深入了解HTTP缓存机制

前言

Http 缓存机制作为 web 性能优化的重要手段，对于所有 Web 开发者来说，应该是知识体系库中的一个基础环节；

但是对于我自己来说，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。在此，仅仅作为学习的一些佐证与笔记。

在了解HTTP缓存之前，先介绍一下HTTP的报文

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.包含属性的头部(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

缓存类型

可以理解浏览器存在一个缓存数据库,用于存储缓存信息。

在客户端第一次请求数据时，此时缓存数据库中没有对应的缓存数据，需要请求服务器，服务器返回数据后，先在浏览器上渲染输，然后将数据存储至缓存数据库中。
HTTP缓存有多种规则，根据是否需要重新向服务器发起请求来分类，分为两大类(强制缓存，对比缓存)

强制缓存

强制缓存，在缓存数据未失效的情况下，可以直接去使用缓存数据，那么浏览器是如何去判断缓存数据是否失效的？

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

Expires

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）

对比缓存

第一次访问：

第二次访问：

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。

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。

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。

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）。

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

总结

强制缓存：服务器通知浏览器一个缓存时间，在缓存时间内，直接用缓存，不在时间内，执行比较缓存策略。

对比缓存：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，根据返回的状态码，浏览器直接使用缓存。