Java 面试题：HTTP缓存：强制缓存和协商缓存--xunznux

以下是整理后的关于HTTP缓存的内容，修正了错误并补充了缺失的知识点：

HTTP缓存

HTTP缓存是一种在客户端或代理服务器本地存储资源副本的机制，旨在提高访问效率和减少带宽消耗。当客户端再次请求已经缓存的资源时，会优先检查本地缓存是否有效。如果存在有效缓存，直接使用本地缓存数据，而无需再次通过网络获取服务器的响应。这就是HTTP缓存的基本原理。

HTTP缓存主要有两种实现方式：强制缓存和协商缓存。

强制缓存

强制缓存是指浏览器判断请求的资源是否命中强缓存规则，如果命中，则直接从本地缓存读取资源，无需与服务器进行任何通讯。

• Expires（已弃用）：这是HTTP/1.0的缓存机制，服务器通过Expires头部指定资源过期时间。浏览器通过比较本地时间与Expires指定的时间来判断缓存是否有效。然而，由于Expires依赖客户端的本地时间，如果客户端的时间不准确，可能导致缓存判断出错。正因为如此，Expires在现代浏览器中已经基本被废弃，取而代之的是Cache-Control。

• Cache-Control：这是HTTP/1.1引入的更为精确的缓存控制机制，通过在Cache-Control头部指定缓存策略和过期时间，控制资源的缓存行为。Cache-Control支持多个指令，其中包括：

  • max-age=N：指定资源从请求时间开始缓存的最大有效时间（秒）。
  • s-maxage=N：专门针对共享缓存（如CDN），指定资源的缓存时间。
  • no-cache：不使用强制缓存，每次请求都必须向服务器进行验证（走协商缓存）。
  • no-store：禁止任何形式的缓存，资源每次都必须从服务器获取。
  • public：资源可以被浏览器和代理服务器缓存。
  • private：资源只能被浏览器缓存，不允许代理服务器缓存。

强制缓存的工作流程：

1. 浏览器首次请求资源时，服务器在响应中设置Cache-Control头部，并指定缓存策略。
2. 浏览器在后续请求时，首先检查该资源是否命中强制缓存，如果未过期，则直接使用缓存，否则发起新的请求。
3. 如果缓存过期，服务器将重新返回资源并更新Cache-Control头部。

协商缓存

当强制缓存失效或Cache-Control设置为no-cache时，浏览器会与服务器协商是否可以继续使用本地缓存，这种机制称为协商缓存。

• Last-Modified 和 If-Modified-Since：通过资源的最后修改时间来判断缓存是否有效。
  1. 服务器在首次响应时，返回资源的最后修改时间，并通过Last-Modified头部传递给客户端。
  2. 客户端在后续请求时，通过If-Modified-Since头部携带上次获取的Last-Modified时间值。
  3. 服务器比较资源的最后修改时间和If-Modified-Since的时间，如果资源未修改，则返回304状态码，表示客户端可以使用本地缓存，否则返回新资源。

缺点：

• 因为基于修改时间判断，如果文件内容未改动但修改时间变动（如改名等），会导致不必要的缓存失效。

• Last-Modified精度为秒，短时间内的多次修改可能导致缓存判断失误。

• ETag 和 If-None-Match：使用资源的指纹（哈希值）判断缓存是否有效。

  1. 服务器在响应时为资源生成唯一的ETag（实体标签），并通过头部传递给客户端。
  2. 客户端在后续请求时，通过If-None-Match头部携带上次获取的ETag值。
  3. 服务器比较当前资源的ETag与If-None-Match的值，如果一致，则返回304状态码，表示缓存有效；否则返回新资源及更新后的ETag。

优点：

• ETag更为精确，能捕捉到细微的内容变化，解决了Last-Modified可能忽略细微修改的问题。

缺点：

• 计算ETag需要一定的服务器资源，对于大型文件或高频访问场景，可能带来性能开销。
• ETag支持强校验和弱校验，强校验基于每个字节的内容生成哈希值，虽然精确但计算量大；弱校验通过部分内容生成哈希值，计算速度快但可能降低准确性。

协商缓存的工作流程：

1. 当强制缓存未命中时，浏览器会根据上次响应的Last-Modified或ETag信息发起带有协商缓存字段的请求。
2. 服务器根据客户端的If-Modified-Since或If-None-Match进行缓存验证，并决定是否返回304状态码（缓存有效）或新的资源。

总结

HTTP缓存通过强制缓存和协商缓存两种方式，显著提高了资源访问的效率，减少了不必要的网络传输。在实际开发中，合理配置Cache-Control、ETag等缓存机制，可以极大提升用户体验和服务器性能。