5分鐘看懂系列：HTTP緩存機制詳解

原創文章首發於公眾號：「碼農富哥」，歡迎收藏和關註，如轉載請註明出處！什麼是HTTP緩存 HTTP 緩存可以說是HTTP性能優化中簡單高效的一種優化方式了，緩存是一種保存資源副本併在下次請求時直接使用該副本的技術，當 web 緩存發現請求的資源已經被存儲，它會攔截請求，返回該資源的拷貝，而不會去源 ...

原創文章首發於公眾號：「碼農富哥」，歡迎收藏和關註，如轉載請註明出處！

什麼是HTTP緩存

HTTP 緩存可以說是HTTP性能優化中簡單高效的一種優化方式了，緩存是一種保存資源副本併在下次請求時直接使用該副本的技術，當 web 緩存發現請求的資源已經被存儲，它會攔截請求，返回該資源的拷貝，而不會去源伺服器重新下載。
一個優秀的緩存策略可以縮短網頁請求資源的距離，減少延遲，節省網路流量，並且由於緩存文件可以重覆利用，降低網路負荷，提高客戶端響應。
所以，學會利用HTTP緩存是很有必要的
在此，我會向大家系統的介紹HTTP緩存機制，期望對各位正確的理解HTTP緩存有所幫助。

緩存策略

在闡述HTTP不同緩存策略之前，我們需要知道用戶刷新/訪問行為的手段分成三類：

在URI輸入欄中輸入然後回車/通過書簽訪問
F5/點擊工具欄中的刷新按鈕/右鍵菜單重新載入
Ctl+F5 （完全不使用HTTP緩存）

不同的刷新手段，會導致瀏覽器使用不同的緩存策略，我們下麵會分析到

HTTP 緩存主要是通過請求和響應報文頭中的對應 Header 信息，來控制緩存的策略。
響應頭中相關欄位為Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag。

HTTP緩存的類型很多，根據是否需要重新向伺服器發起請求來分類包括兩種：強制緩存 和 對比緩存
假設瀏覽器有一個緩存資料庫用於本地緩存，先看看瀏覽器請求資源的情況：

瀏覽器第一次請求資源
強制緩存：
在瀏覽器已經緩存數據的情況下，使用強制緩存去請求數據的流程是這樣的：

強制緩存

從流程圖可以看到，強制緩存，在緩存數據未失效的情況下，可以直接使用緩存數據，不需要再請求伺服器，那麼瀏覽器是如何判斷緩存數據是否失效呢？
對於強制緩存來說，響應header中會有兩個欄位來標明失效規則（Expires/Cache-Control）：

Expires：
Expires是HTTP1.0的產物了，現在預設瀏覽器均預設使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。但是很多網站還是對它做了相容。它的值為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。
但有一個問題是到期時間是由服務端生成的，如果客戶端時間跟伺服器時間不一致，這就會導致緩存命中的誤差。
在HTTP 1.1 的版本，Expires被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，預設為private。

（1） max-age：用來設置資源（representations）可以被緩存多長時間，單位為秒；
（2） s-maxage：和max-age是一樣的，不過它只針對代理伺服器緩存而言；
（3）public：指示響應可被任何緩存區緩存；
（4）private：只能針對個人用戶，而不能被代理伺服器緩存；
（5）no-cache：強制客戶端直接向伺服器發送請求,也就是說每次請求都必須向伺服器發送。伺服器接收到請求，然後判斷資源是否變更，是則返回新內容，否則返回304，未變更。這個很容易讓人產生誤解，使人誤以為是響應不被緩存。實際上Cache-Control: no-cache是會被緩存的，只不過每次在向客戶端（瀏覽器）提供響應數據時，緩存都要向伺服器評估緩存響應的有效性。
（6）no-store：禁止一切緩存（這個才是響應不被緩存的意思）。

舉個例子：
比如一個資源響應頭是：

cache-control: public, max-age=31536000

那麼這個資源會被緩存31536000秒（365天），在365天內再次請求這條數據，都會直接獲取緩存資料庫中的數據，直接使用。
那麼我們試試再次訪問資源，會有以下的響應：

可以看到HTTP狀態碼是200，Size這個欄位顯示：disk cache，說明HTTP響應報文大小是0，瀏覽器確實走了強制緩存，沒有再跟瀏覽器交互。
我們上面說了，不同的訪問/刷新手段，會使瀏覽器使用不同的緩存策略，要讓瀏覽器走強制緩存對請求方式有一個要求: 在URI輸入欄中輸入然後回車/通過書簽訪問

對比緩存：

在瀏覽器已經緩存數據的情況下，使用對比緩存去請求數據的流程是這樣的：

有同學可能會問，基於對比緩存的流程下，不管是否使用緩存，都需要向伺服器發送請求，那麼還用緩存乾什麼？
這個問題，我們現在來探討一下。
對比緩存，顧名思義，需要進行比較判斷是否可以使用緩存。
瀏覽器第一次請求數據時，伺服器會將緩存標識與數據一起返回給瀏覽器，瀏覽器將二者備份至緩存資料庫中。
當瀏覽器再次請求數據時，瀏覽器將備份的緩存標識發送給伺服器，伺服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，可以使用緩存數據。
舉個例子：
第一次訪問：

第二次訪問：

對比緩存，響應header中會有兩個欄位來標明規則

Last-Modified / If-Modified-Since
伺服器響應請求時，會通過Last-ModifiedHTTP頭告訴瀏覽器資源的最後修改時間，瀏覽器本地對資源緩存起來，之後再請求的時候，會帶上一個HTTP頭If-Modified-Since，這個值就是伺服器上一次給的Last-Modified的時間，伺服器會拿著瀏覽器傳過來的時間比對資源當前最後的修改時間，如果大於If-Modified-Since，則說明資源修改過了，瀏覽器不能再使用緩存，伺服器重新一份完整的資源瀏覽器，否則瀏覽器可以繼續使用緩存，並返回304狀態碼
Etag / If-None-Match（優先順序高於Last-Modified / If-Modified-Since）
伺服器響應請求時，通過EtagHTTP頭部告訴瀏覽器當前資源在伺服器的唯一標識（生成規則由伺服器決定），瀏覽器再次請求時，就會帶上一個頭If-None-Match，這個值就是伺服器上一次給的Etag的值，伺服器比對一下資源當前的Etag是否跟If-None-Match一致，不一致則說明資源修改過了，瀏覽器不能再使用緩存，否則瀏覽器可以繼續使用緩存，並返回304狀態碼

值得註意的是：Etag 的校驗優先順序高於 Last-Modified
看個例子：
第一次請求，伺服器的響應頭包含了

第二次請求，瀏覽器的請求頭

總結

我們再看一下HTTP緩存的一個總概流程圖：

HTTP緩存主要分強制緩存和對比緩存
強制緩存的HTTP相關頭部Cache-Control，Exipres（HTTP1.0）,瀏覽器直接讀本地緩存，不會再跟伺服器端交互，狀態碼200。
對比緩存的HTTP相關頭部Last-Modified / If-Modified-Since， Etag / If-None-Match (優先順序比Last-Modified / If-Modified-Since高)，每次請求需要讓伺服器判斷一下資源是否更新過，從而決定瀏覽器是否使用緩存，如果是，則返回304，否則重新完整響應。