 2.3 Filter，利用展現(xiàn)視圖（rendered view）的MD5校驗(yàn)和（checksum）以實(shí)現(xiàn)生成ETag的方法（一個“淺顯的”ETag實(shí)現(xiàn)）。 第二種方法使用更為復(fù)雜的方法追蹤view中所使用的model，以確定ETag有效性（一個“深入的”ETag實(shí)現(xiàn)）。盡管我們使用的是Spring MVC，但該技術(shù)可以應(yīng)用于任何MVC風(fēng)格的Web框架。

在我們繼續(xù)之前，強(qiáng)調(diào)一下這里所展現(xiàn)的是提升動態(tài)產(chǎn)生頁面性能的技術(shù)。已有的優(yōu)化技術(shù)也應(yīng)作為整體優(yōu)化和應(yīng)用性能特性調(diào)整分析的一部分來考慮。（見下）。

自頂向下的Web緩存

本文主要涉及對動態(tài)生成頁面使用HTTP緩存技術(shù)。當(dāng)考慮提升Web應(yīng)用的性能的時候，應(yīng)采取一個整體的、自頂向下的方法。為了這一目的，理解HTTP請求經(jīng)過的各層是很重要的，應(yīng)用哪些適當(dāng)?shù)募夹g(shù)取決于你所關(guān)注的熱點(diǎn)。例如：

• 將Apache作為Servlet容器的前端，來處理如圖片和javascript腳本這樣的靜態(tài)文件，而且還可以使用FileETag指令創(chuàng)建ETag響應(yīng)頭。
• 使用針對javascript文件的優(yōu)化技術(shù)，如將多個文件合并到一個文件中以及壓縮空格。
• 利用GZip和緩存控制頭（Cache-Control headers）。
• 為確定你的Spring框架應(yīng)用的痛處所在，可以考慮使用 JamonPerformanceMonitorInterceptor。
• 確信你充分利用ORM工具的緩存機(jī)制，因此對象不需要從數(shù)據(jù)庫中頻繁的再生?；〞r間確定如何讓查詢緩存為你工作是值得的。
• 確保你最小化數(shù)據(jù)庫中獲取的數(shù)據(jù)量，尤其是大的列表。如果每個頁面只請求大列表的一個小子集，那么大列表的數(shù)據(jù)應(yīng)由其中某個頁面一次獲得。
• 使放入到HTTP session中的數(shù)據(jù)量最小。這樣內(nèi)存得到釋放，而且當(dāng)將應(yīng)用集群的時候也會有所幫助。
• 使用數(shù)據(jù)庫明細(xì)（database profiling）工具來查看在查詢的時候使用了什么索引，在更新的時候整個表沒有被上鎖。

當(dāng)然，應(yīng)用性能優(yōu)化的至理名言是：兩次測量，一次剪裁（measure twice, cut once）。哦，等等，這是對木工而言的！沒錯，但是它在這里也很適用！

ETag Filter內(nèi)容體

我們要考慮的第一種方法是創(chuàng)建一個Servlet Filter，它將基于頁面（MVC中的“View”）的內(nèi)容產(chǎn)生其ETag 記號。乍一看，使用這種方法所獲得的任何性能提升看起來都是違反直覺的。我們?nèi)匀徊坏貌划a(chǎn)生頁面，而且還增加了產(chǎn)生記號的計算時間。然而，這里的想法是減少帶寬使用。在大的響應(yīng)時間情形下，如你的主機(jī)和客戶端分布在這個星球的兩端，這很大程度上是有益的。我曾見過東京辦公室使用紐約服務(wù)器上托管的應(yīng)用，其響應(yīng)時間達(dá)到了 350 ms。隨著并發(fā)用戶數(shù)的增長，這將變成巨大的瓶頸。

代碼

我們用來產(chǎn)生記號的技術(shù)是基于從頁面內(nèi)容計算MD5哈希值。這通過在響應(yīng)之上創(chuàng)建一個包裝器來實(shí)現(xiàn)。該包裝器使用字節(jié)數(shù)組來保存所產(chǎn)生的內(nèi)容，在filter鏈處理完成之后我們利用數(shù)組的MD5哈希值計算記號。

doFilter方法的實(shí)現(xiàn)如下所示。
public void doFilter(ServletRequest req, ServletResponse res, FilterChain chain) throws IOException,
ServletException {
HttpServletRequest servletRequest = (HttpServletRequest) req;
HttpServletResponse servletResponse = (HttpServletResponse) res;

  ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
ETagResponseWrapper wrappedResponse = new ETagResponseWrapper(servletResponse, baos);
chain.doFilter(servletRequest, wrappedResponse);

  byte[] bytes = baos.toByteArray();

  String token = '"' + ETagComputeUtils.getMd5Digest(bytes) + '"';
servletResponse.setHeader("ETag", token); // always store the ETag in the header

  String previousToken = servletRequest.getHeader("If-None-Match");
if (previousToken != null && previousToken.equals(token)) { // compare previous token with current one
logger.debug("ETag match: returning 304 Not Modified");
servletResponse.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
// use the same date we sent when we created the ETag the first time through
servletResponse.setHeader("Last-Modified", servletRequest.getHeader("If-Modified-Since"));
} else  { // first time through - set last modified time to now
Calendar cal = Calendar.getInstance();
cal.set(Calendar.MILLISECOND, 0);
Date lastModified = cal.getTime();
servletResponse.setDateHeader("Last-Modified", lastModified.getTime());

  logger.debug("Writing body content");
servletResponse.setContentLength(bytes.length);
ServletOutputStream sos = servletResponse.getOutputStream();
sos.write(bytes);
sos.flush();
sos.close();
}
}

最新評論