浏览器缓存分为强缓存和协商缓存 强缓存使用的字段是cacheCtrol和Expires 协商缓存使用的头部字段是 last-Modifiled&if-Modifiled-since||Etag&if-none-match
缓存机制
1、浏览器在加载资源时,先根据这个资源的一些http header判断它是否命中强缓存,强缓存如果命中,浏览器直接从自己的缓存中读取资源,不会发请求到服务器。
2、当强缓存没有命中的时候,浏览器一定会发送一个请求到服务器,通过服务器端依据资源的另外一些http header验证这个资源是否命中协商缓存,如果协商缓存命中,服务器会将这个请求返回,但是不会返回这个资源的数据,而是告诉客户端可以直接从缓存中加载这个资源,于是浏览器就又会从自己的缓存中去加载这个资源。
3、强缓存与协商缓存的共同点是:如果命中,都是从客户端缓存中加载资源,而不是从服务器加载资源数据;区别是:强缓存不发请求到服务器,协商缓存会发请求到服务器。
4、当协商缓存也没有命中的时候,浏览器直接从服务器加载资源数据。
强缓存:Expires&Cache-Control
强缓存是利用Expires或者Cache-Control这两个http response header实现的,它们都用来表示资源在客户端缓存的有效期
Expires是HTTP 1.0提出的一个表示资源过期时间的header,它描述的是一个绝对时间,由服务器返回,用GMT格式的字符串表示,如:Expires:Thu, 31 Dec 2037 23:55:55 GMT,包含了Expires头标签的文件,就说明浏览器对于该文件缓存具有非常大的控制权。例如,一个文件的Expires值是2020年的1月1日,那么就代表,在2020年1月1日之前,浏览器都可以直接使用该文件的本地缓存文件,而不必去服务器再次请求该文件,哪怕服务器文件发生了变化。
所以,Expires是优化中最理想的情况,因为它根本不会产生请求,所以后端也就无需考虑查询快慢。它的缓存原理,如下:
1.浏览器第一次跟服务器请求一个资源,服务器在返回这个资源的同时,在response的header加上Expires的header。
2.浏览器在接收到这个资源后,会把这个资源连同所有response header一起缓存下来(所以缓存命中的请求返回的header并不是来自服务器,而是来自之前缓存的header);
3.浏览器再请求这个资源时,先从缓存中寻找,找到这个资源后,拿出它的Expires跟当前的请求时间比较,如果请求时间在Expires指定的时间之前,就能命中缓存,否则就不行;
4.如果缓存没有命中,浏览器直接从服务器加载资源时,Expires Header在重新加载的时候会被更新;
Expires是较老的强缓存管理header,由于它是服务器返回的一个绝对时间,在服务器时间与客户端时间相差较大时,缓存管理容易出现问题,比如:随意修改下客户端时间,就能影响缓存命中的结果。所以在HTTP 1.1的时候,提出了一个新的header,就是Cache-Control,这是一个相对时间,在配置缓存的时候,以秒为单位,用数值表示,如:Cache-Control:max-age=315360000,它的缓存原理是:
1.浏览器第一次跟服务器请求一个资源,服务器在返回这个资源的同时,在response的header加上Cache-Control的header
2.浏览器在接收到这个资源后,会把这个资源连同所有response header一起缓存下来;
3.浏览器再请求这个资源时,先从缓存中寻找,找到这个资源后,根据它第一次的请求时间和Cache-Control设定的有效期,计算出一个资源过期时间,再拿这个过期时间跟当前的请求时间比较,如果请求时间在过期时间之前,就能命中缓存,否则就不行;
4.如果缓存没有命中,浏览器直接从服务器加载资源时,Cache-Control Header在重新加载的时候会被更新;
Cache-Control描述的是一个相对时间,在进行缓存命中的时候,都是利用客户端时间进行判断,所以相比较Expires,Cache-Control的缓存管理更有效,安全一些。
这两个header可以只启用一个,也可以同时启用,当response header中,Expires和Cache-Control同时存在时,Cache-Control优先级高于Expires
此外,还可以为 Cache-Control 指定 public 或 private 标记。如果使用 private,则表示该资源仅仅属于发出请求的最终用户,这将禁止中间服务器(如代理服务器)缓存此类资源。对于包含用户个人信息的文件(如一个包含用户名的 HTML 文档),可以设置 private,一方面由于这些缓存对其他用户来说没有任何意义,另一方面用户可能不希望相关文件储存在不受信任的服务器上。需要指出的是,private 并不会使得缓存更加安全,它同样会传给中间服务器(如果网站对于传输的安全性要求很高,应该使用传输层安全措施)。对于 public,则允许所有服务器缓存该资源。通常情况下,对于所有人都可以访问的资源(例如网站的 logo、图片、脚本等),Cache-Control 默认设为 public 是合理的。
协商缓存:Last-Modified&Etag
当浏览器对某个资源的请求没有命中强缓存,就会发一个请求到服务器,验证协商缓存是否命中,如果协商缓存命中,请求响应返回的http状态为304并且会显示一个Not Modified的字符串,比如你打开京东的首页,按f12打开开发者工具,再按f5刷新页面,查看network,可以看到有不少请求就是命中了协商缓存的。
查看单个请求的Response Header,也能看到304的状态码和Not Modified的字符串,只要看到这个就可说明这个资源是命中了协商缓存,然后从客户端缓存中加载的,而不是服务器最新的资源。
协商缓存是利用的是【Last-Modified,If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】这两对Header来管理的
【Last-Modified,If-Modified-Since】的控制缓存的原理,如下
1.浏览器第一次跟服务器请求一个资源,服务器在返回这个资源的同时,在response的header加上Last-Modified的header,这个header表示这个资源在服务器上的最后修改时间
2.浏览器再次跟服务器请求这个资源时,在request的header上加上If-Modified-Since的header,这个header的值就是上一次请求时返回的Last-Modified的值:
3.服务器再次收到资源请求时,根据浏览器传过来If-Modified-Since和资源在服务器上的最后修改时间判断资源是否有变化,如果没有变化则返回304 Not Modified,但是不会返回资源内容;如果有变化,就正常返回资源内容。当服务器返回304 Not Modified的响应时,response header中不会再添加Last-Modified的header,因为既然资源没有变化,那么Last-Modified也就不会改变,这是服务器返回304时的response header:
4.浏览器收到304的响应后,就会从缓存中加载资源。
5.如果协商缓存没有命中,浏览器直接从服务器加载资源时,Last-Modified Header在重新加载的时候会被更新,下次请求时,If-Modified-Since会启用上次返回的Last-Modified值
【Last-Modified,If-Modified-Since】都是根据服务器时间返回的header,一般来说,在没有调整服务器时间和篡改客户端缓存的情况下,这两个header配合起来管理协商缓存是非常可靠的,但是有时候也会服务器上资源其实有变化,但是最后修改时间却没有变化的情况,而这种问题又很不容易被定位出来,而当这种情况出现的时候,就会影响协商缓存的可靠性。所以就有了另外一对header来管理协商缓存,这对header就是【ETag、If-None-Match】 。它们的缓存管理的方式是:
1.浏览器第一次跟服务器请求一个资源,服务器在返回这个资源的同时,在response的header加上ETag的header,这个header是服务器根据当前请求的资源生成的一个唯一标识,这个唯一标识是一个字符串,只要资源有变化这个串就不同,跟最后修改时间没有关系,所以能很好的补充Last-Modified的问题:
2.浏览器再次跟服务器请求这个资源时,在request的header上加上If-None-Match的header,这个header的值就是上一次请求时返回的ETag的值:
3.服务器再次收到资源请求时,根据浏览器传过来If-None-Match和然后再根据资源生成一个新的ETag,如果这两个值相同就说明资源没有变化,否则就是有变化;如果没有变化则返回304 Not Modified,但是不会返回资源内容;如果有变化,就正常返回资源内容。与Last-Modified不一样的是,当服务器返回304 Not Modified的响应时,由于ETag重新生成过,response header中还会把这个ETag返回,即使这个ETag跟之前的没有变化:
4.浏览器收到304的响应后,就会从缓存中加载资源。
Etag和Last-Modified非常相似,都是用来判断一个参数,从而决定是否启用缓存。但是ETag相对于Last-Modified也有其优势,可以更加准确的判断文件内容是否被修改,从而在实际操作中实用程度也更高。
协商缓存跟强缓存不一样,强缓存不发请求到服务器,所以有时候资源更新了浏览器还不知道,但是协商缓存会发请求到服务器,所以资源是否更新,服务器肯定知道。大部分web服务器都默认开启协商缓存,而且是同时启用【Last-Modified,If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】,比如apache:
如果没有协商缓存,每个到服务器的请求,就都得返回资源内容,这样服务器的性能会极差。
【Last-Modified,If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】一般都是同时启用,这是为了处理Last-Modified不可靠的情况。有一种场景需要注意:
分布式系统里多台机器间文件的Last-Modified必须保持一致,以免负载均衡到不同机器导致比对失败;
分布式系统尽量关闭掉ETag(每台机器生成的ETag都会不一样) ;
比如,京东页面的资源请求,返回的repsonse header就只有Last-Modified,没有ETag:
协商缓存需要配合强缓存使用,上面这个截图中,除了Last-Modified这个header,还有强缓存的相关header,因为如果不启用强缓存的话,协商缓存根本没有意义。
参考文档: