从未如此简单：5分钟搞懂 HTTP 缓存机制

Posted 2021-04-14 高效运维

什么是 HTTP 缓存

HTTP 缓存可以说是HTTP性能优化中简单高效的一种优化方式了，缓存是一种保存资源副本并在下次请求时直接使用该副本的技术，当 web 缓存发现请求的资源已经被存储，它会拦截请求，返回该资源的拷贝，而不会去源服务器重新下载。

一个优秀的缓存策略可以缩短网页请求资源的距离，减少延迟，节省网络流量，并且由于缓存文件可以重复利用，降低网络负荷，提高客户端响应。

所以，学会利用 HTTP 缓存是很有必要的。

在此，我会向大家系统的介绍HTTP缓存机制，期望对各位正确的理解HTTP缓存有所帮助。

缓存策略

在阐述HTTP不同缓存策略之前，我们需要知道用户刷新/访问行为 的手段分成三类：

• 在URI输入栏中输入然后回车/通过书签访问

• F5/点击工具栏中的刷新按钮/右键菜单重新加载

• Ctl+F5 （完全不使用HTTP缓存）

不同的刷新手段，会导致浏览器使用不同的缓存策略，我们下面会分析到

HTTP 缓存主要是通过请求和响应报文头中的对应 Header 信息，来控制缓存的策略。
响应头中相关字段为Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag。

HTTP缓存的类型很多，根据是否需要重新向服务器发起请求来分类包括两种：强制缓存和对比缓存

假设浏览器有一个缓存数据库用于本地缓存，先看看浏览器请求资源的情况：

强制缓存

在浏览器已经缓存数据的情况下，使用强制缓存去请求数据的流程是这样的：

从流程图可以看到，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，不需要再请求服务器，那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效呢？

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）：

• Expires：

Expires 是 HTTP1.0 的产物了，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。 但是很多网站还是对它做了兼容。它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。

但有一个问题是到期时间是由服务端生成的，如果客户端时间跟服务器时间不一致，这就会导致缓存命中的误差。

在 HTTP 1.1 的版本，Expires 被 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。

1)  max-age：用来设置资源（representations）可以被缓存多长时间，单位为 秒；
2)  s-maxage：和 max-age 是一样的，不过它只针对代理服务器缓存而言；
3)  public：指示响应可被任何缓存区缓存；
4)  private：只能针对个人用户，而不能被代理服务器缓存；
5)  no-cache：强制客户端直接向服务器发送请求,也就是说每次请求都必须向服务器发送。服务器接收到请求，然后判断资源是否变更，是则返回新内容，否则返回304，未变更。这个很容易让人产生误解，使人误以为是响应不被缓存。实际上Cache-Control:  no-cache是会被缓存的，只不过每次在向客户端（浏览器）提供响应数据时，缓存都要向服务器评估缓存响应的有效性。
6) no-store：禁止一切缓存（这个才是响应不被缓存的意思）。

举个例子，比如一个资源响应头是：

cache-control: public, max-age= 31536000

那么这个资源会被缓存31536000秒（365天），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。

那么我们试试再次访问资源，会有以下的响应：

可以看到HTTP状态码是200，Size这个字段显示：disk cache，说明浏览器确实走了强制缓存，没有再跟浏览器交互。

我们上面说了，不同的访问/刷新手段，会使浏览器使用不同的缓存策略，要让浏览器走强制缓存对请求方式有一个要求: 在URI输入栏中输入然后回车/通过书签访问。

对比缓存

在浏览器已经缓存数据的情况下，使用对比缓存去请求数据的流程是这样的。

有同学可能会问，基于对比缓存的流程下，不管是否使用缓存，都需要向服务器发送请求，那么还用缓存干什么？

这个问题，我们现在来探讨一下。

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浏览器，浏览器将二者备份至缓存数据库中。

当浏览器再次请求数据时，浏览器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。

举个例子，第一次访问：

第二次访问：

对于对比缓存来说，响应 header 中会有两个字段来标明规则

• Last-Modified / If-Modified-Since
  服务器响应请求时，会告诉浏览器一个告诉浏览器资源的最后修改时间：Last-Modified，浏览器之后再请求的时候，会带上一个头：If-Modified-Since，这个值就是服务器上一次给的 Last-Modified 的时间，服务器会比对资源当前最后的修改时间，如果大于If-Modified-Since，则说明资源修改过了，浏览器不能再使用缓存，否则浏览器可以继续使用缓存，并返回304状态码。
• Etag  /  If-None-Match（优先级高于Last-Modified  /  If-Modified-Since）
  服务器响应请求时，通过Etag头部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），浏览器再次请求时，就会带上一个头If-None-Match，这个值就是服务器上一次给的Etag的值，服务器比对一下资源当前的Etag是否跟If-None-Match一致，不一致则说明资源修改过了，浏览器不能再使用缓存，否则浏览器可以继续使用缓存，并返回304状态码。

看个例子：第一次请求，服务器的响应头包含了：

第二次请求，浏览器的请求头

总结

我们再看一下HTTP缓存的一个总概流程图：

• HTTP缓存主要分强制缓存和对比缓存
• 强制缓存的 HTTP 相关头部 Cache-Control，Exipres（HTTP1.0），浏览器直接读本地缓存，不会再跟服务器端交互，状态码 200。
• 对比缓存的 HTTP 相关头部 Last-Modified / If-Modified-Since， Etag  /  If-None-Match (优先级比Last-Modified / If-Modified-Since高)，每次请求需要让服务器判断一下资源是否更新过，从而决定浏览器是否使用缓存，如果是，则返回304，否则重新完整响应。

来源：本文转载自公众号“码农富哥”，点击。

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