基于Nginx设置浏览器协商缓存过程详解

Posted 2023-05-15

参考技术A 一、强缓存与协商缓存的区别

　　强缓存：浏览器不与服务端协商直接取浏览器缓存

　　协商缓存：浏览器会先向服务器确认资源的有效性后才决定是从缓存中取资源还是重新获取资源

二、协商缓存运作原理

　　现在有一个这样的业务情景：后端的静态资源会不定时地发生更新，而因为浏览器默认使用强缓存，会默认从浏览器缓存中取到过时的资源。

　　现在我们希望浏览器每次获取资源的时候都向后端确认资源是否更新，就要设置浏览器使用协商缓存

　　那么后端如何判断资源是否更新了呢？这时就要用到Etag和Last-Modified两项响应头。

　　每次收到一个静态资源的请求时，后端都将资源的最后修改时间（Last-Modified）、根据资源内容计算出来的Etag放在响应头给前端。

　　前端收到响应后将这两项缓存起来，然后在下次请求同样资源的时候，将这两项的内容放到If-Modified-Since和If-None-Match这两项请求头中。

　　服务端收到这两项后，会与资源当前生成的Etag和Last-Modified做比较，如果两者都一致，说明资源没有更新，服务端会返回304空响应；否则，说明资源有更新，服务端会将完整的资源内容返回

实现

　　那么如何实现这样一个复杂的过程呢？其实很简单，只要使用nginx作为静态资源的服务器，再在响应头加上Cache-Control:no-cache就可以了。

　　下面来分步骤实现一下

　　1. 使用nginx作为静态资源的服务器

　　　　在nginx的配置中，将对静态资源的请求映射到资源的磁盘路径上

http

  server

  listen 80;

  ...

  location /picture/ 

    alias D:/luozixi/tcp_test/picture/;

    # alias是重定义路径

    # 比如访问127.0.0.1/picture/1_new.gif，则会映射为访问D:/luozixi/tcp_test/picture/1_new.gif

    # web应用根本不会收到请求，picture的请求都被nginx处理了

    # alias是替换，root是拼接

    autoindex on;

    

  



　　2. 重新加载nginx配置

　　3. 此时，请求静态资源的时候nginx会自动在response头中加上Etag和Last-Modified两项

　　4. 但是这时发现，如果不配置Cache-Contrl: no-cache，浏览器在下次请求这个资源的时候不会将请求发向后端，而是直接从缓存中获取资源

　　5. 在nginx中配置

location /picture/ 

  add_header Cache-Control no-cache;

  alias D:/luozixi/tcp_test/picture/;



　　6.清除浏览器缓存后第一次发起请求，会得到一个正常的200 Response，而且响应头里已经有了Cache-Control: no-cache，表示使用协商缓存

　　7.再次发起请求后，会发现请求头已经带上了If-Modified-Since和If-None-Match两项

　　8.服务端（nginx）收到这两项后，会与资源当前生成的Etag和Last-Modified做比较，如果两者都一致，说明资源没有更新，服务端会返回304空响应；否则，说明资源有更新，服务端会将完整的资源内容返回

　　　　另外，服务器验证If-Modified-Since的方式只是简单的字符串比较，即使资源的Last-Modified比If-Modified-Since要早，服务端仍认为资源有更新

　　9.浏览器在收到304响应后，会从浏览器缓存中取资源。因此速度非常块

三、no-cache与no-store的区别

　　no-cache表示不缓存过期资源，缓存会向服务器进行有效处理确认之后处理资源

　　而no-store才是真正的不进行缓存。

http协商缓存VS强缓存

之前一直对浏览器缓存只能描述一个大概，深层次的原理不能描述上来；终于在前端的两次面试过程中被问倒下，为了泄恨，查阅一些资料最终对其有了一个更深入的理解，废话不多说，赶紧来看看浏览器缓存的那些事吧，有不对的地方，请各位不吝赐教啊。

 本文主要讲解浏览器端的缓存，缓存的作用是不言而喻的，能够极大的改善网页性能，提高用户体验。

1、浏览器缓存

缓存这东西，第一次必须获取到资源后，然后根据返回的信息来告诉如何缓存资源，可能采用的是强缓存，也可能告诉客户端浏览器是协商缓存，这都需要根据响应的header内容来决定的。下面用两幅图来描述浏览器的缓存是怎么玩的，让大家有个大概的认知。

浏览器第一次请求时：

浏览器后续在进行请求时：

 

 从上图可以知道，浏览器缓存包含两种类型，即强缓存（也叫本地缓存）和协商缓存，浏览器在第一次请求发生后，再次请求时：

• 浏览器在请求某一资源时，会先获取该资源缓存的header信息，判断是否命中强缓存（cache-control和expires信息），若命中直接从缓存中获取资源信息，包括缓存header信息；本次请求根本就不会与服务器进行通信；在firebug下可以查看某个具有强缓存资源返回的信息，例如本地firebug查看的一个强缓存js文件
  
  
  
  
• 如果没有命中强缓存，浏览器会发送请求到服务器，请求会携带第一次请求返回的有关缓存的header字段信息（Last-Modified/If-Modified-Since和Etag/If-None-Match），由服务器根据请求中的相关header信息来比对结果是否协商缓存命中；若命中，则服务器返回新的响应header信息更新缓存中的对应header信息，但是并不返回资源内容，它会告知浏览器可以直接从缓存获取；否则返回最新的资源内容

强缓存与协商缓存的区别，可以用下表来进行描述：

	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，正如其名，通过服务器来告知缓存是否可用

 

2、强缓存相关的header字段

强缓存上面已经介绍了，直接从缓存中获取资源而不经过服务器；与强缓存相关的header字段有两个：

1. expires，这是http1.0时的规范；它的值为一个绝对时间的GMT格式的时间字符串，如Mon, 10 Jun 2015 21:31:12 GMT，如果发送请求的时间在expires之前，那么本地缓存始终有效，否则就会发送请求到服务器来获取资源
   
   
2. cache-control：max-age=number，这是http1.1时出现的header信息，主要是利用该字段的max-age值来进行判断，它是一个相对值；资源第一次的请求时间和Cache-Control设定的有效期，计算出一个资源过期时间，再拿这个过期时间跟当前的请求时间比较，如果请求时间在过期时间之前，就能命中缓存，否则就不行；cache-control除了该字段外，还有下面几个比较常用的设置值：
   
   
   • no-cache：不使用本地缓存。需要使用缓存协商，先与服务器确认返回的响应是否被更改，如果之前的响应中存在ETag，那么请求的时候会与服务端验证，如果资源未被更改，则可以避免重新下载。
     
     
   • no-store：直接禁止游览器缓存数据，每次用户请求该资源，都会向服务器发送一个请求，每次都会下载完整的资源。
     
     
   • public：可以被所有的用户缓存，包括终端用户和CDN等中间代理服务器。
     
     
   • private：只能被终端用户的浏览器缓存，不允许CDN等中继缓存服务器对其缓存。

　　注意：如果cache-control与expires同时存在的话，cache-control的优先级高于expires

3、协商缓存相关的header字段

协商缓存都是由服务器来确定缓存资源是否可用的，所以客户端与服务器端要通过某种标识来进行通信，从而让服务器判断请求资源是否可以缓存访问，这主要涉及到下面两组header字段，这两组搭档都是成对出现的，即第一次请求的响应头带上某个字段（Last-Modified或者Etag），则后续请求则会带上对应的请求字段（If-Modified-Since或者If-None-Match），若响应头没有Last-Modified或者Etag字段，则请求头也不会有对应的字段。

1. Last-Modified/If-Modified-Since
   二者的值都是GMT格式的时间字符串，具体过程：
   
   • 浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Last-Modified的header，这个header表示这个资源在服务器上的最后修改时间
     
     
   • 浏览器再次跟服务器请求这个资源时，在request的header上加上If-Modified-Since的header，这个header的值就是上一次请求时返回的Last-Modified的值
     
     
   • 服务器再次收到资源请求时，根据浏览器传过来If-Modified-Since和资源在服务器上的最后修改时间判断资源是否有变化，如果没有变化则返回304 Not Modified，但是不会返回资源内容；如果有变化，就正常返回资源内容。当服务器返回304 Not Modified的响应时，response header中不会再添加Last-Modified的header，因为既然资源没有变化，那么Last-Modified也就不会改变，这是服务器返回304时的response header
     
     
   • 浏览器收到304的响应后，就会从缓存中加载资源
     
     
   • 如果协商缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Last-Modified的Header在重新加载的时候会被更新，下次请求时，If-Modified-Since会启用上次返回的Last-Modified值
     
     
2. Etag/If-None-Match
   这两个值是由服务器生成的每个资源的唯一标识字符串，只要资源有变化就这个值就会改变；其判断过程与Last-Modified/If-Modified-Since类似，与Last-Modified不一样的是，当服务器返回304 Not Modified的响应时，由于ETag重新生成过，response header中还会把这个ETag返回，即使这个ETag跟之前的没有变化。
   
   

　4、既生Last-Modified何生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。

这时，利用Etag能够更加准确的控制缓存，因为Etag是服务器自动生成或者由开发者生成的对应资源在服务器端的唯一标识符。

Last-Modified与ETag是可以一起使用的，服务器会优先验证ETag，一致的情况下，才会继续比对Last-Modified，最后才决定是否返回304。

5、用户的行为对缓存的影响

盗用网上的一张图，基本能描述用户行为对缓存的影响

6、强缓存如何重新加载缓存缓存过的资源

上面说到，使用强缓存时，浏览器不会发送请求到服务端，根据设置的缓存时间浏览器一直从缓存中获取资源，在这期间若资源产生了变化，浏览器就在缓存期内就一直得不到最新的资源，那么如何防止这种事情发生呢？

通过更新页面中引用的资源路径，让浏览器主动放弃缓存，加载新资源。

类似下图所示：

这样每次文件改变后就会生成新的query值，这样query值不同，也就是页面引用的资源路径不同了，之前缓存过的资源就被浏览器忽略了，因为资源请求的路径变了。

 

具体的强烈推荐看知乎的这篇问答中张云龙的回答 https://www.zhihu.com/question/20790576