Symfony HTTP Cache 深度解析：Gateway Cache、過期驗證模型與 ESI 片段快取

為什麼需要 HTTP 快取？

動態 Web 應用每次請求都需執行 PHP 代碼、查詢資料庫、渲染模板。隨著流量增長，伺服器負載成為瓶頸。HTTP 快取的核心目標：讓相同請求的處理邏輯只執行一次，後續請求直接由快取層回應，繞過應用程式。

Symfony 快取架構：站在巨人的肩膀上

Symfony 不重造輪子，而是完全遵循 HTTP 標準 (RFC 7234) 實作快取。四大核心概念：

1. Gateway Cache (反向代理)：位於客戶端與應用之間，快取應用回應，後續請求直接由代理回應。
2. HTTP 快取標頭：Cache-Control、Expires、ETag、Last-Modified，規範快取行為。
3. 過期與驗證模型：決定快取內容是否「新鮮」的兩種機制。
4. ESI (Edge Side Includes)：頁面片段級快取，不同片段可有不同快取策略。

快取類型對比

類型	位置	用途
瀏覽器快取	客戶端	回退導航、靜態資源
Proxy Cache	網路中間層 (ISP/企業)	共享快取，減少頻寬
Gateway Cache	伺服器端 (反向代理)	提升網站擴展性、可靠性、效能

Symfony 內建反向代理 (AppCache)

啟用方式

// web/app.php
require_once __DIR__.'/../app/bootstrap.php.cache';
require_once __DIR__.'/../app/AppKernel.php';
require_once __DIR__.'/../app/AppCache.php';

use Symfony\Component\HttpFoundation\Request;

$kernel = new AppKernel('prod', false);
$kernel->loadClassCache();
// 使用 AppCache 包裝預設 Kernel
$kernel = new AppCache($kernel);
$kernel->handle(Request::createFromGlobals())->send();

配置選項 (AppCache.php)

// app/AppCache.php
use Symfony\Bundle\FrameworkBundle\HttpCache\HttpCache;

class AppCache extends HttpCache {
    protected function getOptions() {
        return [
            'debug' => false,                    // 除錯模式 (自動同步 Kernel debug)
            'default_ttl' => 0,                  // 無明確快取資訊時的預設 TTL (秒)
            'private_headers' => ['Authorization', 'Cookie'], // 觸發 private 快取的請求標頭
            'allow_reload' => false,             // 允許客戶端用 no-cache 強制重載
            'allow_revalidate' => false,         // 允許客戶端用 max-age=0 強制重驗證
            'stale_while_revalidate' => 2,       // 背景重驗證時可提供過期內容的秒數 (RFC 5861)
            'stale_if_error' => 60,              // 後端錯誤時可提供過期內容的秒數 (RFC 5861)
        ];
    }
}

注意：PHP 實作的反向代理效能不如 Varnish/Squid (C 語言)。開發/共享主機適用；生產環境高流量建議換用 Varnish，無需修改應用代碼。

HTTP 快取標頭詳解

Cache-Control：萬用標頭

$response = new Response();
// 公共/私有快取
$response->setPublic();   // 可被共享快取 (Gateway/Proxy) 儲存
$response->setPrivate();  // 僅限單一用戶 (瀏覽器) 快取，預設值

// 過期時間
$response->setMaxAge(600);        // 所有快取 600 秒新鮮
$response->setSharedMaxAge(600);  // 僅共享快取 600 秒新鮮 (s-maxage)

// 自定義指令
$response->headers->addCacheControlDirective('must-revalidate', true);

關鍵差異：public 允許 Gateway/Proxy 快取；private 僅限瀏覽器。若響應包含用戶專屬資料 (購物車、個人資料)，必須設為 private，否則會洩露給其他用戶。

安全方法限制

HTTP 僅對「安全方法」 (GET、HEAD) 快取。絕不可快取 PUT/POST/DELETE，這些方法會改變伺服器狀態。應用程式處理 GET/HEAD 時不得有副作用。

Symfony 預設快取策略

• 無任何快取標頭 → Cache-Control: no-cache (不快取)
• 有其他快取標頭但無 Cache-Control → private, must-revalidate
• 有 Cache-Control 指令但無 public/private → 自動補 private (除非設定 s-maxage)

過期模型 vs 驗證模型

過期模型：簡單高效

透過 Expires 或 Cache-Control: max-age/s-maxage 告訴快取：「這段內容在 N 秒內都是新鮮的，直接拿去用，別來問我」。

// Expires 標頭 (HTTP/1.0 相容)
$date = new DateTime();
$date->modify('+600 seconds');
$response->setExpires($date); // 自動轉 GMT

// Cache-Control max-age (推薦，HTTP/1.1)
$response->setMaxAge(600);
$response->setSharedMaxAge(600);

限制：Expires 依賴伺服器/客戶端時鐘同步，最多設定 1 年；max-age 以秒為單位，無時鐘偏差問題。

驗證模型：內容變更即時生效

適用於頻繁變動的動態內容。快取儲存響應，但每次請求都詢問應用：「我手上的版本還有效嗎？」應用回應 304 Not Modified (無內容) 或 200 OK (新內容)。

ETag：實體標籤

public function indexAction() {
    $response = $this->render('MyBundle:Main:index.html.twig');
    // 以內容 MD5 作為 ETag (弱驗證傳 true)
    $response->setETag(md5($response->getContent()));
    // 自動比對 Request 的 If-None-Match，匹配則設 304
    $response->isNotModified($this->getRequest());
    return $response;
}

缺點：需先產生完整響應才能計算 ETag，省頻寬但不省 CPU。

Last-Modified：最後修改時間

public function showAction($articleSlug) {
    // 取文章與作者最新更新時間
    $date = max($article->getUpdatedAt(), $author->getUpdatedAt());
    $response->setLastModified($date);
    $response->isNotModified($this->getRequest());
    return $response;
}

比對 Request 的 If-Modified-Since 標頭。

驗證模型效能優化模式

public function showAction($articleSlug) {
    // 1. 只查詢計算 ETag/Last-Modified 所需的最小資料
    $article = $this->getDoctrine()->getRepository(Article::class)->find($articleSlug);
    
    $response = new Response();
    $response->setETag($article->computeETag());
    $response->setLastModified($article->getPublishedAt());
    
    // 2. 未修改直接回 304，避免後續昂貴操作
    if ($response->isNotModified($this->getRequest())) {
        return $response; // 304 無內容，極輕量
    }
    
    // 3. 已修改才執行完整邏輯
    $comments = $this->getDoctrine()->getRepository(Comment::class)->findBy(['article' => $article]);
    return $this->render('article.html.twig', ['article' => $article, 'comments' => $comments], $response);
}

isNotModified() 自動處理：設 304、清空內容、移除無關標頭。

Vary 標頭：同一 URL 的多種變體

當同一 URL 需根據請求標頭 (如 Accept-Encoding、User-Agent) 返回不同內容時：

$response->setVary('Accept-Encoding');
$response->setVary(['Accept-Encoding', 'User-Agent']);
// 產生: Vary: Accept-Encoding, User-Agent

快取將以 URL + Vary 標頭值作為快取鍵，分別儲存壓縮/非壓縮版本等。

過期與驗證結合使用

同時設定 max-age (過期) 與 ETag/Last-Modified (驗證)：「在過期前直接用快取；過期後用驗證機制檢查是否需更新」。過期優先級高於驗證。

ESI (Edge Side Includes)：片段級快取

啟用 ESI

# config.yml
framework:
    esi: { enabled: true }

控制器與模板

// 主頁面：快取 10 分鐘
public function indexAction() {
    $response = $this->render('index.html.twig');
    $response->setSharedMaxAge(600);
    return $response;
}

// 新聞區塊：獨立快取 1 分鐘
public function newsAction() {
    $response = $this->render('news.html.twig');
    $response->setSharedMaxAge(60);
    return $response;
}

{# index.html.twig #}
<html><body>
主頁內容...
{% render 'AppBundle:News:news' with {}, {'standalone': true} %}
...更多內容
</body></html>

standalone: true 關鍵作用：

• 有支援 ESI 的 Gateway Cache → 產生 <esi:include src="/_internal/..." />，Gateway 獨立請求片段並組裝
• 無 ESI 支援 → 直接在 PHP 層渲染合併 (向下相容)

內部路由配置 (必要)

# routing.yml
_internal:
    resource: "@FrameworkBundle/Resources/config/routing/internal.xml"
    prefix: /_internal

片段 Action 必須可透過 URL 存取，內部路由提供此機制。生產環境建議用防火牆限制只允許反向代理 IP 存取。

ESI 進階選項

• alt：來源失效時的備用 URL
• ignore_errors: true：片段失敗時靜默移除，不中斷主頁

重要：ESI 片段必須用 s-maxage 而非 max-age，否則瀏覽器會快取整頁合併結果。

快取失效：不需要手動清除

HTTP 模型已內建失效機制：

• 驗證模型：無需失效，每次請求自動驗證
• 過期模型：設定合理的過期時間，時間到自然失效

若必須主動清除 (如發佈新文章立即生效)，標準方式是發送 PURGE 請求。Symfony 反向代理支援範例：

// AppCache.php
protected function invalidate(Request $request) {
    if ('PURGE' !== $request->getMethod()) {
        return parent::invalidate($request);
    }
    $response = new Response();
    if (!$this->getStore()->purge($request->getUri())) {
        $response->setStatusCode(404, 'Not purged');
    } else {
        $response->setStatusCode(200, 'Purged');
    }
    return $response;
}

務必保護 PURGE 端點，防止惡意清除快取。

總結

掌握 Symfony HTTP Cache = 熟悉 HTTP 快取標準。核心建議：

1. 優先使用過期模型 (s-maxage)，簡單高效
2. 動態內容用驗證模型 (ETag/Last-Modified) + 效能優化模式
3. 片段快取用 ESI，不同區塊不同 TTL
4. 開發用內建 AppCache，生產上 Varnish，零代碼遷移
5. 避免手動快取失效，善用 HTTP 內建機制

深入閱讀：Varnish 文檔、RFC 7234。