HTTP緩存機制詳解

前言

在請求一個靜態文件的時候（圖片，css，js）等，這些文件的特色是文件不常常變化，將這些不常常變化的文件存儲起來，對客戶端來講是一個優化用戶瀏覽體驗的方法。那麼這個就是客戶端緩存的意義了。

Http 緩存機制做爲 web 性能優化的重要手段，對於從事 Web 開發的同窗們來講，應該是知識體系庫中的一個基礎環節，同時對於有志成爲前端架構師的同窗來講是必備的知識技能。

可是對於不少前端同窗來講，僅僅只是知道瀏覽器會對請求的靜態文件進行緩存，可是爲何被緩存，緩存是怎樣生效的，卻並非很清楚。

在此，我會嘗試用簡單明瞭的文字，像你們系統的介紹HTTP緩存機制，指望對各位正確的理解前端緩存有所幫助。

緩存規則解析

HTTP緩存有多種規則，根據是否須要從新向服務器發起請求來分類，我將其分爲兩大類(強制緩存，對比緩存)

在詳細介紹這兩種規則以前，先經過時序圖的方式，讓你們對這兩種規則有個簡單瞭解。

已存在緩存數據時，僅基於強制緩存，請求數據的流程以下：

已存在緩存數據時，僅基於對比緩存，請求數據的流程以下：

對緩存機制不太瞭解的同窗可能會問，基於對比緩存的流程下，不論是否使用緩存，都須要向服務器發送請求，那麼還用緩存幹什麼？

這個問題，咱們暫且放下，後文在詳細介紹每種緩存規則的時候，會帶給你們答案。

咱們能夠看到兩類緩存規則的不一樣，強制緩存若是生效，不須要再和服務器發生交互，而對比緩存不論是否生效，都須要與服務端發生交互。

兩類緩存規則能夠同時存在，強制緩存優先級高於對比緩存，也就是說，當執行強制緩存的規則時，若是緩存生效，直接使用緩存，再也不執行對比緩存規則。

強制緩存

從上文咱們得知，強制緩存，在緩存數據未失效的狀況下，能夠直接使用緩存數據，那麼瀏覽器是如何判斷緩存數據是否失效呢？

咱們知道，在沒有緩存數據的時候，瀏覽器向服務器請求數據時，服務器會將數據和緩存規則一併返回，緩存規則信息包含在響應header中。

對於強制緩存來講，響應header中會有兩個字段來標明失效規則（Expires/Cache-Control）使用chrome的開發者工具，能夠很明顯的看到對於強制緩存生效時，網絡請求的狀況。

Expires

Expires的值爲服務端返回的到期時間，即下一次請求時，請求時間小於服務端返回的到期時間，直接使用緩存數據。

不過Expires 是HTTP 1.0的東西，如今默認瀏覽器均默認使用HTTP 1.1，因此它的做用基本忽略。

另外一個問題是，到期時間是由服務端生成的，可是客戶端時間可能跟服務端時間有偏差，這就會致使緩存命中的偏差。

因此HTTP 1.1 的版本，使用Cache-Control替代。

Cache-Control

Cache-Control 是最重要的規則。常見的取值有private、public、no-cache、max-age，no-store，默認爲private。

private:             客戶端能夠緩存
public:              客戶端和代理服務器均可緩存（前端的同窗，能夠認爲public和private是同樣的）
max-age=xxx:   緩存的內容將在 xxx 秒後失效
no-cache:          須要使用對比緩存來驗證緩存數據（後面介紹）
no-store:           全部內容都不會緩存，強制緩存，對比緩存都不會觸發

（對於前端開發來講，緩存越多越好，so...基本上和它說886）

舉個例子：

圖中Cache-Control僅指定了max-age，因此默認爲private，緩存時間爲31536000秒（365天）也就是說，在365天內再次請求這條數據，都會直接獲取緩存數據庫中的數據，直接使用。

沒懂的話，咱們換通俗一點的話來講一遍。當客戶端第一次訪問資源的時候，服務端在返回資源內容的同時也返回了Expires: Sun, 16 Oct 2016 05:43:02 GMT。

服務端告訴瀏覽器： 你Y的先把這個文件給我緩存起來，在這個過時時間以前，這個文件都不會變化了，你下次須要這個文件的時候，你就不要過來找我要了，你就去緩存中拿就行了，又快又好。

瀏覽器回答說：諾。

因而在第二次html頁面中又要訪問這個資源的時候，而且訪問的日期在Sun, 16 Oct 2016 05:43:02 GMT以前，瀏覽器就不去服務器那邊獲取文件了，本身從緩存中自食其力了。

可是呢，瀏覽器畢竟是在客戶端的，客戶端的時間但是不許確的，用戶能夠隨着本身的喜愛修改本身機器的時間，好比我把我機器的時間調成Sun, 16 Oct 2016 05:43:03 GMT，那麼呢？個人瀏覽器就不會再使用緩存了，而每次都去服務器獲取文件。因而，服務器怒了：給你個絕對時間，你因爲環境被修改無法判斷過時，那麼我就給你相對時間吧。因而就返回了Cache-Control: max-age:600，瀏覽器你給我緩存個10分鐘去。因而瀏覽器只有乖乖的緩存10分鐘了。

可是問題又來了，若是有的服務器同時設置了Expires和Cache-Control怎麼辦呢？（不是閒的沒事幹，而是因爲Cache-Controll是HTTP1.1中才有的）那麼就是根據更先進的設置Cache-Control來爲標準。

好了，如今有個問題，我有個文件可能時不時會更新，服務端很是但願客戶端能時不時過來問一下這個文件是否過時，若是沒有過時，服務端不返回數據給你，只告訴瀏覽器你的緩存尚未過時（304）。而後瀏覽器使用本身存儲的緩存來作顯示。這個就叫作條件請求。

對比緩存

對比緩存，顧名思義，須要進行比較判斷是否可使用緩存。瀏覽器第一次請求數據時，服務器會將緩存標識與數據一塊兒返回給客戶端，客戶端將兩者備份至緩存數據庫中。

再次請求數據時，客戶端將備份的緩存標識發送給服務器，服務器根據緩存標識進行判斷，判斷成功後，返回304狀態碼，通知客戶端比較成功，可使用緩存數據。

對於對比緩存來講，緩存標識的傳遞是咱們着重須要理解的，它在請求header和響應header間進行傳遞，一共分爲兩種標識傳遞，接下來，咱們分開介紹。

Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified：服務器在響應請求時，告訴瀏覽器資源的最後修改時間。

If-Modified-Since：

再次請求服務器時，經過此字段通知服務器上次請求時，服務器返回的資源最後修改時間。

服務器收到請求後發現有頭If-Modified-Since 則與被請求資源的最後修改時間進行比對。

若資源的最後修改時間大於If-Modified-Since，說明資源又被改動過，則響應整片資源內容，返回狀態碼200；若資源的最後修改時間小於或等於If-Modified-Since，說明資源無新修改，則響應HTTP 304，告知瀏覽器繼續使用所保存的cache。

Etag / If-None-Match（優先級高於Last-Modified / If-Modified-Since）

第一次客戶端訪問資源的時候，服務端返回資源內容的同時返回了ETag：1234，告訴客戶端：這個文件的標籤是1234，我若是修改了我這邊的資源的話，這個標籤就會不同了。

第二次客戶端訪問資源的時候，因爲緩存中已經有了Etag爲1234的資源，客戶端要去服務端查詢的是這個資源有木有過時呢？因此帶上了If-None-Match: 1234。告訴服務端：若是你那邊的資源仍是1234標籤的資源，你就返回304告訴我，不須要返回資源內容了。若是不是的話，你再返回資源內容給我就好了。服務端就比較下Etag來看是返回304仍是200。

各類刷新

理解了上面的緩存標籤以後就很好理解各類刷新了。

刷新有三種

瀏覽器中寫地址，回車
F5
Ctrl+F5

假設對一個資源：

瀏覽器第一次訪問，獲取資源內容和cache-control: max-age:600，Last_Modify: Wed, 10 Aug 2013 15:32:18 GMT因而瀏覽器把資源文件放到緩存中，而且決定下次使用的時候直接去緩存中取了。

瀏覽器url回車

瀏覽器發現緩存中有這個文件了，好了，就不發送任何請求了，直接去緩存中獲取展示。（最快）

下面我按下了F5刷新

F5就是告訴瀏覽器，別偷懶，好歹去服務器看看這個文件是否有過時了。因而瀏覽器就膽膽襟襟的發送一個請求帶上If-Modify-since：Wed, 10 Aug 2013 15:32:18 GMT

而後服務器發現：誒，這個文件我在這個時間後還沒修改過，不須要給你任何信息了，返回304就好了。因而瀏覽器獲取到304後就去緩存中歡歡喜喜獲取資源了。

可是呢，下面咱們按下了Ctrl+F5

這個但是要命了，告訴瀏覽器，你先把你緩存中的這個文件給我刪了，而後再去服務器請求個完整的資源文件下來。因而客戶端就完成了強行更新的操做...

還有說一下，那個ETag實際上不多人使用，由於它的計算是使用算法來得出的，而算法會佔用服務端計算的資源，全部服務端的資源都是寶貴的，因此就不多使用etag了。