作者：jrainlau
鏈接：segmentfault.com/a/1190000006866207
說起前端緩存，大部分人想到的無非是幾個(gè)常規(guī)的方案，比如cookie，localStorage，sessionStorage，或者加上indexedDB和webSQL，以及manifest離線緩存。除此之外，到底還有沒有別的方法可以進(jìn)行前端的數(shù)據(jù)緩存呢？這篇文章將會帶你一起來探索，如何一步一步地通過png圖的rgba值來緩存數(shù)據(jù)的黑科技之旅。
原理
我們知道，通過為靜態(tài)資源設(shè)置Cache-Control和Expires響應(yīng)頭，可以迫使瀏覽器對其進(jìn)行緩存。瀏覽器在向后臺發(fā)起請求的時(shí)候，會先在自身的緩存里面找，如果緩存里面沒有，才會繼續(xù)向服務(wù)器請求這個(gè)靜態(tài)資源。利用這一點(diǎn)，我們可以把一些需要被緩存的信息通過這個(gè)靜態(tài)資源緩存機(jī)制來進(jìn)行儲存。
那么我們?nèi)绾伟研畔懭氲届o態(tài)資源中呢？canvas提供了.getImageData()方法和.createImageData()方法，可以分別用于讀取和設(shè)置圖片的rgba值。所以我們可以利用這兩個(gè)API進(jìn)行信息的讀寫操作。
接下來看原理圖：
當(dāng)靜態(tài)資源進(jìn)入緩存，以后的任何對于該圖片的請求都會先查找本地緩存，也就是說信息其實(shí)已經(jīng)以圖片的形式被緩存到本地了。
注意，由于rgba值只能是[0, 255]之間的整數(shù)，所以本文所討論的方法僅適用于純數(shù)字組成的數(shù)據(jù)。
靜態(tài)服務(wù)器
我們使用node搭建一個(gè)簡單的靜態(tài)服務(wù)器：
const fs = require('fs')
const http = require('http')
const url = require('url')
const querystring = require('querystring')
const util = require('util')
const server = http.createServer((req, res) => {
let pathname = url.parse(req.url).pathname
let realPath = 'assets' + pathname
console.log(realPath)
if (realPath !== 'assets/upload') {
fs.readFile(realPath, 'binary', function(err, file) {
if (err) {
res.writeHead(500, {'Content-Type': 'text/plain'})
res.end(err)
} else {
res.writeHead(200, {
'Access-Control-Allow-Origin': '*',
'Content-Type': 'image/png',
'ETag': '666666',
'Cache-Control': 'public, max-age=31536000',
'Expires': 'Mon, 07 Sep 2026 09:32:27 GMT'
})
res.write(file, 'binary')
res.end()
}
})
} else {
let post = ''
req.on('data', (chunk) => {
post += chunk
})
req.on('end', () => {
post = querystring.parse(post)
console.log(post.imgData)
res.writeHead(200, {
'Access-Control-Allow-Origin': '*'
})
let base64Data = post.imgData.replace(/^data:image\/\w+;base64,/, '')
let dataBuffer = new Buffer(base64Data, 'base64')
fs.writeFile('assets/out.png', dataBuffer, (err) => {
if (err) {
res.write(err)
res.end()
}
res.write('OK')
res.end()
})
})
}
})
server.listen(80)
console.log('Listening on port: 80')
這個(gè)靜態(tài)資源的功能很簡單，它提供了兩個(gè)功能：通過客戶端傳來的base64生成圖片并保存到服務(wù)器；設(shè)置圖片的緩存時(shí)間并發(fā)送到客戶端。
關(guān)鍵部分是設(shè)置響應(yīng)頭：
res.writeHead(200, {
'Access-Control-Allow-Origin': '*',
'Content-Type': 'image/png',
'ETag': '666666',
'Cache-Control': 'public, max-age=31536000',
'Expires': 'Mon, 07 Sep 2026 09:32:27 GMT'
})
我們?yōu)檫@張圖片設(shè)置了一年的Content-Type和十年的Expires，理論上足夠長了。下面我們來進(jìn)行客戶端的coding。
客戶端
id='canvas' width='8', height='1'>
假設(shè)我們需要存儲的是32位的數(shù)據(jù)，所以我們?yōu)閏anvas設(shè)置寬度為8，高度為1。到底為什么32位數(shù)據(jù)對應(yīng)長度為8，是因?yàn)槊恳粋€(gè)像素都有一個(gè)rgba，對應(yīng)著red，green，blue和alpha4個(gè)數(shù)值，所以需要除以4。
let keyString = '01234567890123456789012345678901'
let canvas = document.querySelector('#canvas')
let ctx = canvas.getContext('2d')
let imgData = ctx.createImageData(8, 1)
for (let i = 0; i imgData.data.length; i += 4) {
imgData.data[i + 0] = parseInt(keyString[i]) + 50
imgData.data[i + 1] = parseInt(keyString[i + 1]) + 100
imgData.data[i + 2] = parseInt(keyString[i + 2]) + 150
imgData.data[i + 3] = parseInt(keyString[i + 3]) + 200
}
ctx.putImageData(imgData, 0, 0)
首先我們假設(shè)需要被緩存的字符串為32位的01234567890123456789012345678901，然后我們使用.createImageData(8, 1)生成一個(gè)空白的imgData對象。接下來，我們對這個(gè)空對象進(jìn)行賦值。為了實(shí)驗(yàn)效果更加直觀，我們對rgba值都進(jìn)行了放大。設(shè)置完了imgData以后，通過.putImageData()方法把它放入我們的canvas即可。
我們現(xiàn)在可以打印一下，看看這個(gè)imgData是什么：
// console.log(imgData.data)
[50, 101, 152, 203, 54, 105, 156, 207, 58, 109, 150, 201, 52, 103, 154, 205, 56, 107, 158, 209, 50, 101, 152, 203, 54, 105, 156, 207, 58, 109, 150, 201]
接下來，我們要把這個(gè)canvas編譯為一張圖片的base64并發(fā)送給服務(wù)器，同時(shí)接收服務(wù)器的響應(yīng)，對圖片進(jìn)行緩存：
$.post('http://xx.xx.xx.xx:80/upload', { imgData: canvas.toDataURL() }, (data) => {
if (data === 'OK') {
let img = new Image()
img.crossOrigin = 'anonymous'
img.src = 'http://xx.xx.xx.xx:80/out.png'
img.onload = () => {
console.log('完成圖片請求與緩存')
ctx.drawImage(img, 0, 0)
console.log(ctx.getImageData(0, 0, 8, 1).data)
}
}
})
代碼很簡單，通過.toDataURL()方法把base64發(fā)送到服務(wù)器，服務(wù)器處理后生成圖片并返回，其圖片資源地址為http://xx.xx.xx.xx:80/out.png。在img.onload后，其實(shí)圖片就已經(jīng)完成了本地緩存了，我們在這個(gè)事件當(dāng)中把圖片信息打印出來，作為和源數(shù)據(jù)的對比。
結(jié)果分析
開啟服務(wù)器，運(yùn)行客戶端，第一次加載的時(shí)候通過控制臺可以看到響應(yīng)的圖片信息：
200 OK，證明是從服務(wù)端獲取的圖片。
關(guān)閉當(dāng)前頁面，重新載入：
200 OK (from cache)，證明是從本地緩存讀取的圖片。
接下來直接看rgba值的對比：
源數(shù)據(jù)： [50, 101, 152, 203, 54, 105, 156, 207, 58, 109, 150, 201, 52, 103, 154, 205, 56, 107, 158, 209, 50, 101, 152, 203, 54, 105, 156, 207, 58, 109, 150, 201]
緩存數(shù)據(jù)：[50, 100, 152, 245, 54, 105, 157, 246, 57, 109, 149, 244, 52, 103, 154, 245, 56, 107, 157, 247, 50, 100, 152, 245, 54, 105, 157, 246, 57, 109, 149, 244]
之前得到的結(jié)論，源數(shù)據(jù)與緩存數(shù)據(jù)存在誤差的原因，經(jīng)查證后確定為alpha值的干擾所致。如果我們把a(bǔ)lpha值直接定為255，并且只把數(shù)據(jù)存放在rgb值內(nèi)部，即可消除誤差。下面是改良后的結(jié)果：
源數(shù)據(jù)： [0, 1, 2, 255, 4, 5, 6, 255, 8, 9, 0, 255, 2, 3, 4, 255, 6, 7, 8, 255, 0, 1, 2, 255, 4, 5, 6, 255, 8, 9, 0, 255]
緩存數(shù)據(jù)：[0, 1, 2, 255, 4, 5, 6, 255, 8, 9, 0, 255, 2, 3, 4, 255, 6, 7, 8, 255, 0, 1, 2, 255, 4, 5, 6, 255, 8, 9, 0, 255]
因?yàn)槲覒?，只是把a(bǔ)lpha值給定為255而沒有把循環(huán)賦值的邏輯進(jìn)行更新，所以第4n位的元數(shù)據(jù)被直接替換成了255，這個(gè)留著讀者自行修改有空再改……
綜上所述，這個(gè)利用png圖的rgba值緩存數(shù)據(jù)的黑科技，在理論上是可行的，但是在實(shí)際操作過程中可能還要考慮更多的影響因素，比如設(shè)法消除服務(wù)端的誤差，采取容錯(cuò)機(jī)制等。實(shí)際上也是可行的。
值得注意的是，localhost可能默認(rèn)會直接通過本地而不是服務(wù)器請求資源，所以在本地實(shí)驗(yàn)中，可以通過設(shè)置header進(jìn)行cors跨域，并且通過設(shè)置IP地址和80端口模擬服務(wù)器訪問。
后記
說是黑科技，其實(shí)原理非常簡單，與之類似的還有通過Etag等方法進(jìn)行強(qiáng)緩存。研究的目的僅僅為了學(xué)習(xí)，千萬不要作為非法之用。如果讀者們發(fā)現(xiàn)這篇文章有什么錯(cuò)漏之處，歡迎指正，也希望有興趣的朋友可以一起進(jìn)行討論。
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