使用ETags减少Web应用带宽和负载第2/2页

你需注意到，我们还设置了Last-Modified头。这被认为是为服务器产生内容的正确形式，因为其迎合了不认识ETag头的客户端。

下面的例子使用了一个工具类EtagComputeUtils来产生对象所对应的字节数组，并处理MD5摘要逻辑。我使用了javax.security MessageDigest来计算MD5哈希码。

public static byte[] serialize(Object obj) throws IOException {
 	byte[] byteArray = null;
 	ByteArrayOutputStream baos = null;
 	ObjectOutputStream out = null;
 	try {
 		// These objects are closed in the finally.
 		baos = new ByteArrayOutputStream();
 		out = new ObjectOutputStream(baos);
 		out.writeObject(obj);
 		byteArray = baos.toByteArray();
 	} finally {
 		if (out != null) {
 			out.close();
 		}
 	}
 	return byteArray;
 }

 public static String getMd5Digest(byte[] bytes) {
 	MessageDigest md;
 	try {
 		md = MessageDigest.getInstance("MD5");
 	} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
 		throw new RuntimeException("MD5 cryptographic algorithm is not available.", e);
 	}
 	byte[] messageDigest = md.digest(bytes);
 	BigInteger number = new BigInteger(1, messageDigest);
 	// prepend a zero to get a "proper" MD5 hash value
 	StringBuffer sb = new StringBuffer('0');
 	sb.append(number.toString(16));
 	return sb.toString();
 }

清单 2：ETagComputeUtils

直接在web.xml中配置filter。

  <filter>
    <filter-name>ETag Content Filter</filter-name>
    <filter-class>org.springframework.samples.petclinic.web.ETagContentFilter</filter-class>
   </filter>

   <filter-mapping>
    <filter-name>ETag Content Filter</filter-name>
    <url-pattern>/*.htm</url-pattern>
   </filter-mapping>

清单 3：web.xml中配置filter。

每个.htm文件将被EtagContentFilter过滤，如果页面自上次客户端请求后没有改变，它将返回一个空内容体的HTTP响应。

我们在这里展示的方法对特定类型的页面是有用的。但是，该方法有两个缺点：

• 我们是在页面已经被展现在服务器之后计算ETag的，但是在返回客户端之前。如果有Etag匹配，实际上并不需要再为model装进数据，因为要展现的页面不需要发送回客户端。
• 对于类似于在页脚显示日期时间这样的页面，即使内容实际上并没有改变，每个页面也将是不同的。

下一节，我们将着眼于另一种方法，其通过理解更多关于构造页面的底层数据来克服这些问题的某些限制。

ETag拦截器（Interceptor）

Spring MVC HTTP 请求处理途径中包括了在一个controller前插接拦截器（Interceptor）的能力，因而有机会处理请求。这儿是应用我们ETag比较逻辑的理想场所，因此如果我们发现构建一个页面的数据没有发生变化，我们可以避免进一步处理。

这儿的诀窍是你怎么知道构成页面的数据已经改变了？为了达到本文的目的，我创建了一个简单的ModifiedObjectTracker，它通过Hibernate事件侦听器清楚地知道插入、更新和删除操作。该追踪器为应用程序的每个view维护一个唯一的号码，以及一个关于哪些Hibernate实体影响每个view的映射。每当一个POJO被改变了，使用了该实体的view的计数器就加1。我们使用该计数值作为ETag，这样当客户端将ETag送回时我们就知道页面背后的一个或多个对象是否被修改了。

代码

我们就从ModifiedObjectTracker开始吧：

public interface ModifiedObjectTracker {
 	void notifyModified(> String entity);
 }

够简单吧？这个实现还有一点更有趣的。任何时候一个实体改变了，我们就更新每个受其影响的view的计数器：

public void notifyModified(String entity) {
 	// entityViewMap is a map of entity -> list of view names
 	List views = getEntityViewMap().get(entity);

 	if (views == null) {
 		return; // no views are configured for this entity
 	}

 	synchronized (counts) {
 		for (String view : views) {
 			Integer count = counts.get(view);
 			counts.put(view, ++count);
 		}
 	}
 }

一个“改变”就是插入、更新或者删除。这里给出的是侦听删除操作的处理器（配置为Hibernate 3 LocalSessionFactoryBean上的事件侦听器）：

public class DeleteHandler extends DefaultDeleteEventListener {
 	private ModifiedObjectTracker tracker;

 	public void onDelete(DeleteEvent event) throws HibernateException {
 		getModifiedObjectTracker().notifyModified(event.getEntityName());
 	}

 	public ModifiedObjectTracker getModifiedObjectTracker() {
 		return tracker;
 	}
 	public void setModifiedObjectTracker(ModifiedObjectTracker tracker) {
 		this.tracker = tracker;
 	}
 }

ModifiedObjectTracker通过Spring配置被注入到DeleteHandler中。还有一个SaveOrUpdateHandler来处理新建或更新POJO。

如果客户端发送回当前有效的ETag（意味着自上次请求之后我们的内容没有改变），我们将阻止更多的处理，以实现我们的性能提升。在Spring MVC里，我们可以使用HandlerInterceptorAdaptor并覆盖preHandle方法：

public final boolean preHandle(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response, Object handler) throws
 ServletException, IOException {
 	String method = request.getMethod();
 	if (!"GET".equals(method))
 		return true;

 	String previousToken = request.getHeader("If-None-Match");
 	String token = getTokenFactory().getToken(request);

 	// compare previous token with current one
 	if ((token != null) && (previousToken != null && previousToken.equals('"' + token + '"'))) {
 		response.sendError(HttpServletResponse.SC_NOT_MODIFIED);
 		// re-use original last modified timestamp
 		response.setHeader("Last-Modified", request.getHeader("If-Modified-Since"))
 		return false; // no further processing required
 	}

 	// set header for the next time the client calls
 	if (token != null) { 
 		response.setHeader("ETag", '"' + token + '"');

 		// first time through - set last modified time to now
 		Calendar cal = Calendar.getInstance();
 		cal.set(Calendar.MILLISECOND, 0);
 		Date lastModified = cal.getTime();
 		response.setDateHeader("Last-Modified", lastModified.getTime());
 	}

 	return true;
 }

我们首先确信我们正在处理GET请求（与PUT一起的ETag可以用来检测不一致的更新，但其超出了本文的范围。）。如果该记号与上次我们发送的记号相匹配，我们返回一个“304未修改”响应并“短路”请求处理链的其余部分。否则，我们设置ETag响应头以便为下一次客户端请求做好准备。

你需注意到我们将产生记号逻辑抽出到一个接口中，这样可以插接不同的实现。该接口有一个方法：

public interface ETagTokenFactory {
 	String getToken(HttpServletRequest request);
 }

为了把代码清单减至最小，SampleTokenFactory的简单实现还担当了ETagTokenFactory的角色。本例中，我们通过简单返回请求URI的更改计数值来产生记号：

public String getToken(HttpServletRequest request) {
 	String view = request.getRequestURI();
 	Integer count = counts.get(view);
 	if (count == null) {
 		return null;
 	}

 	return count.toString();
 }

大功告成！

会话

这里，如果什么也没改变，我们的拦截器将阻止任何搜集数据或展现view的开销。现在，让我们看看HTTP头（借助于LiveHTTPHeaders），看看到底发生了什么。下载文件中包含了配置该拦截器的说明，因此owner.htm“能够使用ETag”：

我们发起的第一个请求说明该用户已经看过了这个页面：

---------------------------------------------------------- 
http://localhost:8080/petclinic/owner.htm?ownerId=10 

 GET /petclinic/owner.htm?ownerId=10 HTTP/1.1
 Host: localhost:8080
 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.8.1.4) Gecko/20070515 Firefox/2.0.0.4
 Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
 Accept-Language: en-us,en;q=0.5
 Accept-Encoding: gzip,deflate
 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7
 Keep-Alive: 300
 Connection: keep-alive
 Cookie: JSESSIONID=13D2E0CB63897F4EDB56639E46D2BBD8
 X-lori-time-1: 1182364348062
 If-Modified-Since: Wed, 20 Jun 2007 18:29:03 GMT
 If-None-Match: "-1"

 HTTP/1.x 304 Not Modified
 Server: Apache-Coyote/1.1
 Date: Wed, 20 Jun 2007 18:32:30 GMT

我们现在应该做点修改，看看ETag是否改变了。我们给这个物主增加一个宠物：

----------------------------------------------------------
 http://localhost:8080/petclinic/addPet.htm?ownerId=10

 GET /petclinic/addPet.htm?ownerId=10 HTTP/1.1
 Host: localhost:8080
 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.8.1.4) Gecko/20070515 Firefox/2.0.0.4
 Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
 Accept-Language: en-us,en;q=0.5
 Accept-Encoding: gzip,deflate
 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7
 Keep-Alive: 300
 Connection: keep-alive
 Referer: http://localhost:8080/petclinic/owner.htm?ownerId=10
 Cookie: JSESSIONID=13D2E0CB63897F4EDB56639E46D2BBD8
 X-lori-time-1: 1182364356265

 HTTP/1.x 200 OK
 Server: Apache-Coyote/1.1
 Pragma: No-cache
 Expires: Thu, 01 Jan 1970 00:00:00 GMT
 Cache-Control: no-cache, no-store
 Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
 Content-Language: en-US
 Content-Length: 2174
 Date: Wed, 20 Jun 2007 18:32:57 GMT
 ----------------------------------------------------------
 http://localhost:8080/petclinic/addPet.htm?ownerId=10 

 POST /petclinic/addPet.htm?ownerId=10 HTTP/1.1
 Host: localhost:8080
 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.8.1.4) Gecko/20070515 Firefox/2.0.0.4
 Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
 Accept-Language: en-us,en;q=0.5
 Accept-Encoding: gzip,deflate
 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7
 Keep-Alive: 300
 Connection: keep-alive
 Referer: http://localhost:8080/petclinic/addPet.htm?ownerId=10
 Cookie: JSESSIONID=13D2E0CB63897F4EDB56639E46D2BBD8
 X-lori-time-1: 1182364402968
 Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
 Content-Length: 40
 name=Noddy&birthDate=1000-11-11&typeId=5
 HTTP/1.x 302 Moved Temporarily
 Server: Apache-Coyote/1.1
 Pragma: No-cache
 Expires: Thu, 01 Jan 1970 00:00:00 GMT
 Cache-Control: no-cache, no-store
 Location: http://localhost:8080/petclinic/owner.htm?ownerId=10
 Content-Language: en-US
 Content-Length: 0
 Date: Wed, 20 Jun 2007 18:33:23 GMT

因为对addPet.htm我们没有配置任何已知ETag，也没有设置头信息。现在，我们再一次查看id为10的物主。注意ETag这时是1：

----------------------------------------------------------
 http://localhost:8080/petclinic/owner.htm?ownerId=10

 GET /petclinic/owner.htm?ownerId=10 HTTP/1.1
 Host: localhost:8080
 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.8.1.4) Gecko/20070515 Firefox/2.0.0.4
 Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
 Accept-Language: en-us,en;q=0.5
 Accept-Encoding: gzip,deflate
 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7
 Keep-Alive: 300
 Connection: keep-alive
 Referer: http://localhost:8080/petclinic/addPet.htm?ownerId=10
 Cookie: JSESSIONID=13D2E0CB63897F4EDB56639E46D2BBD8
 X-lori-time-1: 1182364403109
 If-Modified-Since: Wed, 20 Jun 2007 18:29:03 GMT
 If-None-Match: "-1"

 HTTP/1.x 200 OK
 Server: Apache-Coyote/1.1
 Etag: "1"
 Last-Modified: Wed, 20 Jun 2007 18:33:36 GMT
 Content-Type: text/html;charset=ISO-8859-1
 Content-Language: en-US
 Content-Length: 4317
 Date: Wed, 20 Jun 2007 18:33:45 GMT

最后，我们再次查看id为10的物主。这次我们的ETag命中了，我们得到一个“304未修改”响应：

----------------------------------------------------------
 http://localhost:8080/petclinic/owner.htm?ownerId=10

 GET /petclinic/owner.htm?ownerId=10 HTTP/1.1
 Host: localhost:8080
 User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows; U; Windows NT 5.1; en-US; rv:1.8.1.4) Gecko/20070515 Firefox/2.0.0.4
 Accept: text/xml,application/xml,application/xhtml+xml,text/html;q=0.9,text/plain;q=0.8,image/png,*/*;q=0.5
 Accept-Language: en-us,en;q=0.5
 Accept-Encoding: gzip,deflate
 Accept-Charset: ISO-8859-1,utf-8;q=0.7,*;q=0.7
 Keep-Alive: 300
 Connection: keep-alive
 Cookie: JSESSIONID=13D2E0CB63897F4EDB56639E46D2BBD8
 X-lori-time-1: 1182364493500
 If-Modified-Since: Wed, 20 Jun 2007 18:33:36 GMT
 If-None-Match: "1"

 HTTP/1.x 304 Not Modified
 Server: Apache-Coyote/1.1
 Date: Wed, 20 Jun 2007 18:34:55 GMT

我们已经利用HTTP缓存节约了带宽和计算时间！

细粒度印记（The Fine Print）：实践中，我们可以通过以更细粒度的跟踪对象变化来获得更大的功效，例如使用对象id。然而，这种使修改对象关联到view上的想法高度依赖应用程序的整体数据模型设计。这里的实现（ModifiedObjectTracker）是说明性的，有意为更多的探索提供想法。它并不是旨在生产环境中使用（比如它在簇中使用还不稳定）。一个可选的更深的考虑是使用数据库触发器来跟踪变化，让拦截器访问触发器所写入的表。

结论

我们已经看了两种使用ETag减少带宽和计算的方法。我希望本文已为你当下或将来基于Web的项目提供了精神食粮，并正确评价在底层利用ETag响应头的做法。

正如牛顿（Isaac Newton）的名言所说：“如果说我看得更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。”REST风格应用的核心是简单、好的软件设计、不要重新发明轮子。我相信随着使用量和知名度的增长，针对基于Web应用的REST风格架构有益于主流应用开发的迁移，我期盼着它在我将来的项目中发挥更大的作用。

关于作者

Gavin Terrill 是BPS公司的首席技术执行官。Gavin已经有20多年的软件开发历史了，擅长企业Java应用程序，但仍拒绝扔掉他的TRS-80。闲暇时间Gavin喜欢航海、钓鱼、玩吉他、品红酒（不分先后顺序）。

感谢

我要感谢我的同事Patrick Bourke和Erick Dorvale的帮助，他们对这篇文章提供的反馈意见。

代码和说明可以从这里下载。

查看英文原文：Using ETags to Reduce Bandwith & Workload with Spring & Hibernate

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