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前言

Http 緩存機制作為 web 性能優(yōu)化的重要手段，對于從事 Web 開發(fā)的同學們來說，應(yīng)該是知識體系庫中的一個基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，同時對于有志成為前端架構(gòu)師的同學來說是必備的知識技能。

但是對于很多前端同學來說，僅僅只是知道瀏覽器會對請求的靜態(tài)文件進行緩存，但是為什么被緩存，緩存是怎樣生效的，卻并不是很清楚。

在此，我會嘗試用簡單明了的文字，像大家系統(tǒng)的介紹HTTP緩存機制，期望對各位正確的理解前端緩存有所幫助。

在介紹HTTP緩存之前，作為知識鋪墊，先簡單介紹一下HTTP報文

HTTP報文就是瀏覽器和服務(wù)器間通信時發(fā)送及響應(yīng)的數(shù)據(jù)塊。

瀏覽器向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)，發(fā)送請求(request)報文;服務(wù)器向瀏覽器返回數(shù)據(jù)，返回響應(yīng)(response)報文。

報文信息主要分為兩部分

1. 包含屬性的首部(header)：附加信息(cookie，緩存信息等)與緩存相關(guān)的規(guī)則信息，均包含在header中。
2. 包含數(shù)據(jù)的主體部分(body)：HTTP請求真正想要傳輸?shù)牟糠帧?/li>

緩存規(guī)則解析

為方便大家理解，我們認為瀏覽器存在一個緩存數(shù)據(jù)庫,用于存儲緩存信息。

在客戶端***次請求數(shù)據(jù)時，此時緩存數(shù)據(jù)庫中沒有對應(yīng)的緩存數(shù)據(jù)，需要請求服務(wù)器，服務(wù)器返回后，將數(shù)據(jù)存儲至緩存數(shù)據(jù)庫中。

HTTP緩存有多種規(guī)則，根據(jù)是否需要重新向服務(wù)器發(fā)起請求來分類，我將其分為兩大類(強制緩存，對比緩存)，在詳細介紹這兩種規(guī)則之前，先通過時序圖的方式，讓大家對這兩種規(guī)則有個簡單了解。

已存在緩存數(shù)據(jù)時，僅基于強制緩存，請求數(shù)據(jù)的流程如下：

已存在緩存數(shù)據(jù)時，僅基于對比緩存，請求數(shù)據(jù)的流程如下：

對緩存機制不太了解的同學可能會問，基于對比緩存的流程下，不管是否使用緩存，都需要向服務(wù)器發(fā)送請求，那么還用緩存干什么?

這個問題，我們暫且放下，后文在詳細介紹每種緩存規(guī)則的時候，會帶給大家答案。

我們可以看到兩類緩存規(guī)則的不同，強制緩存如果生效，不需要再和服務(wù)器發(fā)生交互，而對比緩存不管是否生效，都需要與服務(wù)端發(fā)生交互。

兩類緩存規(guī)則可以同時存在，強制緩存優(yōu)先級高于對比緩存，也就是說，當執(zhí)行強制緩存的規(guī)則時，如果緩存生效，直接使用緩存，不再執(zhí)行對比緩存規(guī)則。

強制緩存

從上文我們得知，強制緩存，在緩存數(shù)據(jù)未失效的情況下，可以直接使用緩存數(shù)據(jù)，那么瀏覽器是如何判斷緩存數(shù)據(jù)是否失效呢?

我們知道，在沒有緩存數(shù)據(jù)的時候，瀏覽器向服務(wù)器請求數(shù)據(jù)時，服務(wù)器會將數(shù)據(jù)和緩存規(guī)則一并返回，緩存規(guī)則信息包含在響應(yīng)header中。

對于強制緩存來說，響應(yīng)header中會有兩個字段來標明失效規(guī)則(Expires/Cache-Control)

使用chrome的開發(fā)者工具，可以很明顯的看到對于強制緩存生效時，網(wǎng)絡(luò)請求的情況：

Expires

Expires的值為服務(wù)端返回的到期時間，即下一次請求時，請求時間小于服務(wù)端返回的到期時間，直接使用緩存數(shù)據(jù)。

不過Expires 是HTTP 1.0的東西，現(xiàn)在默認瀏覽器均默認使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。

另一個問題是，到期時間是由服務(wù)端生成的，但是客戶端時間可能跟服務(wù)端時間有誤差，這就會導致緩存***的誤差。

所以HTTP 1.1 的版本，使用Cache-Control替代。

Cache-Control

Cache-Control 是最重要的規(guī)則。常見的取值有private、public、no-cache、max-age，no-store，默認為private。

• private: 客戶端可以緩存
• public: 客戶端和代理服務(wù)器都可緩存(前端的同學，可以認為public和private是一樣的)
• max-age=xxx: 緩存的內(nèi)容將在 xxx 秒后失效
• no-cache: 需要使用對比緩存來驗證緩存數(shù)據(jù)(后面介紹)
• no-store: 所有內(nèi)容都不會緩存，強制緩存，對比緩存都不會觸發(fā)(對于前端開發(fā)來說，緩存越多越好，so…基本上和它說886)

舉個板栗

圖中Cache-Control僅指定了max-age，所以默認為private，緩存時間為31536000秒(365天)，也就是說，在365天內(nèi)再次請求這條數(shù)據(jù)，都會直接獲取緩存數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，直接使用。

對比緩存

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***次請求數(shù)據(jù)時，服務(wù)器會將緩存標識與數(shù)據(jù)一起返回給客戶端，客戶端將二者備份至緩存數(shù)據(jù)庫中。

再次請求數(shù)據(jù)時，客戶端將備份的緩存標識發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器根據(jù)緩存標識進行判斷，判斷成功后，返回304狀態(tài)碼，通知客戶端比較成功，可以使用緩存數(shù)據(jù)。

***次訪問：

再次訪問：

通過兩圖的對比，我們可以很清楚的發(fā)現(xiàn)，在對比緩存生效時，狀態(tài)碼為304，并且報文大小和請求時間大大減少。

原因是，服務(wù)端在進行標識比較后，只返回header部分，通過狀態(tài)碼通知客戶端使用緩存，不再需要將報文主體部分返回給客戶端。

對于對比緩存來說，緩存標識的傳遞是我們著重需要理解的，它在請求header和響應(yīng)header間進行傳遞，一共分為兩種標識傳遞，接下來，我們分開介紹。

Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified：

服務(wù)器在響應(yīng)請求時，告訴瀏覽器資源的***修改時間。

If-Modified-Since：

再次請求服務(wù)器時，通過此字段通知服務(wù)器上次請求時，服務(wù)器返回的資源***修改時間。

服務(wù)器收到請求后發(fā)現(xiàn)有頭If-Modified-Since 則與被請求資源的***修改時間進行比對。

若資源的***修改時間大于If-Modified-Since，說明資源又被改動過，則響應(yīng)整片資源內(nèi)容，返回狀態(tài)碼200;

若資源的***修改時間小于或等于If-Modified-Since，說明資源無新修改，則響應(yīng)HTTP 304，告知瀏覽器繼續(xù)使用所保存的cache。

Etag / If-None-Match

優(yōu)先級高于Last-Modified / If-Modified-Since

Etag：

服務(wù)器響應(yīng)請求時，告訴瀏覽器當前資源在服務(wù)器的唯一標識(生成規(guī)則由服務(wù)器決定)。

If-None-Match：

再次請求服務(wù)器時，通過此字段通知服務(wù)器客戶段緩存數(shù)據(jù)的唯一標識。

服務(wù)器收到請求后發(fā)現(xiàn)有頭If-None-Match 則與被請求資源的唯一標識進行比對：

不同，說明資源又被改動過，則響應(yīng)整片資源內(nèi)容，返回狀態(tài)碼200;

相同，說明資源無新修改，則響應(yīng)HTTP 304，告知瀏覽器繼續(xù)使用所保存的cache。

總結(jié)

對于強制緩存，服務(wù)器通知瀏覽器一個緩存時間，在緩存時間內(nèi)，下次請求，直接用緩存，不在時間內(nèi)，執(zhí)行比較緩存策略。

對于比較緩存，將緩存信息中的Etag和Last-Modified通過請求發(fā)送給服務(wù)器，由服務(wù)器校驗，返回304狀態(tài)碼時，瀏覽器直接使用緩存。

瀏覽器***次請求：

瀏覽器再次請求時：