详细剖析强缓存和协商缓存

余生长醉 提交于 2020-03-05 16:14:53

Cache-control

1.public:所有内容都将被缓存(客户端和代理服务器都可缓存)。具体来说响应可被任何中间节点缓存,如 Browser <-- proxy1 <-- proxy2 <-- Server,中间的proxy可以缓存资源,比如下次再请求同一资源proxy1直接把自己缓存的东西给 Browser 而不再向proxy2要。

private:所有内容**只有客户端可以缓存,Cache-Control的默认取值。**具体来说,表示中间节点不允许缓存,对于Browser <-- proxy1 <-- proxy2 <-- Server,proxy 会老老实实把Server 返回的数据发送给proxy1,自己不缓存任何数据。当下次Browser再次请求时proxy会做好请求转发而不是自作主张给自己缓存的数据。

no-cache:客户端缓存内容**,是否使用缓存则需要经过协商缓存来验证决定。表**示不使用 Cache-Control的缓存控制方式做前置验证,而是使用 Etag 或者Last-Modified字段来控制缓存。需要注意的是,no-cache这个名字有一点误导。设置了no-cache之后,并不是说浏览器就不再缓存数据,只是浏览器在使用缓存数据时,需要先确认一下数据是否还跟服务器保持一致。

no-store:所有内容都不会被缓存,即不使用强制缓存,也不使用协商缓存

max-age:max-age=xxx (xxx is numeric)表示缓存内容将在xxx秒后失效,优先级大于expires

s-maxage(单位为s):同max-age作用一样,只在代理服务器中生效(比如CDN缓存)。比如当s-maxage=60时,在这60秒中,即使更新了CDN的内容,浏览器也不会进行请求。max-age用于普通缓存,而s-maxage用于代理缓存。s-maxage的优先级高于max-age。如果存在s-maxage,则会覆盖掉max-age和Expires header。

max-stale:能容忍的最大过期时间。max-stale指令标示了客户端愿意接收一个已经过期了的响应。如果指定了max-stale的值,则最大容忍时间为对应的秒数。如果没有指定,那么说明浏览器愿意接收任何age的响应(age表示响应由源站生成或确认的时间与当前时间的差值)。

min-fresh:能够容忍的最小新鲜度。min-fresh标示了客户端不愿意接受新鲜度不多于当前的age加上min-fresh设定的时间之和的响应。
Cache-Control 可以在请求头或者响应头中设置,并且可以组合使用多种指令:
在这里插入图片描述

Expires

  1. Expires 是http1.0的产物,Cache-Control是http1.1的产物,两者同时存在的话,Cache-Control优先级高于Expires
  2. 在某些不支持HTTP1.1的环境下,Expires就会发挥用处。所以Expires其实是过时的产物,现阶段它的存在只是一种兼容性的写法。
  3. 强缓存判断是否缓存的依据来自于是否超出某个时间或者某个时间段,而不关心服务器端文件是否已经更新,这可能会导致加载文件不是服务器端最新的内容.
  4. 如何获知服务器端内容是否已经发生了更新呢?此时我们需要用到协商缓存策略。

协商缓存

协商缓存就是强制缓存失效后,浏览器携带缓存标识向服务器发起请求,由服务器根据缓存标识决定是否使用缓存的过程,主要有以下两种情况:
1.协商缓存生效,返回304和Not Modified
在这里插入图片描述
2. 协商缓存失效,返回200和请求结果
在这里插入图片描述
协商缓存可以通过设置两种 HTTP Header 实现:Last-Modified 和 ETag 。

Last-Modified和If-Modified-Since

浏览器在第一次访问资源时,服务器返回资源的同时,在response header中添加 Last-Modified的header,值是这个资源在服务器上的最后修改时间,浏览器接收后缓存文件和header;
浏览器下一次请求这个资源,浏览器检测到有 Last-Modified这个header,于是添加If-Modified-Since这个header,值就是Last-Modified中的值;服务器再次收到这个资源请求,会根据 If-Modified-Since 中的值与服务器中这个资源的最后修改时间对比,
如果没有变化,返回304和空的响应体,直接从缓存读取
如果If-Modified-Since的时间小于服务器中这个资源的最后修改时间,说明文件有更新,于是返回新的资源文件和200

但是 Last-Modified 存在一些弊端:
1.如果本地打开缓存文件,即使没有对文件进行修改,但还是会造成 Last-Modified 被修改,服务端不能命中缓存导致发送相同的资源
2.因为 Last-Modified 只能以秒计时,如果在不可感知的时间内修改完成文件,那么服务端会认为资源还是命中了,不会返回正确的资源
既然根据文件修改时间来决定是否缓存尚有不足,能否可以直接根据文件内容是否修改来决定缓存策略?
所以在 HTTP / 1.1 出现了 ETag 和If-None-Match

.ETag和If-None-Match

1.Etag是服务器响应请求时,返回当前资源文件的一个唯一标识(由服务器生成),只要资源有变化,Etag就会重新生成。
2.浏览器在下一次加载资源向服务器发送请求时,会将上一次返回的Etag值放到request header里的If-None-Match里,服务器只需要比较客户端传来的If-None-Match跟自己服务器上该资源的ETag是否一致,就能很好地判断资源相对客户端而言是否被修改过了。
3.如果服务器发现ETag匹配不上,那么直接以常规GET 200形式将新的资源(当然也包括了新的ETag)发给客户端。
4.如果ETag是一致的,则直接返回304知会客户端直接使用本地缓存即可

对比

1.首先在精确度上,Etag要优于Last-Modified。
2.Last-Modified的时间单位是秒,如果某个文件在1秒内改变了多次,那么他们的Last-Modified其实并没有体现出来修改,但是Etag每次都会改变确保了精度;如果是负载均衡的服务器,各个服务器生成的Last-Modified也有可能不一致。
3.第二在性能上,Etag要逊于Last-Modified,毕竟Last-Modified只需要记录时间,而Etag需要服务器通过算法来计算出一个hash值。
4.第三在优先级上,服务器校验优先考虑Etag

总结

1.强制缓存优先于协商缓存进行,若强制缓存(Expires和Cache-Control)生效则直接使用缓存,
2.若不生效则进行协商缓存(Last-Modified / If-Modified-Since和Etag / If-None-Match),
3.协商缓存由服务器决定是否使用缓存,若协商缓存失效,那么代表该请求的缓存失效,返回200,重新返回资源和缓存标 识,再存入浏览器缓存中;
4.生效则返回304,继续使用缓存。

场景

1.对于频繁变动的资源,首先需要使用Cache-Control: no-cache 使浏览器每次都请求服务器,然后配合 ETag 或者 Last-Modified 来验证资源是否有效。这样的做法虽然不能节省请求数量,但是能显著减少响应数据大小。
2.不常变化的场景:通常在处理这类资源时,给它们的 Cache-Control 配置一个很大的 max-age,这样浏览器之后请求相同的 URL 会命中强制缓存。

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