响应压缩与性能优化

响应压缩与性能优化

Koa2作为一款轻量级的Node.js框架，在处理HTTP请求时经常面临响应体过大的问题。通过响应压缩可以有效减少传输数据量，提升应用性能。gzip和deflate是两种常见的压缩算法，Koa2中可以通过中间件轻松实现。

压缩中间件的基本使用

koa-compress是Koa2中最常用的压缩中间件，它基于Node.js原生zlib模块实现。安装只需执行：

npm install koa-compress

基础配置示例：

const compress = require('koa-compress');
const Koa = require('koa');

const app = new Koa();

app.use(compress({
  threshold: 2048, // 只压缩大于此字节数的响应
  gzip: {
    flush: require('zlib').constants.Z_SYNC_FLUSH
  },
  deflate: {
    flush: require('zlib').constants.Z_SYNC_FLUSH
  },
  br: false // 禁用brotli压缩
}));

压缩阈值与内容类型

合理设置压缩阈值能避免对小资源进行不必要的压缩：

app.use(compress({
  threshold: 1024, // 1KB
  filter(contentType) {
    // 只压缩特定类型的响应
    return /text|javascript|json|font/i.test(contentType);
  }
}));

Brotli压缩的高级配置

Brotli是比gzip更高效的压缩算法，但需要Node.js 11.7.0+：

app.use(compress({
  br: {
    params: {
      [zlib.constants.BROTLI_PARAM_QUALITY]: 11 // 最高压缩级别
    }
  }
}));

性能优化实践

静态资源处理

结合koa-static实现静态资源压缩：

const static = require('koa-static');

app.use(compress());
app.use(static('public', {
  setHeaders(res) {
    res.setHeader('Cache-Control', 'public, max-age=31536000');
  }
}));

API响应优化

JSON响应压缩示例：

router.get('/api/data', async (ctx) => {
  const bigData = await fetchDataFromDB(); // 获取大量数据
  ctx.body = bigData; // 自动压缩
});

流式响应处理

对大文件使用流式压缩：

const fs = require('fs');
const path = require('path');

router.get('/large-file', async (ctx) => {
  ctx.type = 'text/plain';
  ctx.body = fs.createReadStream(path.join(__dirname, 'large.txt'));
});

缓存策略与压缩

合理的缓存能减少重复压缩：

app.use(async (ctx, next) => {
  ctx.set('Cache-Control', 'no-cache');
  await next();
  if (ctx.fresh) {
    ctx.status = 304;
    ctx.body = null;
  }
});

压缩与HTTPS性能

在HTTPS环境下注意CPU开销：

const https = require('https');
const fs = require('fs');

const options = {
  key: fs.readFileSync('server.key'),
  cert: fs.readFileSync('server.crt'),
  ciphers: 'ECDHE-RSA-AES128-GCM-SHA256' // 优化加密套件
};

https.createServer(options, app.callback()).listen(443);

监控与调优

使用性能监控调整压缩参数：

const { performance } = require('perf_hooks');

app.use(async (ctx, next) => {
  const start = performance.now();
  await next();
  const duration = performance.now() - start;
  ctx.set('X-Response-Time', `${duration.toFixed(2)}ms`);
});

多层级压缩策略

针对不同路由采用不同压缩策略：

const apiRouter = new Router();
apiRouter.use(compress({ threshold: 512 }));

const staticRouter = new Router();
staticRouter.use(compress({ threshold: 2048 }));

app.use(apiRouter.routes());
app.use(staticRouter.routes());

客户端协商机制

正确处理客户端支持的压缩格式：

app.use(async (ctx, next) => {
  await next();
  const acceptEncoding = ctx.headers['accept-encoding'] || '';
  ctx.vary('Accept-Encoding'); // 告知Vary头
});

内存管理

大响应时的内存控制：

app.use(compress({
  flush: zlib.constants.Z_PARTIAL_FLUSH, // 部分刷新减少内存使用
  chunkSize: 16 * 1024 // 16KB的块大小
}));

错误处理

压缩过程中的错误处理：

app.on('error', (err, ctx) => {
  if (err.code === 'Z_DATA_ERROR') {
    console.error('压缩数据错误:', err);
    ctx.status = 500;
    ctx.body = '压缩处理失败';
  }
});

测试与基准

使用autocannon进行压力测试：

const autocannon = require('autocannon');

autocannon({
  url: 'http://localhost:3000',
  connections: 100,
  duration: 10
}, console.log);

实际案例：电商API优化

商品列表API优化前后对比：

// 优化前
router.get('/products', async (ctx) => {
  const products = await Product.find().lean();
  ctx.body = products;
});

// 优化后
router.get('/products', async (ctx) => {
  const products = await Product.find()
    .select('name price image') // 只取必要字段
    .lean()
    .cache('1 hour'); // 添加缓存
  ctx.body = products;
});