JavaScriptのキャッシュを徹底解説！使い方・対処法・カスタマイズ方法15選

はじめに
●JavaScriptキャッシュとは
- ○キャッシュの基本
●JavaScriptキャッシュの使い方
●JavaScriptキャッシュの対処法
- ○サンプルコード4：キャッシュバスティング
●JavaScriptキャッシュの注意点
- ○キャッシュのデメリット
●JavaScriptキャッシュのカスタマイズ方法
- ○サンプルコード5：独自のキャッシュ管理
●JavaScriptキャッシュの応用例
まとめ

はじめに

JavaScriptキャッシュの活用方法について、詳細な解説をご紹介します。

本記事では、JavaScriptキャッシュの基本概念から実践的な使用方法まで、幅広くカバーしています。

Webページのパフォーマンス向上やオフライン対応、効率的なリソース管理など、JavaScriptキャッシュがもたらす多様なメリットを学ぶことができます。

初心者の方にも理解しやすいよう、具体的な例を交えながら説明していきます。

また、実際に使用可能な15種類のサンプルコードも用意しました。

このコードを参考に、JavaScriptキャッシュを実践的に活用する方法を身につけていただけます。

本記事を通じて、JavaScriptキャッシュに関する理解を深め、実際のWebサイト開発やアプリケーション開発に役立てていただければ幸いです。

●JavaScriptキャッシュとは

JavaScriptキャッシュはWebサイトのパフォーマンス向上に欠かせない技術です。

ここでは、キャッシュの基本的な概念とJavaScriptキャッシュの特徴について説明します。

○キャッシュの基本

キャッシュとは、一度読み込んだデータや情報を一時的に保存する仕組みを指します。

この仕組みにより、次回アクセス時に同じデータを素早く読み込むことが可能となります。

JavaScriptキャッシュは、特にWebページで使用されるJavaScriptファイルやデータに焦点を当てたキャッシュ技術です。

JavaScriptキャッシュを活用することで、ページの読み込み速度が大幅に向上します。

結果として、ユーザーの利便性が高まり、Webサイト全体の使用感が格段に改善されます。

例えば、頻繁に使用されるJavaScriptライブラリや、サイト固有の機能を実装したスクリプトなどを効果的にキャッシュすることで、サイトのレスポンスが劇的に向上する場合があります。

●JavaScriptキャッシュの使い方

JavaScriptキャッシュを効果的に利用するためには、適切な設定とクリア方法を理解することが重要です。

ここでは、具体的な使用方法とサンプルコードを紹介します。

○サンプルコード1：キャッシュの設定

HTTPヘッダーを使用してJavaScriptファイルのキャッシュを設定する方法を紹介します。

この方法では、サーバーサイドでキャッシュの制御を行います。

app.get('*.js', function (req, res, next) {
  req.url = req.url + '.gz';
  res.set('Content-Encoding', 'gzip');
  res.set('Cache-Control', 'public, max-age=86400'); // 24時間キャッシュ
  next();
});

このコードでは、JavaScriptファイルに対してgzip圧縮を適用し、24時間のキャッシュ期間を設定しています。

Cache-Controlヘッダーを使用することで、ブラウザに対してキャッシュの取り扱い方を指示しています。

○サンプルコード2：キャッシュのクリア

キャッシュをクリアする方法も重要です。

次のコードは、localStorageに保存されているキャッシュをクリアする例です。

localStorage.clear();

このシンプルなコードで、localStorageに保存されているすべてのデータを削除することができます。

ただし、この操作は慎重に行う必要があります。

必要なデータまで削除してしまう可能性があるためです。

○サンプルコード3：キャッシュの有効期限設定

キャッシュに有効期限を設定することで、データの鮮度を保つことができます。

ここでは、キャッシュの有効期限を24時間に設定する例です。

const cacheTime = 60 * 60 * 24; // 24時間
const now = Math.floor(Date.now() / 1000);
const expiryTime = now + cacheTime;
localStorage.setItem('expiryTime', expiryTime);

このコードでは、現在時刻から24時間後の時刻をUNIXタイムスタンプとして計算し、localStorageに保存しています。

この値を参照することで、キャッシュデータの有効期限を管理できます。

●JavaScriptキャッシュの対処法

キャッシュは便利な機能ですが、適切に管理しないとユーザーに古い情報を表示してしまう可能性があります。

そこで、キャッシュバスティングという手法が使われます。

○サンプルコード4：キャッシュバスティング

キャッシュバスティングは、ファイル名にバージョン情報やタイムスタンプを付与する手法です。

これにより、最新のファイルが常に読み込まれるようになります。

<script src="script.js?v=1.0.0"></script>

このコードでは、JavaScriptファイルのURLにクエリパラメータとしてバージョン番号を追加しています。

ファイルが更新されるたびにこのバージョン番号を変更することで、ブラウザは新しいファイルを強制的に読み込むようになります。

●JavaScriptキャッシュの注意点

キャッシュの使用には多くのメリットがありますが、同時にいくつかの注意点も存在します。

ここでは、キャッシュ使用時に注意すべき点について説明します。

○キャッシュのデメリット

キャッシュを活用する際は、次の点に注意が必要です。

データの鮮度 -> キャッシュが古いデータを保持し続けることで、最新のコンテンツがユーザーに表示されない可能性があります。この問題は、重要な情報や頻繁に更新されるコンテンツで特に顕著です。
ストレージの圧迫 -> キャッシュデータが蓄積されることで、デバイスのストレージ容量を圧迫する可能性があります。特にモバイルデバイスでは、限られたストレージ容量を効率的に使用する必要があります。
パフォーマンスへの影響 -> キャッシュデータの量が増えすぎると、逆にデバイスのパフォーマンスが低下する可能性があります。キャッシュの読み書きに時間がかかるようになると、アプリケーションの応答性が悪化する恐れがあります。

この問題を回避するためには、適切なキャッシュ管理戦略を立てることが重要です。

例えば、定期的にキャッシュをクリアしたり、キャッシュの有効期限を適切に設定したりすることで、この問題を最小限に抑えることができます。

●JavaScriptキャッシュのカスタマイズ方法

JavaScriptキャッシュの効果を最大限に引き出すためには、プロジェクトの特性に合わせてカスタマイズすることが重要です。

ここでは、独自のキャッシュ管理システムを構築する方法を紹介します。

○サンプルコード5：独自のキャッシュ管理

次のコードは、シンプルかつ効果的な独自キャッシュ管理システムの例です。

// キャッシュデータの保存
function saveCache(key, data) {
  localStorage.setItem(key, JSON.stringify(data));
}

// キャッシュデータの取得
function getCache(key) {
  const cachedData = localStorage.getItem(key);
  return cachedData ? JSON.parse(cachedData) : null;
}

// キャッシュデータの削除
function removeCache(key) {
  localStorage.removeItem(key);
}

このコードでは、localStorageを使用してキャッシュデータを管理しています。

saveCache関数でデータを保存し、getCache関数で取得、removeCache関数で削除を行います。

JSON形式でデータを保存することで、複雑なデータ構造も扱えるようになっています。

このような独自のキャッシュ管理システムを導入することで、アプリケーションの特性に合わせた柔軟なキャッシュ戦略を実装できます。

例えば、キャッシュの有効期限を動的に設定したり、特定の条件下でのみキャッシュを使用したりといったカスタマイズが可能になります。

●JavaScriptキャッシュの応用例

JavaScriptキャッシュの応用範囲は非常に広く、様々な場面で活用できます。

ここでは、実践的な応用例をいくつか紹介します。

○サンプルコード6：リソースのプリロード

リソースのプリロードは、ページの読み込み速度を向上させる効果的な方法です。

次のコードは、CSSとJavaScriptファイルをプリロードする例です。

<link rel="preload" href="style.css" as="style">
<link rel="preload" href="script.js" as="script">

このコードをHTMLのhead要素内に配置することで、ブラウザに対してこれらのリソースを優先的に読み込むよう指示します。

結果として、ページの表示速度が向上し、ユーザーエクスペリエンスが改善されます。

○サンプルコード7：オフライン対応

オフライン時にもアプリケーションが機能するようにするには、キャッシュの活用が不可欠です。

次のコードは、オンライン・オフライン状態に応じてデータの取得方法を切り替える例です。

if (navigator.onLine) {
  // オンライン時
  fetchDataFromServer();
} else {
  // オフライン時
  fetchDataFromCache();
}

このコードでは、navigator.onLineプロパティを使用してオンライン状態を確認しています。

オンライン時はサーバーからデータを取得し、オフライン時はキャッシュからデータを読み込みます。

これにより、インターネット接続が不安定な環境でもアプリケーションの機能を維持できます。

○サンプルコード8：パフォーマンス最適化

APIレスポンスをキャッシュすることで、アプリケーションのパフォーマンスを大幅に向上させることができます。

ここでは、APIレスポンスをキャッシュする例を紹介します。

// APIレスポンスをキャッシュに保存
function cacheApiResponse(apiResponse) {
  localStorage.setItem('apiResponse', JSON.stringify(apiResponse));
}

// APIレスポンスをキャッシュから取得
function getCachedApiResponse() {
  const cachedApiResponse = localStorage.getItem('apiResponse');
  return cachedApiResponse ? JSON.parse(cachedApiResponse) : null;
}

このコードを使用することで、APIからのレスポンスをローカルに保存し、必要に応じて再利用できます。

特に、頻繁に変更されないデータや、大量のデータを扱う場合に効果的です。

○サンプルコード9：キャッシュサイズ制限

キャッシュのサイズが無制限に増大するのを防ぐため、サイズに制限を設けることが重要です。

次のコードは、キャッシュサイズをチェックし、一定のサイズを超えた場合にクリアする例です。

function checkCacheSize() {
  let totalSize = 0;
  for (let i = 0; i < localStorage.length; i++) {
    const key = localStorage.key(i);
    const value = localStorage.getItem(key);
    totalSize += key.length + value.length;
  }
  return totalSize;
}

// キャッシュサイズが1MBを超えたら、キャッシュをクリア
if (checkCacheSize() > 1024 * 1024) {
  localStorage.clear();
}

このコードでは、localStorage内のすべてのアイテムのサイズを合計し、それが1MB（1024 * 1024バイト）を超えた場合にlocalStorageをクリアしています。

これで、キャッシュが過度に大きくなることを防ぎ、デバイスのパフォーマンスへの悪影響を最小限に抑えることができます。

○サンプルコード10：キャッシュの最適化

キャッシュを効率的に管理するには、不要になったデータを適切に削除する必要があります。

次のコードは、使用されていないキャッシュデータを削除する例です。

// 不要なキャッシュデータを削除
function removeUnusedCacheData() {
  const usedKeys = ['key1', 'key2', 'key3'];
  for (let i = 0; i < localStorage.length; i++) {
    const key = localStorage.key(i);
    if (!usedKeys.includes(key)) {
      localStorage.removeItem(key);
    }
  }
}

このコードでは、usedKeys配列に現在使用中のキーのリストを定義しています。

localStorage内のすべてのキーをチェックし、usedKeysに含まれていないキーに対応するデータを削除します。

これで、不要になったキャッシュデータを効果的に削除し、ストレージの効率的な使用が可能になります。

○サンプルコード11：動的コンテンツのキャッシュ

動的に生成されるコンテンツをキャッシュすることで、ページの読み込み速度を大幅に向上させることができます。

ここでは、動的コンテンツをキャッシュする例を紹介します。

async function fetchAndCacheDynamicContent(url) {
  const response = await fetch(url);
  const content = await response.text();

  // キャッシュに保存
  localStorage.setItem(url, content);

  return content;
}

このコードでは、指定されたURLからコンテンツを取得し、それをlocalStorageにキャッシュしています。

URLをキーとして使用することで、異なるページやセクションのコンテンツを個別に管理できます。

この方法を使用することで、サーバーへの負荷を軽減しつつ、ユーザーに素早くコンテンツを提供することが可能になります。

○サンプルコード12：IndexedDBを使ったキャッシュ

大量の構造化データを扱う場合、IndexedDBを使用するとより効果的です。

IndexedDBは、ブラウザに組み込まれたローカルデータベースシステムで、大容量のデータを効率的に管理できます。

// IndexedDBのデータベースを開く
const openRequest = indexedDB.open('myDatabase', 1);

openRequest.onupgradeneeded = function(event) {
  const db = event.target.result;
  const store = db.createObjectStore('myCache');
};

openRequest.onsuccess = function(event) {
  const db = event.target.result;

  // キャッシュデータの保存
  const transaction = db.transaction('myCache', 'readwrite');
  const store = transaction.objectStore('myCache');
  store.put('Hello, IndexedDB!', 'message');
};

openRequest.onerror = function(event) {
  console.error('Error opening IndexedDB:', event.target.errorCode);
};

このコードでは、IndexedDBデータベースを開き、myCacheという名前のオブジェクトストアを作成しています。

そして、そのストアにデータを保存しています。

IndexedDBを使用することで、複雑なデータ構造や大量のデータを効率的に管理できるようになります。

○サンプルコード13：Service Workerを使ったキャッシュ

Service Workerを活用すると、より高度なキャッシュ管理が可能になります。

Service Workerは、Webページとは別にバックグラウンドで動作し、ネットワークリクエストの制御やキャッシュの管理を行うことができます。

// Service Workerの登録
if ('serviceWorker' in navigator) {
  navigator.serviceWorker.register('/service-worker.js').then(function() {
    console.log('Service Worker registered successfully.');
  }).catch(function(error) {
    console.error('Service Worker registration failed:', error);
  });
}

// service-worker.js
self.addEventListener('install', function(event) {
  event.waitUntil(
    caches.open('my-cache').then(function(cache) {
      return cache.addAll([
        '/',
        '/index.html',
        '/style.css',
        '/script.js'
      ]);
    })
  );
});

self.addEventListener('fetch', function(event) {
  event.respondWith(
    caches.match(event.request).then(function(response) {
      return response || fetch(event.request);
    })
  );
});

このコードでは、Service Workerを登録し、インストール時に指定したリソースをキャッシュしています。

また、fetchイベントをリッスンし、リクエストに対してキャッシュからのレスポンスを優先的に返すように設定しています。

Service Workerを使用することで、オフライン対応やパフォーマンス最適化をより細かく制御できるようになります。

○サンプルコード14：キャッシュの優先順位設定

すべてのデータを同じように扱うのではなく、重要度に応じてキャッシュの優先順位を設定することで、より効果的なキャッシュ管理が可能になります。

ここでは、キャッシュの優先順位を設定する例を紹介します。

// 優先度の高いキャッシュデータを保存
function savePriorityCache(key, data) {
  sessionStorage.setItem(key, JSON.stringify({
    priority: 'high',
    data: data
  }));
}

// 優先度の低いキャッシュデータを保存
function saveLowPriorityCache(key, data) {
  sessionStorage.setItem(key, JSON.stringify({
    priority: 'low',
    data: data
  }));
}

// キャッシュデータの取得
function getCacheData(key) {
  const cachedData = sessionStorage.getItem(key);
  return cachedData ? JSON.parse(cachedData) : null;
}

このコードでは、データを保存する際に優先度情報も一緒に保存しています。

sessionStorageを使用していますが、localStorageやIndexedDBなど、他の保存方法でも同様の方法で優先度を設定できます。

優先度情報を付加することで、キャッシュの容量制限に達した場合に、優先度の低いデータから削除するなどの処理が可能になります。

○サンプルコード15：ユーザー別キャッシュの設定

ユーザーごとに異なるデータをキャッシュすることで、よりパーソナライズされたユーザーエクスペリエンスを提供できます。

ここでは、ユーザー別キャッシュの設定例を紹介します。

// ユーザーIDを元にキャッシュデータを保存
function saveUserCache(userId, data) {
  localStorage.setItem(`user-${userId}`, JSON.stringify(data));
}

// ユーザーIDを元にキャッシュデータを取得
function getUserCache(userId) {
  const cachedData = localStorage.getItem(`user-${userId}`);
  return cachedData ? JSON.parse(cachedData) : null;
}

このコードでは、ユーザーIDをキーの一部として使用することで、ユーザーごとに個別のキャッシュを管理しています。

この方法を使用することで、ユーザーの設定や好みに応じたデータを効率的にキャッシュし、素早く提供することが可能になります。