HTTP缓存详解

快来打我* 2022-05-01 12:54 330阅读 0赞

## 一、为什么要使用缓存 ##

Web缓存可以自动保存已获取的资源，当Web请求抵达缓存时，如果本地有“已缓存的”副本，就可以从本地存储而不是原始服务器中提取这些资源，使用缓存有下列有点：

>  *  缓存减少了冗余的数据传输
>  *  缓存缓解了网络瓶颈问题，节省带宽
>  *  缓存降低了对原始服务器的压力
>  *  缓存降低了距离时延

## 二、各种类型的缓存 ##

缓存大体可以分为两种类型：私有缓存和公有缓存。 私有缓存是个人的缓存，包含了单个用户最常用的资源；公有缓存包含了多个用户常用的资源。

### 1、私有缓存 ###

大多数浏览器都会将常用文档缓存在个人电脑的磁盘或者内存中，这样可以避免再次向服务器发起多余的请求。你可以在浏览器的设置中配置缓存的各种设置。

### 2、公有代理缓存 ###

公有代理缓存会接受来自多个用户的访问，代理缓存会从本地缓存中提供文档，或者代表用户和服务器进行联系。

### 三、缓存的处理步骤 ###

常见的HTTP缓存只能存储GET响应，对其他累着的响应则无能为力。Web缓存的基本工作原理大多很简单，处理过程包括7个步骤。

> 1、接收 - 缓存图片请求报文  
> 2、解析 - 缓存对请求报文进行解析，提取出URL和各种首部  
> 3、查询 - 缓存查看是否有本地副本可用，如果没有就从服务器获取一份副本，并将其保存在本地  
> 4、新鲜度检测 - 如果本地有副本，缓存就会查看已缓存副本是否足够新鲜，如果不是，就询问服务器是否有任何更新  
> 5、创建响应 - 如果资源没有更新，缓存会用新的首部和已缓存的主体来构建一条响应报文  
> 6、发送 - 缓存通过网络将响应发回给客户端  
> 7、日志 - 缓存可选地创建一个日志文件条目来描述这个事务

#### 缓存GET请求流程图 ####

## 四、新鲜度检测 ##

### 1、如何判断文档是否已过期 ###

理论上当一个资源被缓存存储后，该资源可以永久存储在缓存中，但是缓存的空间毕竟有限，所以缓存会定期将一些副本清除。浏览器如何判定缓存的副本需要清除了？  
服务端在返回一个资源时会为这个定一个过期时间，服务器通过HTTP Cache-Control:max-age和Expires首部为每一个文档附加一个“过期时间”。在文档过期之前，缓存可以无需与服务器联系而使用这些副本，除非客户端请求报文中包含有阻止提供已缓存或未验证资源的首部。

#### Expires ####

Expires是HTTP/1.0的首部，Expires是指定一个绝对的过期日期。如果过期日期已经过了，就说明文档不在新鲜。

#### Cache-Contirl:max-age ####

Cache-Contirl:max-age是HTTP/1.1的响应首部，max-age值定义了文档的最大使用时间，是距离请求发起的时间的秒数。max-age使用的是相对时间。对于不会改变的文件，例如js、css和图片等静态资源，可以设置较长的过期时间，然后每次修改这些静态资源时，文件名加上新的后缀来使用新的静态资源。

### 2、过期文档在验证 ###

有时候缓存里的文档副本已过期，但并不意外着服务器上的文档已更新。缓存可以通过一些条件请求首部到服务端去验证文档是否有更新，只有当服务端文档和缓存中的文档不同时，响应才会返回主体。  
对缓存再验证最有用的2个首部是If-Modified-Since和If-None-Match。

#### If-Modified-Since:Date ####

请求报文中If-Modified-Since会待上上一次响应返回的Last-Modified日期，只有在这个日期之后资源发生了变化才会指示服务器执行请求。

*  如果在指定日期后，文档被修改，GET请求就会成功执行。响应会携带新的首部和新文档返回，新首部中就包括新的过期时间（Last-Modified）。
 *  如果自指定日期后，文档没有被修改，服务器会返回一个304 Not Modified响应报文，为了提高有效性，不会返回文档的主体，一般还会返回一个新的过期时间（Last-Modified）。  
    If-Modified-Since: < cached last-modified date >

#### If-None-Match ####

有时候仅使用最后修改日期来验证还是不够。比如有些文档可能被重写，内容没有变化，但最后修改日期会发生变化。这个时候可以使用ETag(实体标签)来进行比较。ETag类似于文档的序列号或版本好，当文档修改时，可以修改文档的实体标签来说明这是个新的版本。  
请求头If-None-Match可以带上上次返回的ETage，来去服务端验证文档是否有修改过。如果修改过，服务端会返回200，如果没有修改过，服务端会返回304 Not Modified，但不返回body。304的响应头也可以同时更新缓存文档的过期时间。  
如果服务器返回一个实体标签，客户端就必须使用If-None-Match来验证。如果服务器只返回一个Last-Modified值，客户端就可以使用If-Modified-Since验证。如果Etag和Last-Modified都提供了，客户端就应该使用着两种方案验证。

> Etag / If-None-Match（优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since）

## 五、控制缓存的能力 ##

HTTP/1.1定义的 Cache-Control头用来区分对缓存机制的支持情况， 请求头和响应头都支持这个属性。 可以替换之前用来定义响应缓存策略的标头（例如Expires)

*  每个资源都可通过 Cache-Control HTTP 标头定义其缓存策略
 *  Cache-Control 指令控制谁在什么条件下可以缓存响应以及可以缓存多久。

#### 禁止进行缓存 ####

> Cache-Control: no-store  
> Cache-Control: no-cache, no-store  
> Pragma: no-cache

“no-store”直接禁止浏览器以及所有中间缓存存储任何版本的返回响应

“no-cache”表示必须先与服务器确认返回的响应是否发生了变化，然后才能使用该响应来满足后续对同一网址的请求。 因此，如果存在合适的验证令牌 (ETag)，no-cache 会发起往返通信来验证缓存的响应，但如果资源未发生变化，则可避免下载

Pragma 是HTTP/1.0标准中定一个的一个header属性，请求中包含Pragma的效果跟在头信息中定义Cache-Control: no-cache相同，但是HTTP的响应头不支持这个属性。通常定义Pragma以向后兼容基于HTTP/1.0的客户端。

#### 强制确认缓存 ####

> Cache-Control: must-revalidate

“must-revalidate”规定每次有请求发出时，缓存会将此请求发到服务器，服务器端会验证请求中所描述的缓存是否过期，若未过期返回304，缓存使用本地缓存副本。