HTTP强缓存和协商缓存

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HTTP缓存

浏览器缓存是浏览器在本地磁盘对用户最近请求过的文档进行存储，当访问者再次访问同一页面时，浏览器就可以直接从本地磁盘加载文档。缓存和重用以前获取的资源的能力成为优化性能很关键的一个方面。

浏览器缓存有下面的优点：

  1. 减少冗余的数据传输
  2. 减少服务器负担
  3. 加快客户端加载网页的速度

下面就来说说HTTP缓存有哪些类型，那些规则。

  • HTTP 1.0: 基于Pragma&Expires的缓存实现
    • Pragma
    • Expire
      （这三者的优先级顺序为:Pragma -> Cache-Control -> Expires）
  • HTTP 1.1 Cache-Control:相对过期时间
    • 强缓存
      1. Expires （http 1.0）
      2. Cache-Control
    • 协商缓存
      1. Etag和If-None-Match
      2. Last-Modify/If-Modify-Since

HTTP 1.0: 基于Pragma&Expires的缓存实现

Pragma和Expires都是http1.0的遗留物

Pragma

当该字段值为“no-cache”的时候（事实上现在RFC中也仅标明该可选值），禁止缓存，即每次都得向服务器发请求；
使用时我们常常在html上加meta标签（仅对该页面文档有效，对页面上的资源无效）：

1
<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache">

需要注意的是：

  1. 仅有IE才能识别这段meta标签含义，其它主流浏览器仅能识别“Cache-Control: no-store”的meta标签。
    1. 在IE中识别到该meta标签含义，并不一定会在请求字段加上Pragma，但的确会让当前页面每次都发新请求（仅限页面，页面上的资源则不受影响）

Expires

Pragma来禁用缓存,Expire来启用缓存和定义缓存时间（GMT（格林尼治时间））；
同样可以使用meta标签来知会IE（也仅有IE能识别）页面（同样也只对页面有效，对页面上的资源无效）缓存时间：

1
<meta http-equiv="expires" content="mon, 18 apr 2016 14:30:00 GMT">

“content”的值为“-1”或“0”时告诉IE不走缓存。

  • 缺点
    响应报文中Expires所定义的缓存时间是相对服务器上的时间而言的，其定义的是资源“失效时刻”，如果客户端上的时间跟服务器上的时间不一致，就会导致缓存混乱。

强缓存与协商缓存

浏览器缓存主要分为强强缓存（也称本地缓存）和协商缓存（也称弱缓存）。浏览器在第一次请求发生后，再次发送请求时：

  • 浏览器请求某一资源时，会先获取该资源缓存的header信息，然后根据header中的Cache-Control和Expires来判断是否过期。若没过期则直接从缓存中获取资源信息，包括缓存的header的信息，所以此次请求不会与服务器进行通信。这里判断是否过期，则是强缓存相关。后面会讲Cache-Control和Expires相关。
  • 如果显示已过期，浏览器会向服务器端发送请求，这个请求会携带第一次请求返回的有关缓存的header字段信息，比如客户端会通过If-None-Match头将先前服务器端发送过来的Etag发送给服务器，服务会对比这个客户端发过来的Etag是否与服务器的相同，若相同，就将If-None-Match的值设为false，返回状态304，客户端继续使用本地缓存，不解析服务器端发回来的数据，若不相同就将If-None-Match的值设为true，返回状态为200，客户端重新机械服务器端返回的数据；客户端还会通过If-Modified-Since头将先前服务器端发过来的最后修改时间戳发送给服务器，服务器端通过这个时间戳判断客户端的页面是否是最新的，如果不是最新的，则返回最新的内容，如果是最新的，则返回304，客户端继续使用本地缓存。

强缓存 > 协商缓存

强缓存，Expires/Cache-Control规则

利用http头中的Expires和Cache-Control两个字段来控制的，用来表示资源的缓存时间；
普通刷新会忽略它，但不会清除它，需要强制刷新。浏览器强制刷新，请求会带上Cache-Control:no-cache和Pragma:no-cache

Expires（如上）

Cache-Control

Cache-Control是在http1.1中出现的，主要是利用该字段的max-age值来进行判断，它是一个相对时间，例如Cache-Control:max-age=3600，代表着资源的有效期是3600秒。cache-control除了该字段外，还有下面几个比较常用的设置值：

  • no-cache：不使用本地缓存。需要使用缓存协商，先与服务器确认返回的响应是否被更改，如果之前的响应中存在ETag，那么请求的时候会与服务端验证，如果资源未被更改，则可以避免重新下载。
  • no-store：直接禁止游览器缓存数据，每次用户请求该资源，都会向服务器发送一个请求，每次都会下载完整的资源。
  • public：可以被所有的用户缓存，包括终端用户和CDN等中间代理服务器。
  • private：只能被终端用户的浏览器缓存，不允许CDN等中继缓存服务器对其缓存。

Cache-Control与Expires可以在服务端配置同时启用，同时启用的时候Cache-Control优先级高。

协商缓存

协商缓存就是由服务器来确定缓存资源是否可用，所以客户端与服务器端要通过某种标识来进行通信，从而让服务器判断请求资源是否可以缓存访问。

Etag和If-None-Match

Etag/If-None-Match返回的是一个校验码。ETag可以保证每一个资源是唯一的，资源变化都会导致ETag变化。服务器根据浏览器上送的If-None-Match值来判断是否命中缓存。

与Last-Modified不一样的是，当服务器返回304 Not Modified的响应时，由于ETag重新生成过，response header中还会把这个ETag返回，即使这个ETag跟之前的没有变化。

Last-Modify/If-Modify-Since

浏览器第一次请求一个资源的时候，服务器返回的header中会加上Last-Modify，Last-modify是一个时间标识该资源的最后修改时间，例如Last-Modify: Thu,31 Dec 2037 23:59:59 GMT。

当浏览器再次请求该资源时，request的请求头中会包含If-Modify-Since，该值为缓存之前返回的Last-Modify。服务器收到If-Modify-Since后，根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存。

如果命中缓存，则返回304，并且不会返回资源内容，并且不会返回Last-Modify。

为什么要有Etag

你可能会觉得使用Last-Modified已经足以让浏览器知道本地的缓存副本是否足够新，为什么还需要Etag呢？HTTP1.1中Etag的出现主要是为了解决几个Last-Modified比较难解决的问题：

  • 一些文件也许会周期性的更改，但是他的内容并不改变(仅仅改变的修改时间)，这个时候我们并不希望客户端认为这个文件被修改了，而重新GET；
  • 某些文件修改非常频繁，比如在秒以下的时间内进行修改，(比方说1s内修改了N次)，If-Modified-Since能检查到的粒度是s级的，这种修改无法判断(或者说UNIX记录MTIME只能精确到秒)；
  • 某些服务器不能精确的得到文件的最后修改时间。
    Last-Modified与ETag是可以一起使用的，服务器会优先验证ETag，一致的情况下，才会继续比对Last-Modified，最后才决定是否返回304。

如何设置缓存

1 HTML Meta标签控制缓存（非HTTP协议定义）


上述代码的作用是告诉浏览器当前页面不被缓存，每次访问都需要去服务器拉取。这种方法使用上很简单，但只有部分浏览器可以支持，而且所有缓存代理服务器都不支持，因为代理不解析HTML内容本身。
2 HTTP头信息控制缓存
HTTP头信息控制缓存是通过Expires（强缓存）、Cache-control（强缓存）、Last-Modified/If-Modified-Since（协商缓存）、Etag/If-None-Match（协商缓存）实现

补充

  1. 协商缓存的优先级高
  2. chrome 默认强缓存
  3. meta只对html有效

参考：
HTTP 缓存的四种风味与缓存策略
HTTP强缓存和协商缓存
http协议缓存机制
HTTP基于缓存策略三要素分解法
HTTP缓存控制小结
pHTTP 缓存
说说web缓存-强缓存、协商缓存