强缓存和协商缓存的区别

协商缓存和强缓存是HTTP协议中的两种不同的缓存机制,用于优化网络性能和减少重复请求。它们在客户端和服务器之间进行通信,以确定是否使用缓存副本或请求最新资源。

强缓存和协商缓存的区别_第1张图片

1. 强缓存(Expires和Cache-Control):

强制缓存的思想是,在浏览器内置数据库中缓存每次请求中 “可以被缓存” (受到一些关键字的管控)的静态资源如 image, css, js 文件, 当第二次请求被缓存过的资源时候,会通过校验两个字段 Expires 和 Cache-Control 的max-age字段(注意,Expires 是 http1.0 的产物, Cache-Control 则是 http1.1 的产物),如果两者同时存在, 或者只存在其中之一, 都可以触发强制缓存。

  - Expires:表示响应过期的日期和时间。通过设置Expires响应头,服务器告诉浏览器资源的过期日期和时间。当浏览器发起请求时,如果本地缓存未过期,浏览器将直接使用缓存副本,而无需再次请求服务器。

  - Cache-Control:表示指定请求和响应遵循的缓存机制。通过设置Cache-Control响应头,服务器可以提供更精确的缓存控制。常见的Cache-Control指令包括max-age、public、private、no-cache和no-store等。例如,设置max-age=3600表示资源在3600秒内有效,浏览器可以直接使用缓存。

当满足字段约束的情况下, 浏览器就不会向服务器发送请求而是直接从服务器返回数据, 同时其状态码为 200;当不满足字段约束的情况下, 浏览器则会向服务器正常发送请求。

强制缓存主要取决于两个字段 Expires 和 Cache-Control 中的 max-age 字段, 在两个响应头都存在的情况下。如上图强缓存部分所示。

2. 协商缓存(Last-Modified和ETag):

协商缓存主要由 ETag 和 Last-Modified 两个字段来实现

  - Last-Modified:通常是文件最后更新的日期时间戳。服务器在响应头中返回资源的最后修改时间(GMT格式)。当浏览器再次请求资源时,通过If-Modified-Since请求头将上次的最后修改时间发送给服务器。如果资源的最后修改时间与服务器上的相同,服务器返回304 Not Modified响应,告诉浏览器可以使用缓存副本。

  - ETag:ETag 是一个用于映射 web 资源的映射 token,这个 token 应该满足唯一对应到一 个web服务器上的静态资源(具体实现通常是提取文件相关信息进行hash和base64编码等操作),也是服务器在响应头中返回资源的唯一标识符(通常是哈希值)。当浏览器再次请求资源时,通过If-None-Match请求头将上次的ETag发送给服务器。如果资源的ETag与服务器上的相同,服务器返回304 Not Modified响应,告诉浏览器可以使用缓存副本。

与上述两个字段配对的分别是 If-None-Match 和 If-Modified-Since 这两个字段:

强缓存和协商缓存的区别_第2张图片

浏览器首次向服务器请求数据 A, 服务器正常返回数据,同时在响应头中放入 ETag 和 Last-Modified 两个新字段。 

当浏览器第二次向服务器请求数据 A 时, 浏览器会自动地在请求头附上 If-None-Match 和 If-Modified-Since 两个字段(分别对应的是 ETag 和 Last-Modified 的值,两两相等), 然后由服务器端进行校验,校验通过的话(表明数据有效),服务器会直接返回状态码 304 ,且不携带响应体的报文段, 这相当于告诉浏览器:当前缓存有效, 可以直接使用! 校验失败则会和首次请求一样, 返回状态码为200且携带数据响应体的报文段, 同时这个响应头会带上新的ETag 和Last-Modified, 为下一次协商缓存做好铺垫 。

需要注意的是, 在不用框架的情况下, 协商缓存需要由后端开发人员手动实现,因此 ETag 和 Last-Modified 两个字段的优先级取决于开发者, 但是 Last-Modified 这个字段可以记录的时间戳精确度是有一定限制的,如果连续多次数据更新在精确度范围外, 会产生精确度丢失, 因此通常会让ETag 的优先级高于 Last-Modified 字段(类似于Cache-control中max-age一样, 属于是后续改进协议的一个新字段, 因此优先级一般会高点)

三、强缓存协商缓存并存的情况

默认情况下, 浏览器会优先考量强制缓存的情况, 当强制缓存生效的情况下, 请求并不会到达服务器, 因此也就不会触发协商缓存。 当强制缓存失效的时候, 浏览器便会将请求传递到服务器, 于是服务器又会开始校验 If-Modified-Since 和 If-None-Match 两个字段,重复上述协商缓存的一个执行流程。

在实际应用中,浏览器首先检查强缓存信息(Expires和Cache-Control),如果缓存仍然有效,则直接使用缓存。如果缓存已过期,浏览器发送带有协商缓存信息(Last-Modified和ETag)的请求到服务器进行验证。如果服务器返回304 Not Modified响应,则浏览器使用缓存;否则,服务器返回新的资源内容。综合使用强缓存和协商缓存可以减少对服务器的请求次数,提高网站的加载速度和性能。

乍一看,两者并存的情况, 有点像是两个协议的简单叠加,此时的协商缓存更像是强制缓存的兜底策略, 很可能协商缓存很长一段时间都不会生效(强制缓存过期时间设置过长的情况下), 因为强制缓存的优先级是要高于协商缓存的。 当然这并不是我们想看到的, 比方说当后端数据确实变更了, 而此时的浏览器由于使用了强制缓存,则会出现数据不一致的情况, 因此在这里引入了请求头中的两个字段 no-cache, 当使用了 no-cache 字段的时候, 浏览器将不再使用强制缓存, 而是直接去请求服务器, 这个时候就会用到协商缓存了(顺带一提的是, 还有一个 no-store 字段, 用了这个字段浏览器则不会在使用缓存的数据也不缓存数据,即强制缓存和协商缓存都失效了)

四、缓存机制之间的一些区别

  1. 强制缓存在缓存有效的情况下不会去请求服务器, 其数据来源则是浏览器缓存的本地磁盘。而协商缓存会向服务器请求,但是在协商缓存成功的情况下, 服务器只会返回一个不带响应体的报文,结合开头的背景来说 强制缓存选择“减少过桥次数”的策略, 而协商缓存则是采用 ‘减少过桥人数’的策略

  2. 强制缓存在浏览器强制刷新的情况下不会生效, 而协商缓存则不受影响。(调试代码测试时候,要注意)

  3. 强制缓存返回的报文状态码为 200, 协商缓存返回的报文状态码为 304 (前端使用fetch请求的情况, 协商缓存的 状态码304 会转成 200)

  4. 强制缓存发生在浏览器端, 协商缓存发生在服务器端

四、总结

  1. 强制缓存存在一个瓶颈, 当浏览器用户强刷新时,浏览器会直接跳过强制缓存,这点不注意很容易会被忽视掉。
  2. 强制缓存不适合 SPA 应用的入口文件, 因为重新部署后, 用户如果没有强制刷新, 则无法在第一时间内看到新的网页内容。
  3. 作为一个前端开发者可以通过设置请求头中的 no-cache 和 no-store 字段选择使用协商缓存或者不使用缓存!!!

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