图解HTTP缓存

Posted 2021-04-14 互联网技术窝

用途

HTTP缓存主要用在对一些实时性要求不高的静态文件进行的缓存，往往都是存在浏览器端，防止这些“多余”的请求重复的访问服务器，对服务器造成压力，从而提高网站的性能。

原理

现有两端，浏览器C和服务器端S。

浏览器向服务器发送请求，获取一个文件f

服务器就把f给返回浏览器

假如这个文件的内容变化不是那么快，一两周更新一次，浏览器每次请求服务器都返回相同的文件，岂不是对服务器资源的一种浪费？

如何解决呢？

浏览器把请求后拿到的文件存到本地，等下次请求的时候，看看本地是否有缓存文件，如果有，直接拿本地的文件，岂不是就不用请求服务器了？这其实就是http缓存的最最根本的原理。

C端浏览器端把请求来的文件缓存到如图下f的小方格内

等到下次C端再次请求此文件时，就直接从浏览器缓存的文件中拿，而不再向S服务器端发起请求了

以下浏览器截图中标红的部分，就是没有发起请求，直接从浏览器缓存中获取的数据

两种缓存方式

浏览器端有了缓存之后，不能一直有效吧，如果文件更新了，我们还继续使用浏览器缓存中的数据，虽说时效性不强，但长期使用旧文件也不算合理吧。

http协议提供了两种维度来让缓存失效：时间和文件的修改。

利用时间来让缓存失效

时间维度很简单，就是设定一个缓存时间段，过了这个时间段，缓存就自动失效了，浏览器就会发起请求获取文件。这个设定时间的http字段就是 cache-control字段。

cache-control 可设置的字段值有：

• private ：客户端可以缓存

• public ：客户端和代理服务器都可缓存，大部分情况可以认为public和private是一样的

• max-age=xxx ： 缓存的内容将在 xxx 秒后失效 (时间就是在这儿设置的)

• no-cache ：需要使用另外一种http缓存策略来验证缓存数据

• no-store ：所有缓存策略都不会进行(这里指的是两种缓存策略都不会进行)

cache-control 缓存原理

第一次访问请求，客户端C向服务端S发起一个文件请求，服务器返回文件并在 response中加了响应头"Cache-Control:max-age=60"，这样一来，这个f文件只能在浏览器端存 60秒

在这60秒钟，客户端请求服务器的f文件会直接从缓存中拿取

60秒过后，缓存失效，浏览器再次请求文件需要重新向服务器发起请求。

通过查看文件的修改来让缓存失效

这种维度比较的科学：浏览器先请求服务获得文件后，服务器会返回该文件的最后修改时间 Last-Modified，作为文件的一个标识，下次浏览器请求的时候，会带着这个标识去请求(此时为 If-Modified-Since)，然后服务器做校验，如果说时间标识 If-Modified-Since等于服务器的文件修改时间，则说明没有修改，返回304状态码，浏览器从缓存中获取文件，但是如果浏览器保存的时间标识 If-Modified-Since小于服务器端的文件修改时间，那么，说明文件发生了修改，浏览器就会重新获取新的文件。 （ If-Modified-Since的时间如果大于服务器端文件的时间，会被认为是错误的请求）

如图，浏览器C向服务器发S起请求，服务器S返回文件的同时还会返回文件的最后修改时间 Last-Modified作为文件时间标识，浏览器会将文件和文件时间标识都缓存起来。

假如服务器端的文件f并没有被修改，服务器通过判断请求头带的时间标识 If-Modified-Since得出结论后，都会返回状态码 304告诉浏览器文件没有被修改，让浏览器使用缓存。

假如服务器端的文件f修改了，那么，浏览器将重新获取文件，并缓存到浏览器中。

虽然通过文件最后修改时间作为标识已经很完美了，但是，还是可能存在一个问题：就是有可能服务器端的文件修改后，又改回原来的样子，这样，虽然文件最后修改时间变了，但是，文件内容并没有改变。这样还是会有多余的请求到达服务器，该如何处理呢？ 可以将文件内容作为一个唯一标识，例如可以对文件内容取MD5值作为字段( etag)也传给浏览器端，假如这个文件内容没变化，那么MD5值也不会改变。那么，处理流程就变成了这样：服务器端先判断文件修改时间是否发生了变化，如果发生了变化，那么再对比浏览器传来的 If-None-Match即浏览器端保留的 E-tag值，如果发生了变化，则证明文件修改了，需要浏览器重新下载文件，如果没有，则证明文件内容没变化，返回304状态码。

如图，浏览器C要访问服务器S的f文件，服务器S返回了文件最后修改时间 Last-Modified和文件的内容标识 E-tag，浏览器将这两个字段及其文件缓存了起来

当文件最后修改时间没变，文件内容也没变的时候，返回304，让浏览器从缓存中拿取文件。

当文件最后修改时间变了，文件内容没变的时候，返回304，让浏览器从缓存中拿取文件。

当文件修改时间变了，文件内容也变了的时候，服务器会重新下发新的文件给浏览器。

此维度让缓存失效牵扯的http字段有点多，我们最后整理一下： 文件最后修改时间字段：

• Response： Last-Modified

• Request： If-Modified-Since

文件内容标识字段：

• Response： E-tag

• Request： If-None-Match

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