浏览器原理-浏览器缓存和本地存储篇

大家好，我是林一一，这是一篇关于浏览器 缓存原理 和 本地存储 的文章，后续回持续推出关于，浏览器原理的文章。

一、浏览器的缓存篇

思维导图

所谓浏览器的缓存，就是浏览器通过 HTTP 请求网络资源后将资源留在本地的一种行为。在页面上点击 返回和前进的按钮 就是利用浏览器的缓存。

• 浏览器的缓存分为两种 强缓存 和 协商缓存。
• 浏览器缓存资源的位置放置四个地方 Service Worker, Memory Cache, Disk Cache, Push Cache。Service Worker 优先级最高到 Push Cache。

浏览器请求资源过程

先本地再服务器(先强缓存再协商缓存)

• 浏览器请求资源时会先去判断本地缓存资源的 header 是否有命中强缓存，如果命中强缓存则直接请求本地的资源，不向服务器发送请求。

• 如果没有命中强缓存或强缓存失效以后就会发送 HTTP请求服务器，这个过程采用的就是协商缓存

  简单的说浏览器的缓存请求分为有无 HTTP 请求两种。

强缓存

所谓的强缓存是我们没有发送 HTTP 请求，而是直接从本地缓存中获取资源的一种行为。成功后返回状态码 200。

• 浏览器是根据响应头的 headers 字段判断 Expires/http1.0，Cache-Control/http1.1，来执行强缓存的过程。

• 没有或失效的强缓存，浏览器会向服务器发送请求资源。

  Expires

  http1.0 中一个页面的缓存字段，是一个格林时间。这个时间是浏览器强缓存资源失效的时间

  Expires: Wed, 22 Nov 2021 08:41:00 GMT

  上面的表示缓存的资源会在 2021年11月22号8点41分 过期。

• 缺点：浏览器是根据本地的时间判断资源是否过期的，但是本地的时间可以被修改，所以在HTTP1.1时 Expires 被放弃了。

Cache-Control

HTTP1.1 中页面的缓存字段。 如果 Expires和Cache-Control 都存在，那么 Cache-Control的优先级更高。

• Cache-Control 的属性值有很多，其中属性 max-age 表示，一个相对的缓存时间

  Cache-Control: max-age = 3600

  表示距离上次请求的一小时内可以直接使用本地的缓存。不需要再次请求。

• 属性 public 表示可以被浏览器或代理服务器缓存。
• 属性 private 表示只能被浏览器缓存。
• 属性 no-cache 需要发送请求到服务器确认是否被缓存，这需要使用到协商缓存。
• 属性 no-store 表示禁止使用缓存，每一次都需要请求服务器。

协商缓存

所谓协商缓存是指：浏览器携带 缓存的标识 tag向服务器发送请求，服务器更具携带过来的标识判断是否使用缓存的这个过程就是 协商缓存。

• 浏览器请求服务器返回的结果有两种，一种 304 表示服务器的资源还没有更新直接使用浏览器本地的缓存即可。另一种返回 200，表示服务器资源更新且携带新的资源返回给浏览器。
• 缓存标识 tag 分成两种 Last-Modified/If-Modified-Since 和 ETag/If-None-Match，Etag / If-None-Match 的优先级高于 Last-Modified。

Etag / If-None-Match

• Etag 时服务器响应请求时 返回的一个唯一标识。这个标识只能由服务器产生。

  etag: W/"5357d2b3f63545926812b95658505315"

• If-None-Match 时浏览器再次请求服务器时，会携带 Etag 标识值发送给服务器，服务器会将这个值和在服务器中的Etag比较，两个值相等那么返回304，如果不相等就返回 200 将新的资源返回。

Last-Modified/If-Modified-Since

• Last-Modified，指的是返回请求的资源文件最后在服务器被修改的时间。

  Last-Modified: Wed, 23 Nov 2021 08:41:00 GMT

• If-Modified-Since，是浏览器再次请求资源时，会携带上一次返回的 Last-Modified 的时间发送给服务器。服务器将上一次最后修改的时间 和现在的最后修改的时间做对比。如果大于If-Modified-Since 的值，服务器就会返回新的资源 200，否则返回 304。

缓存位置

上面提到过缓存的位置 Service Worker, Memory Cache, Disk Cache, Push Cache。 Service Worker 优先级最高到 Push Cache

• Service Worker 运行在浏览器的独立线程可以实现浏览器的缓存功能，传输协议需要使用HTTPS。
• Memory Cache 是将资源缓存在内存中。
• Disk Cache 是将资源缓存在磁盘中
• Push Cache（推送缓存）是 HTTP/2 中，存活在会话session中，存活的时间很短。

二、浏览器的本地缓存篇

浏览器的本地缓存主要分为 5 种， localStorage, sessionStorage, cookie, WebSql, indexedDB。

cookie

cookie 是服务器生成的，保存到浏览器的一个本地文件中。前端可以通过 Set-Cookie 设置 cookie，前端可以设置多个 Set-Cookie。

• cookie 可以设置过期的时间也可以不设置时间，浏览器关闭后就会失效。

  Set-Cookie: BDSVRTM=7; path=/
  Set-Cookie: H_PS_PSSID=34130_34099_33969_31253_33848_33607_26350; path=/; domain=.baidu.com

• cookie 产生原因：是用来做 状态存储 的，因为 http 是无状态的，不能记录数据状态，cookie 可以记录数据的状态。比如用户的id，密码，浏览过的页面等。
• cookie 的优点：1. 记住数据的状态，密码等。2. 弥补的 HTTP 的无状态。
• cookie 的缺点：1. 容量缺陷，只能存储4kb大小；2.安全问题，cookie是以文本的形式在浏览器和服务器之前传递信息，很有可能会被修改。3. 请求的Cookie文件容易被删除。 4. 性能消耗大，cookie 是紧跟域名的，域名下的任意地址被修改都携带cookie到服务器。造成性能浪费。

localStorage

localStorage 存值的方式和 cookie 类似，都会存放在同一个域名下，localStorage 可以长期存储，没有时间的限制。可以通过 localStorage.setItem()/getItem() 存取值。

• localStorage 优点：1.扩展了 cookie 的存储大小，可以存放 5M 大小，不同浏览器不同；2.只存储在浏览器不会和服务器之间有通信解决了cookie 的安全问题和性能消耗问题。
• localStorage 缺点：1.需要手动删除保存的数据；2.只支持字符串类型，JSON 类型需要通过JSON.stringify() 转化。
• localStorage 使用场景：利用 localStorage 可以存放一些稳定的资源和base64的图片等

sessionStorage

sessionStorage 和 localStorage 一致，唯一大的区别在于 sessionStorage 是会话级别的存储

• 会话级别的 sessionStorage 也就是在浏览器页面关闭后，这个存储也就消失了。
• sessionStorage 的场景：sessionStorage 可以用于保存一些临时的数据，防止页面消失后数据就没了，比如表单填写和用户的浏览器记录等。

indexedDB

浏览器提供的非关系型数据库，indexedDB 提供大量的接口提供查询功能，还能建立查询。

• 以键值对的形式存储值，包括 js 对象
• indexedDB 是异步的，存入数据不会导致页面卡顿。
• indexedDB 支持事务，事务是一系列操作过程中发生了错误，数据库会回退到操作事务之前的状态。
• 同源限制，不同源的数据库不能访问。
• 存储空间没有限制。

webSQL

已废弃，旨在通过 js 语句操控 sql 语句完成对数据的读写。

参考

《图解HTTP》

浏览器缓存

前端缓存

本地存储