一篇文章看清http缓存

Http 缓存机制作为一个缓存,作用当然是为了提高性能。这个很多人都知道,但是也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。这里就简单系统的介绍一下HTTP缓存机制,期望对各位正确的理解前端缓存有所帮助。

一HTTP请求中缓存的作用

浏览器请求

我们可以知道,从在浏览器地址栏敲入域名-DNS解析-实际IP-(中间可能多个代理服务器分发)- 源服务器,请求抵达源服务器后,在服务器上找到请求的资源,再通过代理服务器一层层的返回数据到浏览器端。
  缓存要解决的核心问题为减少客户端对源服务器的HTTP请求,提升性能。试想,像jquery、bootstrap这种更新不频繁的资源当然没有必要每次都从源服务器上获取。
实际上大部分静态文件在下一次内容更新之前都没有必要再走一遍网络从源服务器获取

二、http报文中缓存相关参数所处位置
HTTP报文就是浏览器和服务器间通信时发送及响应的数据块。
浏览器向服务器请求数据,发送请求(request)报文;服务器向浏览器返回数据,返回响应(response)报文。
报文信息主要分为两部分
1.包含属性的首部(header)--------------------------附加信息(cookie,缓存信息等)与缓存相关的规则信息,均包含在header中
2.包含数据的主体部分(body)-----------------------HTTP请求真正想要传输的部分

三、http缓存的分类
为方便理解,将HTTP缓存数据保存在浏览器中的地方,视为一个缓存数据库,用于存储缓存信息。

请求截图

http缓存可以分为两种类型:强制缓存和对比缓存。如上图。

强制缓存

浏览器强缓存什么意思呢,就是说当请求一个资源时,直接从本地的浏览器缓存中读取,不发起HTTP请求,对于源服务器来讲,好爽!

(1)强制缓存的流程
已存在缓存数据时,仅基于强制缓存,请求数据的流程如下

强制缓存
强制缓存-未命中

(2)强制缓存的实际使用

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


form disk cache

Expires(这个不推荐使用)
  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)
Ps:“no-cache”这个容易搞错,不是不使用缓存,而是不使用强制缓存,对比缓存还是使用的。“no-store”才是什么缓存都不使用。
举个例子:

headers

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。

2、对比缓存

当浏览器强制缓存过期后,就会触发对比缓存机制。这个时候需向服务器发送一个http请求,带上如下列表中的头部信息,如果符合规则(即服务器跟客户端资源一致),直接返回304,不再返回资源内容;否则,返回状态码200与资源内容;最后,更新缓存头信息。

(1)对比缓存的流程
已存在缓存数据时,仅基于对比缓存,请求数据的流程如下

对比缓存
对比缓存-未命中

(2)对比缓存的实际使用

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。

第一次访问:

第一次

再次访问:

第二次

通过两图的对比,我们可以很清楚的发现,在对比缓存生效时,状态码为304,并且报文大小和请求时间大大减少。
原因是,服务端在进行标识比较后,只返回header部分,通过状态码通知客户端使用缓存,不再需要将报文主体部分返回给客户端。

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。

Last-Modified

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。

if-Modified-Since

Etag / If-None-Match(优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since)
Etag:
服务器响应请求时,告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识(生成规则由服务器决定)。

Etag

If-None-Match:
再次请求服务器时,通过此字段通知服务器客户段缓存数据的唯一标识。
服务器收到请求后发现有头If-None-Match 则与被请求资源的唯一标识进行比对,
不同,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码200;
相同,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。

If-Node-Macth

强制缓存优先级高于对比缓存

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。

总结:
对于强制缓存,服务器通知浏览器一个缓存时间,在缓存时间内,下次请求,直接用缓存,不在时间内,执行比较缓存策略。
对于比较缓存,将缓存信息中的Etag和Last-Modified通过请求发送给服务器,由服务器校验,返回304状态码时,浏览器直接使用缓存。

浏览器第一次请求:

第一次

浏览器再次请求时:

第二次
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