「开位」你所应该知道的HTTP——缓存篇

前言

接上篇，HTTP协议有关缓存的部分内容较多，需要重点详讲，故独立成一章。

《你所应该知道的HTTP》系列相关文章：

• 基础篇
• 进阶篇

概述

HTTP协议的缓存是通过6个报文头完成的，通过两层协商使web资源能够不那么频繁地在服务器与客户端之间传递，从而节约了流量，提高浏览速度。
以从客户端到服务器的顺序，第一层协商为Cache-Control与Expires；第二层协商为Last-Modified与Etag。

相关的报文头

Cache-Control

请求/响应报文头，缓存控制字段，也就是用于给资源生命期，是http/1.1引入的属性。
Cache-Control的取值可细分为两类，一类是对缓存有直接决定性的值，他们会导致后续的第二层协商被跳过，包括：no-store、public、private；另一类是类似Expires的值，只是规定了有效期，后续的第二层协商不受影响，包括no-cache、max-age=x、s-maxage=x。

Cache-Control的取值如下：

属性名	说明文字
no-store	不缓存该资源。
no-cache	缓存该资源，可以等价与max-age=0。
max-age=x	请求缓存后的x秒不再发起请求。
s-maxage=x	代理服务器请求源站缓存后的x秒不再发起请求，只对CDN缓存有效。
public	客户端和代理服务器（CDN）都可缓存。
private	只有客户端可以缓存。

形如：

Cache-Control:max-age=0

Expires

响应报文头，代表资源过期时间，由服务器返回提供，是http1.0的属性，在与Cache-Control共存的情况下，优先级要低。
Expires的功能基本与Cache-Control的max-age相似，但它是指定一个过期时间点，而Cache-Control的max-age是指定了过期前的秒数。

形如：

Expires:Fri, 10 Apr 2020 16:30:04 GMT

Last-Modified

响应报文头，资源最新修改时间，由服务器告诉浏览器。

形如：

Last-Modified:Mon, 23 Mar 2020 18:39:50 GMT

If-Modified-Since

请求报文头，与Last-Modified相对应，浏览器把服务器最后一次给的Last-Modified返回，服务器将以此进行对比，判断资源是否需要更新。

形如：

If-Modified-Since:Fri, 10 Apr 2020 14:45:24 GMT

Etag

响应报文头，资源内容唯一标识，由服务器告诉浏览器。

形如：

Etag:58b66ccbe349d0d931df877c00d8101d037243dc

If-None-Match

请求报文头，与Etag相对应，浏览器把服务器最后一次给的Etag返回，服务器将以此进行对比，判断资源是否需要更新。

形如：

If-None-Match:58b66ccbe349d0d931df877c00d8101d037243dc

协商流程

以下假定资源已经获取过一次，并且运行在HTTP/1.1环境下，现在进行二次访问。

流程图如下：

说明：

• 客户端是有可能因为缓存原因不向服务器发起任何请求的，图中200状态（from cache）就是这种情况。
• 服务器根据回传的If-Modified-Since与Last-Modified比对，如果不同则说明这个文件修改过，需要更新。但在这种判断精度是秒，如果是一秒内的改动，就需要进一步对比回传的If-None-Match与ETag的值。
• 服务器返回304的意思就是不需要重新获取新资源，直接使用本地缓存即可。

缓存多久合适

生存时间（TTL）指令告诉浏览器应该缓存某个资源多久，即Cache-Control或Expires的值。
找到给定资源的最佳TTL值并没有完美的科学方法，只能凭经验给出一些指导原则。

指导原则：

• 纯静态内容，例如图片或带版本的数据，可以在客户端永久缓存；
• CSS/JS和个性化资源，缓存时间大约是会话（交互）平均时间的两倍；
• 其他类型资源取决于新数据对旧数据的容忍极限。

浏览器操作对HTTP缓存的影响

用户操作	Expires/Cache-Control	Last-Modified/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、后退	有效	有效
F5刷新	无效	有效
Ctrl+F5刷新	无效	无效

缓存改进方案

• md5/hash缓存：通过不缓存html，为静态文件添加MD5或者hash标识，解决浏览器无法跳过缓存过期时间主动感知文件变化的问题。
• CDN缓存：CDN是构建在网络之上的内容分发网络，依靠部署在各地的边缘服务器，通过中心平台的负载均衡、内容分发、调度等功能模块，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。