只需4步使用Redis缓存优化Node.js应用

郭煌2023-09-20 14:04

介绍

通过API获取数据时，会向服务器发出网络请求，收到响应数据。但是，此过程可能非常耗时，并且可能会导致程序响应时间变慢。

我们使用缓存来解决这个问题，客户端程序首先向API发送请求，将返回的数据存储在缓存中，之后的请求都从缓存中查找数据，而不是向API发送请求。

在本文中，使用 Redis做为缓存， 在 Node.js 的程序中通过4步实现数据缓存的机制。

第 1 步 --- 设置项目

在此步骤中，我们将安装该项目所需的依赖项并启动 Express 服务器。

首先，为项目创建目录mkdir：

arduino 复制代码 
mkdir app

进入目录：

bash 复制代码 
cd app

初始化项目：

csharp 复制代码 
npm init -y

它将创建package.json包含以下内容的文件：

json 复制代码 
{

    "name": "app",
    "version": "1.0.0",
    "description": "",
    "main": "index.js",
    "scripts": {
        "test": ""
    },
    "keywords": [],
    "author": "",
    "license":"ISC"
}

接下来，使用以下命令安装express，redis，axios库：

npm install express redis axios

完成后，app目录结构如下：

css 复制代码 
app
--node_modules
--package-lock.json
--package.json

创建index.js文件，并输入以下代码：

ini 复制代码 
const express = require("express"); 
const app = express();  
const port = process.env.PORT || 3000;  

app.listen(port, () => { 
    console.log(`App listening on port ${port}`);
});

保存并运行以下命令：

node index.js

输出如下：

步骤 2 --- 通过API获取数据

在刚才的index.js中增加从API获取数据的部分：

javascript 复制代码 
const express = require("express"); 
const app = express();  
const port = process.env.PORT || 3000;  

async function fetchDataFromApi(userId) {
    let apiUrl = 'https://xxxx/api';
    if (characterId) {
        apiUrl = `${apiUrl}/user/${userId}`;
    } else {
        apiUrl = `${apiUrl}/user`;
    }
    
    const apiResponse = await axios.get(apiUrl);
    console.log("发送API请求");
    
    return apiResponse.data;
}

app.get("/user/:id", async (req, res) => {
    try {
        const character = await fetchDataFromApi(req.params.id);
        if (!character.length) {
            throw new Error("请求异常");
        }
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: false,
            data: character,
        });
     } catch (error) {
         console.log(error);
         res.status(404).send("请求异常");
     }
});

app.get("/user", async (req, res) => {
    try {
        const characters = await fetchDataFromApi();
        if (!characters.length) {
            throw new Error("请求异常");
        }
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: false,
            data: characters,
        });
    } catch (error) {
        console.log(error);
        res.status(404).send("请求异常");
    }
});

app.listen(port, () => { 
    console.log(`App listening on port ${port}`);
});

运行 node index.js 启动服务器，之后打开 Postman 发送请求/user, 请求耗时 885 毫秒。为了加快请求速度，我们增加 Redis 缓存。

第 3 步 --- 增加 Redis 缓存

增加缓存，只有初始访问才会从API请求数据，所有后续请求都从缓存中获取数据。

在项目中导入redis模块：

ini 复制代码 
const redis = require ( "redis" );

添加以下代码连接到Redis：

javascript 复制代码 
let redisClient;

(async () => {
  redisClient = redis.createClient();
  redisClient.on("error", (error) => console.error(`Error : ${error}`));
  await redisClient.connect();
})();

使用redisClient.get()从缓存中获取数据。如果数据存在，我们将isCached设置为 true 并分配cachedResult给result，如果cachedResult为空，则我们调用API获取数据，然后使用redisClient.set()设置到缓存中。

ini 复制代码 
const redisKey = "user";  
let results;  
let isCached = false;  

const cachedResult = await redisClient.get(redisKey);  
if (cachedResult) {  
    isCached = true;  
    results = JSON.parse(cachedResult);  
} else {  
    results = await fetchDataFromApi();  
    if (!results.length) {  
        throw new Error("请求异常");  
    }  
    
    await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results));  
}

完整的文件如下：

ini 复制代码 
const express = require("express"); 
const app = express();  
const port = process.env.PORT || 3000;  

let redisClient;

(async () => {
  redisClient = redis.createClient();
  redisClient.on("error", (error) => console.error(`Error : ${error}`));
  await redisClient.connect();
})();

async function fetchDataFromApi(userId) {
    let apiUrl = 'https://xxxx/api';
    if (characterId) {
        apiUrl = `${apiUrl}/user/${userId}`;
    } else {
        apiUrl = `${apiUrl}/user`;
    }
    
    const apiResponse = await axios.get(apiUrl);
    console.log("发送API请求");
    
    return apiResponse.data;
}

app.get("/user/:id", async (req, res) => {
    try {
        const redisKey = `user-${req.params.id}`; 
        
        let results;
        let isCached = false;
        const cachedResult = await redisClient.get(redisKey);
        if (cachedResult) {
            isCached = true;
            results = JSON.parse(cachedResult);
        } else {
            results = await fetchDataFromApi(req.params.id);
            if (!results.length) {
                throw new Error("请求异常");
            }
            
            await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results));
        }
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: isCached,
            data: results,
        });
    } catch (error) {
        console.log(error);
        res.status(404).send("请求异常");
    }
});

app.get("/user", async (req, res) => {
    try {
        const redisKey = "user";
        
        let results;
        let isCached = false;
        const cachedResult = await redisClient.get(redisKey);
        
        if (cachedResult) {
            isCached = true;
            results = JSON.parse(cachedResult);
        } else {
            results = await fetchDataFromApi();
            if (!results.length) {
                throw new Error(请求异常");
            }
            
            await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results));
        }
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: isCached,
            data: results,
        });
    } catch (error) {
        console.log(error);
        res.status(404).send("请求异常");
    }
});

app.listen(port, () => { 
    console.log(`App listening on port ${port}`);
});

保存并运行以下命令：

node index.js

服务启动后，我们通过Postman发送请求，发现第一次请求比较慢，后边的请求速度都变快了，从868毫秒缩短到14毫秒。

到目前为止，我们可以从 API 获取数据，并把数据设置到到缓存中，后续请求从缓存中取数据。 为了防止API端数据变化，但是缓存数据没变的情况，还需要设置缓存有效性。

第 4 步 --- 设置缓存有效性

当缓存数据时，要设置合适的过期时间，具体时间可以根据业务情况决定。 在本文中，将缓存持续时间设置为120秒。

在index.js中增加以下内容：

csharp 复制代码 
await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results), {  
    EX: 120,  
    NX: true,  
});
  • EX：缓存有效时间（单位：秒）。
  • NX：当设置为时true，set()方法只设置 Redis 中不存在的键。

把以上代码添加到API接口中：

javascript 复制代码 
app.get("/user/:id", async (req, res) => {
    try {
        const redisKey = `user-${req.params.id}`; 
        
        results = await fetchDataFromApi(req.params.id);
        if (!results.length) {
            throw new Error("请求异常");
        }
        
        await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results), {  
            EX: 120,  
            NX: true,  
        });
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: isCached,
            data: results,
        });
    } catch (error) {
        console.log(error);
        res.status(404).send("请求异常");
    }
});

app.get("/user", async (req, res) => {
    try {
        const redisKey = "user";
        
        results = await fetchDataFromApi(); 
        if (!results.length) {
            throw new Error("请求异常");
        }
        
        await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results), {  
            EX: 120,  
            NX: true,  
        });
        
        return res.status(200).send({
            fromCache: isCached,
            data: results,
        });
    } catch (error) {
        console.log(error);
        res.status(404).send("请求异常");
    }
});

app.listen(port, () => { 
    console.log(`App listening on port ${port}`);
});

现在创建一个中间件，从缓存中获取数据：

ini 复制代码 
async function cacheData(req, res, next) {
    try {
        const characterId = req.params.id;
        let redisKey = "user";
        
        if (characterId) {
            redisKey = `user-${req.params.id}`;
        }
        
        const cacheResults = await redisClient.get(redisKey);
        if (cacheResults) {
            res.send({
                fromCache: true,
                data: JSON.parse(cacheResults),
            });
        } else {
            next();
        }
    } catch (error) {
        console.error(error);
        res.status(404);
    }
}

把cacheData加入到API调用中

vbnet 复制代码 
app.get("/user/:id", cacheData, async (req, res) => {  
    try {  
        const redisKey = `hogwarts-character-${req.params.id}`;  
        results = await fetchDataFromApi(req.params.id);  
        
        if (!results.length) {  
            throw new Error("请求异常");  
        }  
        
        await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results), {  
            EX: 120,  
            NX: true,  
        });  
  
        return res.status(200).send({  
            fromCache: false,  
            data: results,  
        });  
    } catch (error) {  
        console.log(error);  
        res.status(404).send("请求异常");  
    }  
});  
  
app.get("/user", cacheData, async (req, res) => {  
    try {  
        const redisKey = "user";  
        results = await fetchDataFromApi();  

        if (!results.length) {  
            throw new Error("请求异常");  
        }  
        
        await redisClient.set(redisKey, JSON.stringify(results), {  
            EX: 120,  
            NX: true,  
        });  

        return res.status(200).send({  
            fromCache: false,  
            data: results,  
        });  
    } catch (error) {  
        console.log(error);  
        res.status(404).send("请求异常");  
    }  
});

当访问API时/user，cacheData()首先执行。如果数据被缓存，它将返回响应。如果在缓存中没有找到数据，则会从API请求数据，将其存储在缓存中，并返回响应。

再次利用Postman来验证接口，发现响应时间只有15毫秒左右。

总结

在本文中，我们构建了一个 Node.js 程序，该程序 API 获取数据并使用Redis进行缓存，只有初次请求和缓存过期后才从API获取数据，之后的请求都从缓存中获取数据，大大缩短请求所用的时间。

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