浏览器缓存机制详解
来源：https://mangguo.org/browser-cache-mechanism-detailed/
浏览器缓存
浏览器缓存的知识是前端工程师必须要掌握的，因为这些知识直接影响到你的页面的用户体验，影响到你的页面的加载策略。接下来将要详细的讲述浏览器缓存的概 念和原理，新人要仔细阅读，甚至要多次反刍，缓存的知识除了和浏览器有关，还涉及到HTTP协议，所以这也是比较难于掌握的内容。
一般在硬件中，缓存在硬件中分一级缓存，二级缓存。但在软件中的缓存却不一样。
狭义上讲缓存就叫高速缓存，严格讲就是将数据暂时存放到某个地方。先要声明下，我的定义可能不严格，但这是我的理解，通俗易懂。
至于存到什么地方就有很多方式，可放到文件，内存中（如session），还有cache（高速缓存），还有 cookie，session，viewstate，这些是我们经常用到的，但可以认为他们是缓存数据。其实cache跟session有相似功能，但 cache可在代码中设置过期时间，依赖项。所谓依赖项（例如：微软的类cachedependcy sqlCacheDependency）当依赖项变动了，系统会通知cache过期，无效。以上只是说缓存，缓存可是有服务器缓存，客户端缓存啊。
近些天研究了下客户端缓存（即浏览器缓存），我想跟大家分享，有什么不同意见可评论。
估计大多数人很少说客户端缓存，包括我在内。那是因为我们编程时基本不考虑客户端缓存，书上也写得少。其实浏览器自动会管理缓存，但了解它至少知道有这么回事，有事编程还要控制客户端缓存。
浏览器缓存就是当你打开一个网页，浏览器会自动下载副本到你电脑上，就相当于你另存为网页到某个地方而已，只不过这里是自动而已。当然不是浏览器能把各种 网页都能下载到本地电脑上，它是有特殊情况。一般html，后者request是get请求，而post一般不缓存。（这个后面会说到）
当然客户端缓存是否需要是可以在服务端代码上控制的。那就是响应头。
响应头告诉缓存器不要保留缓存，缓存器就不会缓存相应内容；
如果请求信息是需要认证或者安全加密的，相应内容也不会被缓存；
校验参数非常重要，如果回应中1个参数都不存在，并且没有任何信息说明保鲜期（Expires或Cache-Control）的情况下，缓存将不会存储任何副本； 最常见的校验参数是文档的最后修改时间，通过最后Last-Modified头信息可以，当一份缓存包含Last-Modified信息，他基于此信息，通过添加一个If-Modified-Since请求参数，向服务器查询：这个副本从上次查看后是否被修改了。 HTTP 1.1介绍了另外一个校验参数： ETag，服务器是服务器生成的唯一标识符ETag，每次副本的标签都会变化。由于服务器控制了ETag如何生成，缓存服务器可以通过If-None-Match请求的返回没变则当前副本和原件完全一致。 所有的缓存服务器都使用Last-Modified时间来确定副本是否够新，而ETag校验正变得越来越流行。
响应头如果是POST模式递交数据，则返回的页面大部分不会被浏览器缓存，如果你发送内容通过URL和查询（通过GET模式），则返回的内容可以缓存下来供以后使用。
HTTP协议中关于缓存的信息头关键字包括Cache-Control(HTTP1.1)，Pragma(HTTP1.0)，last-Modified，Expires等。
缓存控制头 Cache-Control
Cache-Control 是最重要的规则。这个字段用于指定所有缓存机制在整个请求/响应链中必须服从的指令。这些指令指定用于阻止缓存对请求或响应造成不利干扰的行为。这些指令 通常覆盖默认缓存算法。缓存指令是单向的，即请求中存在一个指令并不意味着响应中将存在同一个指令。
cache-control 定义是：Cache-Control = “Cache-Control” “:” cache-directive。表 1 展示了适用的值。
表 1. 常用 cache-directive 值
| Cache-directive | 说明 |
|---|---|
| public | 所有内容都将被缓存 |
| private | 内容只缓存到私有缓存中 |
| no-cache | 所有内容都不会被缓存 |
| no-store | 所有内容都不会被缓存到缓存或 Internet 临时文件中 |
| must-revalidation/proxy-revalidation | 如果缓存的内容失效，请求必须发送到服务器/代理以进行重新验证 |
| max-age=xxx (xxx is numeric) | 缓存的内容将在 xxx 秒后失效, 这个选项只在HTTP 1.1可用, 并如果和Last-Modified一起使用时, 优先级较高 |
表 2 表明在不同的情形下，浏览器是将请求重新发送到服务器还是使用缓存的内容。
表 2. 对 cache-directive 值的浏览器响应
| Cache-directive | 打开一个新的浏览器窗口 | 在原窗口中单击 Enter 按钮 | 刷新 | 单击 Back 按钮 |
|---|---|---|---|---|
| public | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| private | 浏览器重新发送请求到服务器 | 第一次，浏览器重新发送请求到服务器；此后，浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| no-cache/no-store | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器重新发送请求到服务器 |
| must-revalidation/proxy-revalidation | 浏览器重新发送请求到服务器 | 第一次，浏览器重新发送请求到服务器；此后，浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| max-age=xxx (xxx is numeric) | 在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器 | 在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器 | 浏览器重新发送请求到服务器 | 在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器 |
Cache-Control是关于浏览器缓存的最重要的设置，因为它覆盖其他设置，比如 Expires 和 Last-Modified。另外，由于浏览器的行为基本相同，这个属性是处理跨浏览器缓存问题的最有效的方法。
过期头 (Expires)
Expires 头部字段提供一个日期和时间，响应在该日期和时间后被认为失效。失效的缓存条目通常不会被缓存（无论是代理缓存还是用户代理缓存）返回，除非首先通过原始 服务器（或者拥有该实体的最新副本的中介缓存）验证。（注意：cache-control max-age 和 s-maxage 将覆盖 Expires 头部。）
Expires 字段接收以下格式的值：“Expires: Sun, 08 Nov 2009 03:37:26 GMT”。如果查看内容时的日期在给定的日期之前，则认为该内容没有失效并从缓存中提取出来。反之，则认为该内容失效，缓存将采取一些措施。表 3-6 表明针对不同用户操作的不同浏览器的行为。
表 3. 当用户打开一个新的浏览器窗口时的失效操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容没有失效 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| 内容失效 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 4. 当用户在原始浏览器窗口中单击 Enter 按钮时的失效操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容没有失效 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 |
| 内容失效 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 5. 当用户按 F5 键刷新页面时的失效操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容没有失效 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 |
| 内容失效 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 6. 当用户单击 Back 或 Forward 按钮时的失效操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容没有失效 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| 内容失效 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
注意：所有浏览器都假定为使用默认设置运行。
控制文件是否有修改 Last-Modified/E-Tag
Last-Modified 实体头部字段值通常用作一个缓存验证器。简单来说，如果实体值在 Last-Modified 值之后没有被更改，则认为该缓存条目有效。ETag 响应头部字段值是一个实体标记，它提供一个 “不透明” 的缓存验证器。这可能在以下几种情况下提供更可靠的验证：不方便存储修改日期；HTTP 日期值的 one-second 解决方案不够用；或者原始服务器希望避免由于使用修改日期而导致的某些冲突。
不同的浏览器有不同的配置行为。表 7-10 表明针对不同用户操作的不同浏览器的行为。
表 7. 当用户打开一个新的浏览器窗口时的 Last-Modified E-Tag 操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容自上次访问以来没有被修改 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 |
| 内容自上次访问以来已经被修改 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 8. 当用户在原始浏览器窗口中单击 Enter 按钮时的 Last-Modified E-Tag 操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容自上次访问以来没有被修改 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 |
| 内容自上次访问以来已经被修改 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 9. 当用户按 F5 键刷新页面时的 Last-Modified E-Tag 操作
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容自上次访问以来没有被修改 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 |
| 内容自上次访问以来已经被修改 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
表 10. 没有缓存设置且用户单击 Back 或 Forward 按钮
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 内容自上次访问以来没有被修改 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 |
| 内容自上次访问以来已经被修改 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器呈现来自缓存的页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
注意：所有浏览器都假定使用默认设置运行。
不进行任何缓存相关设置
如果您不定义任何缓存相关设置，则不同的浏览器有不同的行为。有时，同一个浏览器在相同的情形下每次运行时的行为都是不同的。情况可能很复杂。另外，有些不该缓存的内容如果被缓存，将会导致安全问题。 不同的浏览器有不同的行为。表 11 展示了不同的浏览器行为。
表 11. 没有缓存设置且用户打开一个新的浏览器窗口
| Firefox 3.5 | IE 8 | Chrome 3 | Safari 4 | |
|---|---|---|---|---|
| 打开一个新页面 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
| 在原始窗口中单击 Enter 按钮 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器呈现来自缓存的页面。 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
| 按 F5 键刷新 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
| 单击 Back 或 Forward 按钮 | 浏览器呈现来自缓存的页面。 | 浏览器呈现来自缓存的页面。 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 | 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 |
注意：所有浏览器都假定使用默认设置运行。
关键结论
最后, 概括下关键的结论
| 操作 | 行为 |
|---|---|
| 打开新窗口 | 如果指定cache- control的值为private、no-cache、must-revalidate,那么打开新窗口访问时都会重新访问服务器。而如果指定了 max-age值,那么在此值内的时间里就不会重新访问服务器,例如：Cache-control: max-age=5 表示当访问此网页后的5秒内再次访问不会去服务器. |
| 在地址栏回车 | 如果值为private或must-revalidate,则只有第一次访问时会访问服务器,以后就不再访问。如果值为no-cache,那么每次都会访问。如果值为max-age,则在过期之前不会重复访问。 |
| 按后退按扭 | 如果值为private、must-revalidate、max-age,则不会重访问,而如果为no-cache,则每次都重复访问. |
| 按刷新按扭 | 无论为何值,都会重复访问 xenical 120mg. |