浏览器缓存

缓存过程

浏览器第一次向服务器发起该请求后拿到请求结果，会根据响应报文中HTTP头的缓存标识，决定是否缓存结果，是则将请求结果和缓存标识存入浏览器缓存中，简单的过程如下图：

• 浏览器每次发起请求，都会先在浏览器缓存中查找该请求的结果以及缓存标识
• 浏览器每次拿到返回的请求结果都会将该结果和缓存标识存入浏览器缓存中

只要我们再理解浏览器缓存的使用规则，那么所有的问题就迎刃而解了。当浏览器向服务器发起请求时，服务器会将缓存规则放入HTTP响应报文的HTTP头中和请求结果一起返回给浏览器。

缓存规则

强制缓存

1. 规则：控制强制缓存的字段分别是Expires和Cache-Control，其中Cache-Control优先级比Expires高。

2. Expires：

   • Expires是HTTP/1.0控制网页缓存的字段，其值为服务器返回该请求结果缓存的到期时间，即再次发起该请求时，如果客户端的时间小于Expires的值时，直接使用缓存结果。
   • 到了HTTP/1.1，Expire已经被Cache-Control替代，原因在于Expires控制缓存的原理是使用客户端的时间与服务端返回的时间做对比，那么如果客户端与服务端的时间因为某些原因（例如时区不同；客户端和服务端有一方的时间不准确）发生误差，那么强制缓存则会直接失效，这样的话强制缓存的存在则毫无意义。

3. Cache-Control

   • 在HTTP/1.1中，Cache-Control是最重要的规则，主要用于控制网页缓存，主要取值为：
     • public：所有内容都将被缓存（客户端和代理服务器都可缓存）
     • private：所有内容只有客户端可以缓存，Cache-Control的默认取值
     • no-cache：客户端缓存内容，但是是否使用缓存则需要经过协商缓存来验证决定
     • no-store：所有内容都不会被缓存，即不使用强制缓存，也不使用协商缓存
     • max-age=xxx (xxx is numeric)：缓存内容将在xxx秒后失效

4. 例子(google首页)

   

   • HTTP响应报文中expires的时间值，是一个绝对值
   • HTTP响应报文中Cache-Control为max-age=600，是相对值
   • 由于Cache-Control的优先级比expires，那么直接根据Cache-Control的值进行缓存，意思就是说在31536000秒内再次发起该请求，则会直接使用缓存结果，强制缓存生效。
   • 在无法确定客户端的时间是否与服务端的时间同步的情况下，Cache-Control相比于expires是更好的选择，所以同时存在时，只有Cache-Control生效。

5. 缓存存放位置

   

   状态码为灰色的请求则代表使用了强制缓存，请求对应的Size值则代表该缓存存放的位置，分别为from memory cache 和 from disk cache。from memory cache代表使用内存中的缓存，from disk cache则代表使用的是硬盘中的缓存，浏览器读取缓存的顺序为memory –> disk。

   • 虽然我已经直接把结论说出来了，但是相信有不少人对此不能理解，那么接下来我们一起详细分析一下缓存读取问题，这里仍让以我的博客为例进行分析：

   • 过程如下

     • 访问https://haominglfs.github.io/

       

     • 关闭博客的标签页

     • 重新打开https://haominglfs.github.io/

       

     • 刷新

       

   • 内存缓存(from memory cache)和硬盘缓存(from disk cache)的特点：

     • 内存缓存(from memory cache)：内存缓存具有两个特点，分别是快速读取和时效性：
       • 快速读取：内存缓存会将编译解析后的文件，直接存入该进程的内存中，占据该进程一定的内存资源，以方便下次运行使用时的快速读取。
       • 时效性：一旦该进程关闭，则该进程的内存则会清空。
     • 硬盘缓存(from disk cache)：硬盘缓存则是直接将缓存写入硬盘文件中，读取缓存需要对该缓存存放的硬盘文件进行I/O操作，然后重新解析该缓存内容，读取复杂，速度比内存缓存慢。
     • 在浏览器中，浏览器会在js和图片等文件解析执行后直接存入内存缓存中，那么当刷新页面时只需直接从内存缓存中读取(from memory cache)；而css文件则会存入硬盘文件中，所以每次渲染页面都需要从硬盘读取缓存(from disk cache)。

协商缓存

协商缓存就是强制缓存失效后，浏览器携带缓存标识向服务器发起请求，由服务器根据缓存标识决定是否使用缓存的过程。

1. 规则：控制协商缓存的字段分别有：Last-Modified / If-Modified-Since和Etag / If-None-Match，其中Etag / If-None-Match的优先级比Last-Modified / If-Modified-Since高。

2. Last-Modified / If-Modified-Since

   Last-Modified是服务器响应请求时，返回该资源文件在服务器最后被修改的时间，如下：

   

   If-Modified-Since则是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的Last-Modified值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的最后被修改时间。服务器收到该请求，发现请求头含有If-Modified-Since字段，则会根据If-Modified-Since的字段值与该资源在服务器的最后被修改时间做对比，若服务器的资源最后被修改时间大于If-Modified-Since的字段值，则重新返回资源，状态码为200；否则则返回304，代表资源无更新，可继续使用缓存文件，如下：

   

3. Etag / If-None-Match

   Etag是服务器响应请求时，返回当前资源文件的一个唯一标识(由服务器生成)，如下：

   

If-None-Match是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的唯一标识Etag值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的唯一标识值。服务器收到该请求后，发现该请求头中含有If-None-Match，则会根据If-None-Match的字段值与该资源在服务器的Etag值做对比，一致则返回304，代表资源无更新，继续使用缓存文件；不一致则重新返回资源文件，状态码为200，如下：

总结

强制缓存优先于协商缓存进行，若强制缓存(Expires和Cache-Control)生效则直接使用缓存，若不生效则进行协商缓存(Last-Modified / If-Modified-Since和Etag / If-None-Match)，协商缓存由服务器决定是否使用缓存，若协商缓存失效，那么代表该请求的缓存失效，重新获取请求结果，再存入浏览器缓存中；生效则返回304，继续使用缓存，主要过程如下：

其他

1. 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（也就是说，ETag是新增的，为了解决之前只有If-Modified的缺点）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。

2. 强缓存与协商缓存的区别可以用下表来表示：

   缓存类型	获取资源形式	状态码	发送请求到服务器
   强缓存	从缓存取	200(from cache)	否，直接从缓存取
   协商缓存	从缓存取	304(not Modified)	是，通过服务器来告知缓存是否可用

3. 用户行为对缓存的影响

用户操作	Expires/Cache-Control	Last-Modifed/Etag
地址栏回车	有效	有效
页面链接跳转	有效	有效
新开窗口	有效	有效
前进回退	有效	有效
F5刷新	无效	有效
Ctrl+F5强制刷新	无效	无效

F5 会 跳过强缓存规则，直接走协商缓存；Ctrl+F5 ，跳过所有缓存规则，和第一次请求一样，重新获取资源。

4. no-cache

   如果request headers中，Cache-Control为no-cache。表示不管服务端有没有设置Cache-Control，都必须从重新去获取请求。

5. max-age=0

   max-age=0表示不管response怎么设置，在重新获取资源之前，先检验ETag/Last-Modified

6. 不管是max-age=0还是no-cache，都会返回304（资源无修改的情况下），no-store才是真正的不进行缓存。

7. Cache-Control与Expires

   Cache-Control与Expires的作用一致，都是指明当前资源的有效期，控制浏览器是否直接从浏览器缓存取数据还是重新发请求到服务器取数据。只不过Cache-Control的选择更多，设置更细致，如果同时设置的话，其优先级高于Expires。

8. Last-Modified/ETag与Cache-Control/Expires

   配置Last-Modified/ETag的情况下，浏览器再次访问统一URI的资源，还是会发送请求到服务器询问文件是否已经修改，如果没有，服务器会只发送一个304回给浏览器，告诉浏览器直接从自己本地的缓存取数据；如果修改过那就整个数据重新发给浏览器；

   Cache-Control/Expires则不同，如果检测到本地的缓存还是有效的时间范围内，浏览器直接使用本地副本，不会发送任何请求。两者一起使用时，Cache-Control/Expires的优先级要高于Last-Modified/ETag。即当本地副本根据Cache-Control/Expires发现还在有效期内时，则不会再次发送请求去服务器询问修改时间（Last-Modified）或实体标识（Etag）了。

   一般情况下，使用Cache-Control/Expires会配合Last-Modified/ETag一起使用，因为即使服务器设置缓存时间, 当用户点击“刷新”按钮时，浏览器会忽略缓存继续向服务器发送请求，这时Last-Modified/ETag将能够很好利用304，从而减少响应开销。

参考

https://heyingye.github.io/2018/04/16/彻底理解浏览器的缓存机制/

https://juejin.im/post/5c417993f265da61285a6075

https://www.zhoulujun.cn/html/theory/network/2018_0306_8078.html