HTTP 缓存机制,这一篇就够了!

艾小莫的梦 | | 访问(102)

  在请求一个静态文件的时候(图片,css,js)等,这些文件的特点是文件不经常变化,将这些不经常变化的文件存储起来,对客户端来说是一个优化用户浏览体验的方法。那么这个就是客户端缓存的意义了。

  Http 缓存机制作为 web 性能优化的重要手段,对于从事 Web 开发的同学们来说,应该是知识体系库中的一个基础环节,同时对于有志成为前端架构师的同学来说是必备的知识技能。

  但是对于很多前端同学来说,仅仅只是知道浏览器会对请求的静态文件进行缓存,但是为什么被缓存,缓存是怎样生效的,却并不是很清楚。

  在此,我会尝试用简单明了的文字,像大家系统的介绍HTTP缓存机制,期望对各位正确的理解前端缓存有所帮助。

  缓存规则

  解析HTTP缓存有多种规则,根据是否需要重新向服务器发起请求来分类,我将其分为两大类(强制缓存,对比缓存)

  在详细介绍这两种规则之前,先通过时序图的方式,让大家对这两种规则有个简单了解。

  已存在缓存数据时,仅基于强制缓存,请求数据的流程如下:

  已存在缓存数据时,仅基于对比缓存,请求数据的流程如下:

  对缓存机制不太了解的同学可能会问,基于对比缓存的流程下,不管是否使用缓存,都需要向服务器发送请求,那么还用缓存干什么?

  这个问题,我们暂且放下,后文在详细介绍每种缓存规则的时候,会带给大家答案。

  我们可以看到两类缓存规则的不同,强制缓存如果生效,不需要再和服务器发生交互,而对比缓存不管是否生效,都需要与服务端发生交互。

  两类缓存规则可以同时存在,强制缓存优先级高于对比缓存,也就是说,当执行强制缓存的规则时,如果缓存生效,直接使用缓存,不再执行对比缓存规则。

  强制缓存

  从上文我们得知,强制缓存,在缓存数据未失效的情况下,可以直接使用缓存数据,那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效呢?

  我们知道,在没有缓存数据的时候,浏览器向服务器请求数据时,服务器会将数据和缓存规则一并返回,缓存规则信息包含在响应header中。

  对于强制缓存来说,响应header中会有两个字段来标明失效规则

  (Expires/Cache-Control)使用chrome的开发者工具,可以很明显的看到对于强制缓存生效时,网络请求的情况。

  Expires

  Expires的值为服务端返回的到期时间,即下一次请求时,请求时间小于服务端返回的到期时间,直接使用缓存数据。

  不过Expires 是HTTP 1.0的东西,现在默认浏览器均默认使用HTTP 1.1,所以它的作用基本忽略。

  另一个问题是,到期时间是由服务端生成的,但是客户端时间可能跟服务端时间有误差,这就会导致缓存命中的误差。

  所以HTTP 1.1 的版本,使用Cache-Control替代。

  Cache-Control

  Cache-Control 是最重要的规则。常见的取值有private、public、no-cache、max-age,no-store,默认为private。

  private:客户端可以缓存

  public:客户端和代理服务器都可缓存(前端的同学,可以认为public和private是一样的)

  max-age=xxx: 缓存的内容将在 xxx 秒后失效

  no-cache: 需要使用对比缓存来验证缓存数据(后面介绍)

  no-store: 所有内容都不会缓存,强制缓存,对比缓存都不会触发

  (对于前端开发来说,缓存越多越好,so…基本上和它说886)

  举个例子:

  图中Cache-Control仅指定了max-age,所以默认为private,缓存时间为31536000秒(365天)也就是说,在365天内再次请求这条数据,都会直接获取缓存数据库中的数据,直接使用。

  没懂的话,我们换通俗一点的话来说一遍。当客户端第一次访问资源的时候,服务端在返回资源内容的同时也返回了Expires: Sun, 16 Oct 2016 05:43:02 GMT。

  服务端告诉浏览器: 你Y的先把这个文件给我缓存起来,在这个过期时间之前,这个文件都不会变化了,你下次需要这个文件的时候,你就不要过来找我要了,你就去缓存中拿就好了,又快又好。

  浏览器回答说:诺。

  于是在第二次html页面中又要访问这个资源的时候,并且访问的日期在Sun, 16 Oct 2016 05:43:02 GMT之前,浏览器就不去服务器那边获取文件了,自己从缓存中自食其力了。

  但是呢,浏览器毕竟是在客户端的,客户端的时间可是不准确的,用户可以随着自己的喜好修改自己机器的时间,比如我把我机器的时间调成Sun, 16 Oct 2016 05:43:03 GMT,那么呢?我的浏览器就不会再使用缓存了,而每次都去服务器获取文件。于是,服务器怒了:给你个绝对时间,你由于环境被修改没法判断过期,那么我就给你相对时间吧。于是就返回了Cache-Control: max-age:600,浏览器你给我缓存个10分钟去。于是浏览器只有乖乖的缓存10分钟了。

  但是问题又来了,如果有的服务器同时设置了Expires和Cache-Control怎么办呢?(不是闲的没事干,而是由于Cache-Controll是HTTP1.1中才有的)那么就是根据更先进的设置Cache-Control来为标准。

  好了,现在有个问题,我有个文件可能时不时会更新,服务端非常希望客户端能时不时过来问一下这个文件是否过期,如果没有过期,服务端不返回数据给你,只告诉浏览器你的缓存还没有过期(304)。然后浏览器使用自己存储的缓存来做显示。这个就叫做条件请求。

  对比缓存

  对比缓存,顾名思义,需要进行比较判断是否可以使用缓存。浏览器第一次请求数据时,服务器会将缓存标识与数据一起返回给客户端,客户端将二者备份至缓存数据库中。

  再次请求数据时,客户端将备份的缓存标识发送给服务器,服务器根据缓存标识进行判断,判断成功后,返回304状态码,通知客户端比较成功,可以使用缓存数据。

  对于对比缓存来说,缓存标识的传递是我们着重需要理解的,它在请求header和响应header间进行传递,一共分为两种标识传递,接下来,我们分开介绍。

  Last-Modified / If-Modified-Since

  Last-Modified

  服务器在响应请求时,告诉浏览器资源的最后修改时间。

  If-Modified-Since

  再次请求服务器时,通过此字段通知服务器上次请求时,服务器返回的资源最后修改时间。

  服务器收到请求后发现有头If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行比对。

  若资源的最后修改时间大于If-Modified-Since,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码200;若资源的最后修改时间小于或等于If-Modified-Since,说明资源无新修改,则响应HTTP 304,告知浏览器继续使用所保存的cache。

  Etag / If-None-Match(优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since)

  第一次客户端访问资源的时候,服务端返回资源内容的同时返回了ETag:1234,告诉客户端:这个文件的标签是1234,我如果修改了我这边的资源的话,这个标签就会不一样了。

  第二次客户端访问资源的时候,由于缓存中已经有了Etag为1234的资源,客户端要去服务端查询的是这个资源有木有过期呢?所以带上了If-None-Match: 1234。告诉服务端:如果你那边的资源还是1234标签的资源,你就返回304告诉我,不需要返回资源内容了。如果不是的话,你再返回资源内容给我就行了。服务端就比较下Etag来看是返回304还是200。

  各种刷新

  理解了上面的缓存标签之后就很好理解各种刷新了。

  刷新有三种

  浏览器中写地址,回车

  F5

  Ctrl+F5

  假设对一个资源:

  浏览器第一次访问,获取资源内容和cache-control: max-age:600,Last_Modify: Wed, 10 Aug 2013 15:32:18 GMT于是浏览器把资源文件放到缓存中,并且决定下次使用的时候直接去缓存中取了。

  浏览器url回车

  浏览器发现缓存中有这个文件了,好了,就不发送任何请求了,直接去缓存中获取展现。(最快)

  下面我按下了F5刷新

  F5就是告诉浏览器,别偷懒,好歹去服务器看看这个文件是否有过期了。于是浏览器就胆胆襟襟的发送一个请求带上If-Modify-since:Wed, 10 Aug 2013 15:32:18 GMT

  然后服务器发现:诶,这个文件我在这个时间后还没修改过,不需要给你任何信息了,返回304就行了。于是浏览器获取到304后就去缓存中欢欢喜喜获取资源了。

  但是呢,下面我们按下了Ctrl+F5

  这个可是要命了,告诉浏览器,你先把你缓存中的这个文件给我删了,然后再去服务器请求个完整的资源文件下来。于是客户端就完成了强行更新的操作…

  还有说一下,那个ETag实际上很少人使用,因为它的计算是使用算法来得出的,而算法会占用服务端计算的资源,所有服务端的资源都是宝贵的,所以就很少使用etag了。

  文章来源:https://segmentfault.com/a/1190000010775131