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通過(guò)Node.js,Express.js實(shí)現(xiàn)HTTP/2ServerPush

什么是 HTTP/2 Server Push

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HTTP/2 是 Web 開發(fā)的新標(biāo)準(zhǔn)，擁有很多不錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)能夠讓 Web 訪問(wèn)更快且開發(fā)的工作更輕松簡(jiǎn)單。比如，引入多路復(fù)用傳輸不用合并資源，服務(wù)器推送(Server Push)資源讓瀏覽器預(yù)加載。

該文不會(huì)講述 HTTP/2 的所有優(yōu)勢(shì)。你可以通過(guò)上篇文章了解更多{% post_link http2-node-express %}。該文主要關(guān)注于在 Node.js環(huán)境使用 Express.js 和 HTTP/2 庫(kù) spdy。

服務(wù)器推送(Server Push)工作方式是通過(guò)在一個(gè) HTTP/2 請(qǐng)求中捆綁多個(gè)資源。在底層，服務(wù)器會(huì)發(fā)送一個(gè) PUSH_PROMISE，客戶端(包括瀏覽器)就可以利用它且不基于 HTML 文件是否需要該資源。如果瀏覽器檢測(cè)到需要該資源，就會(huì)匹配到收到的服務(wù)器推送的 PROMISE 然后讓該資源表現(xiàn)的就像正常的瀏覽器 Get 請(qǐng)求資源。顯而易見，如果匹配到有推送，瀏覽器就不需要重新請(qǐng)求，然后直接使用客戶端緩存。這推薦幾篇文章關(guān)于服務(wù)器推送(Server Push)的好處：

  • What’s the benefit of Server Push?
  • Announcing Support for HTTP/2 Server Push
  • Innovating with HTTP 2.0 Server Push

這是個(gè)關(guān)于在 Node.js 實(shí)現(xiàn)服務(wù)器推送(Server Push)實(shí)踐教程。為了更清晰精簡(jiǎn)，我們只實(shí)現(xiàn)一個(gè)路由地址 /pushy 的 Node.js和 Express.js 服務(wù)器，它會(huì)推送一個(gè) JS 文件，正如之前所說(shuō)，我們會(huì)用到一個(gè) HTTP/2 庫(kù) spdy。

HTTP/2 和 Node.js

先解釋一下，為啥在 Node.js 環(huán)境選擇 HTTP/2 庫(kù) spdy。當(dāng)前來(lái)說(shuō)，為 Node.js 主要有兩個(gè)庫(kù)實(shí)現(xiàn)了 HTTP/2 :

  • spdy
  • http2

兩個(gè)庫(kù)都跟 Node.js 核心模塊的 http 和 https 模塊 api 很相似。這就意味著如果你不使用 Express ，這兩個(gè)庫(kù)就沒(méi)什么區(qū)別。然而， spdy 庫(kù)支持 HTTP/2 和 Express，而 http2 庫(kù)當(dāng)前不支持 Express。這就是為什么我們選擇使用 spdy ， Express 是Node.js 適合搭配的實(shí)踐標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)框架。之所以叫 spdy是來(lái)自于 Google 的 SPDY 協(xié)議后來(lái)升級(jí)成 HTTP/2。

HTTPS密鑰和證書

要在瀏覽器(Firefox, Safari, Chrome, 或者 Edge)中訪問(wèn)使用 HTTPS ，你需要生成密鑰和證書。去搜索 “ssl 密鑰生成” 或者按照以下步驟去生成密鑰、證書。在該文提供的源碼中沒(méi)有上傳生成的密鑰和證書

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. $ mkdir http2-node-server-push 
    2. 
  
  
  
  
  2. $ cd http2-node-server-push
    3. 
  
  
  
  
  3. $ openssl genrsa -des3 -passout pass:x -out server.pass.key 2048
    4. 
  
  
  
  
  4. ...
    5. 
  
  
  
  
  5. $ openssl rsa -passin pass:x -in server.pass.key -out server.key
    6. 
  
  
  
  
  6. writing RSA key
    7. 
  
  
  
  
  7. $ rm server.pass.key
    8. 
  
  
  
  
  8. $ openssl req -new -key server.key -out server.csr
    9. 
  
  
  
  
  9. ...
    10. 
  
  
  
  
  10. Country Name (2 letter code) [AU]:US
    11. 
  
  
  
  
  11. State or Province Name (full name) [Some-State]:California
    12. 
  
  
  
  
  12. ...
    13. 
  
  
  
  
  13. A challenge password []:
    14. 
  
  
  
  
  14. ...
    15. 
  
  
  
  
  15. $ openssl x509 -req -sha256 -days 365 -in server.csr -signkey server.key -out server.crt
    16.

按照以上步驟，你就會(huì)產(chǎn)生三個(gè) SSL 文件：

  • server.crt
  • server.csr
  • server.key

你就可以在 Node.js 的 server 腳本中讀取 server.key 和 server.crt。

搭建項(xiàng)目

首先，通過(guò) package.json 初始化項(xiàng)目和下載項(xiàng)目依賴：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. npm init -y
    2. 
  
  
  
  
  2. npm i [email protected] [email protected] [email protected] --save
    3. 
  
  
  
  
  3. npm i [email protected] --save-dev
    4.

當(dāng)前的目錄結(jié)構(gòu)如下

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. /http2-node-server-push
    2. 
  
  
  
  
  2. /node_modules
    3. 
  
  
  
  
  3. index.js
    4. 
  
  
  
  
  4. package.json
    5. 
  
  
  
  
  5. server.crt
    6. 
  
  
  
  
  6. server.csr
    7. 
  
  
  
  
  7. server.key
    8.

然后，在 package.json 的 scripts 中添加兩個(gè)腳本行，去簡(jiǎn)化命令(node-dev、自動(dòng)重載)：

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. "start": "./node_modules/.bin/node-dev .",
    2. 
  
  
  
  
  2. "start-advanced": "./node_modules/.bin/node-dev index-advanced.js"
    3.

現(xiàn)在就可以開始使用 Node.js 、 Express.js 、 spdy 編寫這個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)的帶服務(wù)器推送 HTTP/2 服務(wù)器

編寫腳本

首先，創(chuàng)建 index.js 腳本，并引入以及實(shí)例化依賴，看看查看上面的項(xiàng)目目錄結(jié)構(gòu)。其中，我使用了 ES6/ES2015 的語(yǔ)法 const來(lái)聲明依賴，如果你不熟悉該聲明語(yǔ)法，你可以進(jìn)一步閱讀Top 10 ES6 Features Every Busy JavaScript Developer Must Know。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. const http2 = require('spdy')
    2. 
  
  
  
  
  2. const logger = require('morgan')
    3. 
  
  
  
  
  3. const express = require('express')
    4. 
  
  
  
  
  4. const app = express()
    5. 
  
  
  
  
  5. const fs = require('fs')
    6.

然后，設(shè)置 morgan logger 來(lái)監(jiān)聽服務(wù)器服務(wù)了哪些請(qǐng)求。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. app.use(logger('dev'))
    2.

設(shè)置主頁(yè)，該頁(yè)面顯示了 /pushy 是我們服務(wù)器推送的頁(yè)面。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. app.get('/', function (req, res) {
    2. 
  
  
  
  
  2.   res.send(`hello, http2! go to /pushy`)
    3. 
  
  
  
  
  3. })
    4.

服務(wù)器推送只需簡(jiǎn)單的調(diào)用 spdy 實(shí)現(xiàn)的 res.push ，我們將文件路徑名傳輸進(jìn)去作為第一個(gè)參數(shù)，瀏覽器會(huì)使用這個(gè)路徑名來(lái)匹配push promise 資源。res.push() 的第一個(gè)參數(shù) /main.js 一定得跟 HTML 文件中需要的文件名相匹配。

而第二個(gè)參數(shù)是一個(gè)可選的對(duì)象，設(shè)置了該資源的一些資源信息描述。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. app.get('/pushy', (req, res) => {
    2. 
  
  
  
  
  2.   var stream = res.push('/main.js', {
    3. 
  
  
  
  
  3.     status: 200, // optional
    4. 
  
  
  
  
  4.     method: 'GET', // optional
    5. 
  
  
  
  
  5.     request: {
    6. 
  
  
  
  
  6.       accept: '*/*'
    7. 
  
  
  
  
  7.     },
    8. 
  
  
  
  
  8.     response: {
    9. 
  
  
  
  
  9.       'content-type': 'application/javascript'
    10. 
  
  
  
  
  10.     }
    11. 
  
  
  
  
  11.   })
    12. 
  
  
  
  
  12.   stream.on('error', function() {
    13. 
  
  
  
  
  13.   })
    14. 
  
  
  
  
  14.   stream.end('alert("hello from push stream!");')
    15. 
  
  
  
  
  15.   res.end('')
    16. 
  
  
  
  
  16. })
    17.

你可以看到，stream 對(duì)象有兩個(gè)方法 on 和 end。前者監(jiān)聽了 error 和 finish 事件，而后者則監(jiān)聽完成傳輸 end，然后就會(huì)main.js 就會(huì)觸發(fā)彈窗。

或者，如果你擁有多個(gè)數(shù)據(jù)塊，你可以選擇使用 res.write() 然后最后使用 res.end()，其中 res.end() 會(huì)自動(dòng)關(guān)閉結(jié)束response 而 res.write() 則讓它保持開啟。(該文的源碼中未實(shí)現(xiàn)這種情況)

最后，讀取 HTTPS 密鑰和證書并使用 spdy 啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)服務(wù)器。

 
 
 
 
    
  
  
  
  
  1. var options = {
    2. 
  
  
  
  
  2.   key: fs.readFileSync('./server.key'),
    3. 
  
  
  
  
  3.   cert: fs.readFileSync('./server.crt')
    4. 
  
  
  
  
  4. }
    5. 
  
  
  
  
  5. 
  
  
  
  
  6. http2
    7. 
  
  
  
  
  7.   .createServer(options, app)
    8. 
  
  
  
  
  8.   .listen(8080, ()=>{
    9. 
  
  
  
  
  9.     console.log(`Server is listening on https://localhost:8080.
    10. 
  
  
  
  
  10.     You can open the URL in the browser.`)
    11. 
  
  
  
  
  11.   }
    12. 
  
  
  
  
  12. )
    13.

該實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵就在于，圍繞著 streams(流)。不是樹林中的河流，而是指開發(fā)者使用的從源頭到客戶端的建立起的數(shù)據(jù)通道流。如果你幾乎不懂流以及 Node.js 和 Express.js 的 HTTP 的請(qǐng)求和返回信息

啟動(dòng)和對(duì)比 HTTP/2 Server Push

使用命令 node index.js 或者 npm stat 運(yùn)行服務(wù)端腳本，然后訪問(wèn) https://localhost:3000/pushy，就可以看到彈窗!而且我們?cè)谠撀酚刹淮嬖谖募?，你可以查看服?wù)器終端的 logs ，只會(huì)有一個(gè)請(qǐng)求，而不是沒(méi)使用服務(wù)器推送的時(shí)候的兩個(gè)請(qǐng)求(一個(gè) HTML、一個(gè) JS)。

可以在瀏覽器中檢測(cè)收到服務(wù)器端推送的行為。Chrome 啟動(dòng)開發(fā)者工具，打開 Network 標(biāo)簽，你可以看到 main.js 不存在綠色時(shí)間條，就是說(shuō)明沒(méi)有等待時(shí)間 TTFB (Time to First Byte)詳細(xì)

再仔細(xì)看，可以看到請(qǐng)求是由 Push 開始發(fā)起的(Initiator列查看)，沒(méi)有使用服務(wù)器推送的 HTTP/2 服務(wù)器或者 HTTP/1，這一列就會(huì)顯示文件名稱，如 index.html 發(fā)起的顯示就是 index.html。

實(shí)踐就結(jié)束了，使用了 Express 和 Spdy 簡(jiǎn)單就實(shí)現(xiàn)了推送 JS 資源，而該資源可以用于后面 HTML 中