NSURLCache

NSURLCache为你的url请求提供了内存以及磁盘上的综合缓存机制。使用缓存可以减少向服务发送请求的次数，同时提升了离线或低速网络中的使用体验，以及减轻了服务的压力。

NSURLCache会自动且透明的处理网络缓存：当一个请求完成下载来自服务器的响应，一个缓存的回应将在本地保存。下次同一个请求再次发起时，本地保存的回应就会马上返回，不需要连接服务器。

使用缓存，我门一般会在Appdelegate中设置，如下：

- (BOOL)application:(UIApplication *)application
    didFinishLaunchingWithOptions:(NSDictionary *)launchOptions
{
  NSURLCache *URLCache = [[NSURLCache alloc] initWithMemoryCapacity:4 * 1024 * 1024
                                                       diskCapacity:20 * 1024 * 1024
                                                           diskPath:nil];
  [NSURLCache setSharedURLCache:URLCache];
}

NSURLRequest有一个cachePolicy属性，根据该属性值来设置缓存行为：

NSURLRequestUseProtocolCachePolicy: 默认行为(使用网络协议中实现的缓存逻辑)
NSURLRequestReloadIgnoringLocalCacheData: 不使用缓存，每次都从网络下载。
NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData:不仅忽略本地缓存，同时也忽略代理服务器或其他中间介质如：CDN等的缓存。
NSURLRequestReturnCacheDataDontLoad: 无论缓存是否过期，先使用本地缓存数据。如果缓存中没有申请所对应的数据，那么从原始地址加载数据。
NSURLRequestReturnCacheRevalidatingCacheData:从原始地址确认缓存数据的合法性后，缓存数据就可以使用，否则从原始地址加载。
其中NSURLRequestReloadIgnoringLocalAndRemoteCacheData 和 NSURLRequestReloadRevalidatingCacheData 根本没有实现。

最常用的缓存策略是默认行为：NSURLRequestUseProtocolCachePolicy
它的缓存步骤是：
1，如果一个Request的NSCacheURLResponse不存在，就去请求网络。
2，如果一个Request的NSCacheURLResponse存在，就去检查response去决定是否需要重新获取。检查Resopne header的Cache-Control字段是否含有must-revalidated字段(http1.1)
3, 如果包含must-revalidated字段，就通过HEAD方法请求服务器，判断Response头是否有跟新，如果有则去获取数据，如果没有则直接使用cache资源。
4，如果不包含must-revalidated字段，就查看Cache-Control是否包含其他字段，比如max-age等等是否过期，如果过期，同3一样使用HEAD方法去检查Response头，是否为最新数据，如果有则去请求服务器，反之取cache。如果没有过期，直接取cache。

以下是证明设置NSURLRequestUseProtocolCachePolicy后直接使用本地缓存而不在请求网络的demo：

- (void)demoGet{
    NSString *aburl = @"http://cdn-qn0.jianshu.io/assets/base-ded41764c207f7ff545c28c670922d25.js";
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:aburl];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestUseProtocolCachePolicy timeoutInterval:15.0];
    [NSURLConnection sendAsynchronousRequest:request queue:[NSOperationQueue mainQueue] completionHandler:^(NSURLResponse *response, NSData *data, NSError *connectionError) {
        NSString *result = [[NSString alloc] initWithData:data  encoding:NSUTF8StringEncoding];
        NSLog(@"%@", result);
    }];
}

链接url是我从网络上随便找的一个链接，它的响应头Cache-Control字段的值为：31536000. 可以说是相当大的。
当第一次请求到数据后，断开网络，再次离线请求，依旧可以获取到数据，该数据来自Cache。降低了对网络的依赖，减轻了服务的压力，同时也提升了用户体验。

有些情况下服务端api并没有设置缓存头：Cache-Control。但是我们又希望能够自动缓存一些数据，则可以实现NSURLSessionDataDelegate 协议中的一个方法：

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
          dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
 willCacheResponse:(NSCachedURLResponse *)proposedResponse
 completionHandler:(void (^)(NSCachedURLResponse *cachedResponse))completionHandler

如下：

- (void)URLSession:(NSURLSession *)session
          dataTask:(NSURLSessionDataTask *)dataTask
 willCacheResponse:(NSCachedURLResponse *)proposedResponse
 completionHandler:(void (^)(NSCachedURLResponse *cachedResponse))completionHandler
{
    NSURLResponse *response = proposedResponse.response;
    NSHTTPURLResponse *HTTPResponse = (NSHTTPURLResponse*)response;
    NSDictionary *headers = HTTPResponse.allHeaderFields;
 
    NSCachedURLResponse *cachedResponse;
    if (headers[@"Cache-Control"])
    {
        NSMutableDictionary *modifiedHeaders = headers.mutableCopy;
        [modifiedHeaders setObject:@"max-age=60" forKey:@"Cache-Control"];
        NSHTTPURLResponse *modifiedResponse = [[NSHTTPURLResponse alloc]
                                               initWithURL:HTTPResponse.URL
                                               statusCode:HTTPResponse.statusCode
                                               HTTPVersion:@"HTTP/1.1"
                                               headerFields:modifiedHeaders];
 
        cachedResponse = [[NSCachedURLResponse alloc]
                          initWithResponse:modifiedResponse
                          data:proposedResponse.data
                          userInfo:proposedResponse.userInfo
                          storagePolicy:proposedResponse.storagePolicy];
    }
    else
    {
        cachedResponse = proposedResponse;
    }
    completionHandler(cachedResponse);
}

通用的缓存方案：

HTTP缓存策略中，我们从服务器获取Response后，可以找到(如果有)Response中包含Etag或则Last-Modified字段。当我们做第二次重复请求的时候，可以从CachedURLResponse取出来，把相应字段拼接在HTTPRequestHeader中（例如，IMS，If-Modified-Since配合Last_Modified），然后发送请求，服务端收到后，如果客户端的资源是最新的，那么就会返回304为Response，而不返回任何内容。反之，如果客户端资源落后了，则直接返回200，并返回Data给客户端。

通过Last-Modified来实现缓存:
通过Last-Modified来确定服务端数据是否已经修改，客户端缓存是否有效。
Last-Modified顾名思义就是资源的最后修改时间戳，往往与缓存时间进行比较来判断是否过期(比较操作有服务端实现).
在第一次请求一个URL时候，服务端给出响应，响应头中有一个Last-Modified的属性标记此文件在服务端最后被修改的时间，格式类似这样：
Last-Modified: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT

总结下来它的结构如下：
响应头：Last-Modified
请求头: If-Modified-Since

如果服务器的资源没有变化，则自动返回HTTP304, data为空，节省了传输数据量。服务端发生变化或者重启服务器时，则重新发出资源，从而保证不向客户端发送重复资源，也保证了当服务发生变化的时候，客户端可以得到最新的资源
代码如下：

- (void)getData {
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:kLastModifiedImageURL];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringCacheData timeoutInterval:15.0];

    // 发送 LastModified
    if (self.localLastModified.length > 0) {
        [request setValue:self.localLastModified forHTTPHeaderField:@"If-Modified-Since"];
    }
    [[[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
        // NSLog(@"%@ %tu", response, data.length);
        // 类型转换（如果将父类设置给子类，需要强制转换）
        NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
        NSLog(@"statusCode == %@", @(httpResponse.statusCode));
        // 判断响应的状态码是否是 304 Not Modified （更多状态码含义解释： https://github.com/ChenYilong/iOSDevelopmentTips）
        if (httpResponse.statusCode == 304) {
            NSLog(@"加载本地缓存图片");
            // 如果是，使用本地缓存
            // 根据请求获取到`被缓存的响应`！
            NSCachedURLResponse *cacheResponse =  [[NSURLCache sharedURLCache] cachedResponseForRequest:request];
            // 拿到缓存的数据
            data = cacheResponse.data;
        }
        // 获取并且纪录 LastModified
        self.localLastModified = httpResponse.allHeaderFields[@"Last-Modified"];
        NSLog(@"%@", self.localLastModified);
    }] resume];

通过Etag来确定服务端是否数据有变化
HTTP协议规定Etag为"被请求变量的实体值"，其实就是一个hash值，唯一标记资源。服务器单独负责判断Etag是什么含义，并在HTTP响应头中将其传送到客户端，以下是服务端返回的格式：
Etag："50b1c1d4f775c61:df3"
客户端的查询跟新格式是这样的：
If-None-Match: W/"50b1c1d4f775c61:df3"
其中
If-None-Match 与响应头的Etag相对应，可以判断本地缓存数据是否发生变化。
如果Etag没有改变，则返回304，data为空。与Last-Modified一样

总结下来结构如下：
响应头:Etag
请求头:If-None-Match

- (void)getData{
    NSURL *url = [NSURL URLWithString:kETagImageURL];
    NSMutableURLRequest *request = [NSMutableURLRequest requestWithURL:url cachePolicy:NSURLRequestReloadIgnoringCacheData timeoutInterval:15.0];
    
    // 发送 etag
    if (self.etag.length > 0) {
        [request setValue:self.etag forHTTPHeaderField:@"If-None-Match"];
    } 
    [[[NSURLSession sharedSession] dataTaskWithRequest:request completionHandler:^(NSData *data, NSURLResponse *response, NSError *error) {
        // NSLog(@"%@ %tu", response, data.length);
        // 类型转换（如果将父类设置给子类，需要强制转换）
        NSHTTPURLResponse *httpResponse = (NSHTTPURLResponse *)response;
        NSLog(@"statusCode == %@", @(httpResponse.statusCode));
        // 判断响应的状态码是否是 304 Not Modified （更多状态码含义解释： https://github.com/ChenYilong/iOSDevelopmentTips）
        if (httpResponse.statusCode == 304) {
            NSLog(@"加载本地缓存图片");
            // 如果是，使用本地缓存
            // 根据请求获取到`被缓存的响应`！
            NSCachedURLResponse *cacheResponse =  [[NSURLCache sharedURLCache] cachedResponseForRequest:request];
            // 拿到缓存的数据
            data = cacheResponse.data;
        }
        // 获取并且纪录 etag，区分大小写
        self.etag = httpResponse.allHeaderFields[@"Etag"];
        NSLog(@"%@", self.etag);
    }] resume];
}

由于修改资源后Etag值会立即改变。这也决定了Etag在断点下载时非常有用。比如AFNetworking在进行断点下载时候，就是借助它来检验数据的。祥见AFHTTPRequestOperation类中的用法：

- (void)pause {
    unsigned long long offset = 0;
    if ([self.outputStream propertyForKey:NSStreamFileCurrentOffsetKey]) {
        offset = [[self.outputStream propertyForKey:NSStreamFileCurrentOffsetKey] unsignedLongLongValue];
    } else {
        offset = [[self.outputStream propertyForKey:NSStreamDataWrittenToMemoryStreamKey] length];
    }
    NSMutableURLRequest *mutableURLRequest = [self.request mutableCopy];
    if ([self.response respondsToSelector:@selector(allHeaderFields)] && [[self.response allHeaderFields] valueForKey:@"ETag"]) {
        //若请求返回的头部有ETag，则续传时要带上这个ETag，
        //ETag用于放置文件的唯一标识，比如文件MD5值
        //续传时带上ETag服务端可以校验相对上次请求，文件有没有变化，
        //若有变化则返回200，回应新文件的全数据，若无变化则返回206续传。
        [mutableURLRequest setValue:[[self.response allHeaderFields] valueForKey:@"ETag"] forHTTPHeaderField:@"If-Range"];
    }
    //给当前request加Range头部，下次请求带上头部，可以从offset位置继续下载
    [mutableURLRequest setValue:[NSString stringWithFormat:@"bytes=%llu-", offset] forHTTPHeaderField:@"Range"];
    self.request = mutableURLRequest;
    [super pause];
}

参考：http://nshipster.cn/nsurlcache/
http://chesterlee.github.io/blog/2014/08/10/ioszhong-de-urlcacheji-zhi/
http://www.hpique.com/2014/03/how-to-cache-server-responses-in-ios-apps/

NSURLCache

通用的缓存方案：

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