HTTP缓存机制

前言

​ 缓存机制无处不在，有客户端缓存，服务端缓存，代理服务器缓存等。在HTTP中具有缓存功能的是浏览器缓存。HTTP缓存作为web性能优化的重要手段

​ HTTP缓存整理：

• 缓存的规则
• 缓存的方案
• 缓存的优点
• 不同的刷新请求执行过程

缓存规则

​ 浏览器存在一个缓存数据库，用于存储一些不经常变化的静态文件（图片、css、js等）。缓存分为强制缓存和协商缓存。

强制缓存

​ 当缓存数据库中已有所请求的数据时，客户端直接从缓存数据库获取数据。当缓存数据库中没有所请求的数据时，客户端从服务端获取数据

[图片上传失败...(image-6914ca-1575861223079)]

协商缓存

​ 又称为对比缓存，客户端会先从缓存数据库中获取到一个缓存数据的标识，得到标识后请求服务端验证是否失效（新鲜），如果没有失效服务端返回304，此时客户端直接从缓存中获取所请求的数据，如果标识失效，服务端会返回更新后的数据

[图片上传失败...(image-837004-1575861223079)]

注意：

​ 两种缓存机制可以同时存在，强制缓存的优先级高于协商缓存，当执行强制缓存时，如若缓存命中，则直接使用缓存数据库数据，不在进行缓存协商

缓存的方案

​ 服务器如何判断缓存是否失效？在浏览器和服务器进行交互的时候会发送一些请求数据和响应数据，称之为HTTP报文。报文中包含首部header和主体部分body。与缓存相关的规则就包含在header中。body中的内容是HTTP请求正在要传输的部分

[图片上传失败...(image-46dd-1575861223080)]

对HTTP报文中出现的与缓存规则相关的信息做详细解释

强制缓存

​ 对于强制缓存，服务器响应的header中会用两个字段来表明——Expires和Cache-Control

Expires

​ Expires的值为服务端返回的数据到期时间。当再次请求时的请求时间小于返回的此时间，则直接使用缓存数据。但由于服务端时间和客户端时间可能有误差，这也将导致缓存命中的误差，另一方面，Expire是HTTP1.0的产物，故现在大多数使用Cache-Control代替

Cache-Control

​ Cache-Control有很多属性，不同的属性代表的意义也不同。

• private：客户端可以缓存
• public：客户端和代理服务器都可以缓存
• max-age = t：缓存内容将在t秒后失效
• no-cache：需要使用协商缓存来验证缓存数据
• no-store：所有内容都不会缓存

协商缓存

​ 协商缓存需要进行对比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响应给客户端，客户端将它们备份至缓存中。再次请求时，客户端会将缓存中的标识发送给服务器，服务器根据此标识判断。若未失效，返回304状态码，浏览器拿到此状态码就可以直接使用缓存数据。

Last-Modified

Last-Modified：服务器在响应请求时，会告诉浏览器资源的最后修改时间

if-Modified-Since：浏览器再次请求服务器的时候，请求头会包含此字段，后面跟着在缓存中获得的最后修改时间。服务端收到此请求头发现有if-Modified-Since，则与被请求资源的最后修改时间进行对比，如果一致则返回304和响应报文头，浏览器只需要从缓存中获取信息即可。字面上就是说：从某个时间节点算起，是否文件被修改了

• 如果真的被修改：那么开始传输响应一个整体，服务器返回：200 OK
• 如果没有被修改：那么只需要响应header，服务器返回：304 Not Modified

if-Unmodified-Since：从某个时间点算起，是否文件没有被修改

• 如果没有被修改：则开始‘继续’传输送文件：服务器返回：200OK
• 如果文件被修改：则不传输，服务器返回：412 Precondition failed(预处理错误)

这两个的区别是一个是修改了才下载一个是没修改才下载。Last-Modified说好却也不是特别好，因为如果在服务器上，一个资源被修改了，但其实际内容根本没有发生变化，会因为Last-Modified时间匹配不上而返回了整个实体给客户端（即使客户端缓存里有个一模一样的资源），为此推出了Etag

Etag

Etag：服务器响应请求时，通过此字段告诉浏览器当前资源在服务器生成的唯一标识（生成规则由服务器决定）

If-None-Match：再次请求服务器时，浏览器的请求报文头部会包含此字段，后面的值为在缓存中获取的标识。服务器接收到次报文后发现If-None-Match则与被请求资源的唯一标识进行对比

• 不同，说明资源被改动过，则响应整个资源内容，返回状态码200
• 相同，说明资源无心修改，响应header，浏览器直接从缓存中获取数据信息。返回状态码304

实际应用中由于Etag的计算是使用算法得出的，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，所以很少使用Etag

缓存的优点

• 减少了冗余的数据传递，节省宽带流量
• 减少了服务器的负担，大大提高了网站性能
• 加快了客户端加载网页的速度，这也是HTTP缓存属于客户端缓存的原因

不同刷新的请求执行过程

• 浏览器地址栏中写入URL，回车 浏览器发现缓存中有这个文件了，不用继续请求了，直接去缓存拿。（最快）
• F5 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。于是浏览器就战战兢兢的发送一个请求带上If-Modify-since
• Ctrl+F5 告诉浏览器，先把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