【浏览器原理】Web缓存

BEAR
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【浏览器原理】Web缓存

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浏览器缓存的好处

  1. 缓解服务器压力，对于某些不会实时更新的数据，不用每次都向服务器去请求了
  2. 提升网站性能，打开缓存在本地的资源肯定会比请求服务器来得快
  3. 减少带宽消耗，当我们使用缓存时，只会产生很小的网络消耗（协商缓存）

Web缓存的种类

  • 数据库缓存

  • CDN缓存

    • Content Delivery Network 内容分发网络。CDN是构建在现有网络基础之上的智能虚拟网络，依靠部署在各地的边缘服务器，使用户就近获取所需内容，降低网络拥塞，提高用户访问响应速度和命中率。

    • 10年前，还没有火车票代售点一说，12306.cn更是无从说起。那时候火车票还只能在火车站的售票大厅购买，而我所在
的小县城并不通火车，火车票都要去市里的火车站购买，而从我家到县城再到市里，来回就是4个小时车程，简直就是浪费
生命，后来就好了，小县城里出现了火车票代售点，甚至乡镇上也有了代售点，可以直接在代售点购买火车票，方便了不
少，全市人民再也不用在一个点苦逼的排队买票了。
CDN就像是每一个代售点（缓存服务器）的承包商。用户在浏览器网站的时候，CDN会选择一个离用户最近的CDN边缘节点
来响应用户的请求，同时这样的做法也起到了分流的作用，减轻了服务器的负载压力。（引用自某掘金博主）

    • CDN缓存机制

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    -   在浏览器本地缓存失效后，浏览器会向CDN边缘节点发送请求。类似浏览器缓存，CDN边缘节点也存在着一套缓存机制。CDN边缘节点缓存策略因服务器不同而不同，但一般都会遵循http标准协议，通过http响应头中的 `cache-control: max-age` 的字段来设置CDN边缘节点数据缓存时间。
    -   当浏览器向CDN节点请求数据时，CDN节点会判断缓存数据是否过期，若缓存数据并没有过期，则直接将缓存数据返回给客户端；否则，CDN节点就会向服务器发出回源请求，从服务器拉取最新数据，更新本地缓存，并将最新数据返回给客户端。 CDN服务商一般会提供基于文件后缀、目录多个维度来指定CDN缓存时间，为用户提供更精细化的缓存管理。

  • 代理服务器缓存

  • 浏览器缓存

浏览器缓存存放的位置

Service Worker-->Memory Cache-->Disk Cache-->Push Cache

存存储图像和网页等资源主要缓存在disk cache，操作系统缓存文件等资源大部分都会缓存在memory cache中

  • Service Worker

    • 是运行在浏览器背后的独立线程，一般可以用来实现缓存功能。使用 Service Worker的话，传输协议必须为 HTTPS。因为 Service Worker 中涉及到请求拦截，所以必须使用 HTTPS 协议来保障安全。Service Worker 的缓存与浏览器其他内建的缓存机制不同，它可以让我们自由控制缓存哪些文件、如何匹配缓存、如何读取缓存，并且缓存是持续性的。

  • Memory Cache

    • 内存中的缓存，主要包含的是当前中页面中已经抓取到的资源，例如页面上已经下载的样式、脚本、图片等。读取内存中的数据肯定比磁盘快，内存缓存虽然读取高效，可是缓存持续性很短，会随着进程的释放而释放。一旦我们关闭 Tab 页面，内存中的缓存也就被释放了。

  • Disk Cache

    • 存储中硬盘中的缓存，读取速度较慢，但容量大时效性强。

  • Push Cache

    • Push Cache（推送缓存）是 HTTP/2 中的内容，当以上三种缓存都没有命中时，它才会被使用。它只在会话（Session）中存在，一旦会话结束就被释放，并且缓存时间也很短暂，在Chrome浏览器中只有5分钟左右，同时它也并非严格执行HTTP头中的缓存指令

强缓存和协商缓存

强缓存：当我们访问URL时，不会向服务器发送请求，而是直接从缓存中读取资源，但即使不向服务器发送请求，也还是会返回200点状态码

  • 设置强缓存

    • 当我们进行第一次请求时，服务器会给出应答，浏览器则会根据浏览器应答的内容中的 response Header（响应头）来判断是否对资源进行缓存，如果响应头中有expires/cache-control/pragma字段，代表这首强缓存，浏览器就会吧资源缓存到memory cache/disk cache中。
    • 第二次请求时，浏览器判断请求参数，如果命中强缓存条件并且资源未过期就直接返回状态码200并从本地中拿数据。如果没命中强缓存，则携带缓存标识向服务器发起请求，服务器根据缓存标识看是否命中协商缓存，符合则返回304，不符合则服务器返回全新资源

  • 字段

    • expires：是HTTP1.0控制网页缓存的字段，值为一个时间戳，准确来讲是格林尼治时间，服务器返回该请求结果缓存的到期时间，意思是，再次发送请求时，如果未超过过期时间，直接使用该缓存，如果过期了则重新请求。有个缺点，就是它判断是否过期是用本地时间来判断的，本地时间是可以自己修改的。

    • cache-control：是HTTP1.1中控制网页缓存的字段，当Cache-Control和expires都存在时，Cache-Control优先级更高。

      • public：资源客户端和服务器都可以缓存。
      • privite：资源只有客户端可以缓存。
      • no-cache：客户端缓存资源，但是是否缓存需要经过协商缓存来验证。
      • no-store：不使用缓存。
      • max-age：缓存保质期。解决了expires的本地时间问题
协商缓存：协商缓存就是强缓存失效后，浏览器携带缓存标识向服务器发送请求，由服务器根据缓存标识来决定是否使用缓存的过程。

  • 两种情况，生效和不生效

    • 生效，返回304!

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  • 不生效，返回200和响应结果

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  • 设置协商缓存

    • Last-Modified / If-Modified-Since

      • Last-Modified是服务器响应请求时，返回该资源文件在服务器最后被修改的时间。
      • If-Modified-Since则是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的Last-Modified值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的最后被修改时间。如果服务器的资源最后被修改的时间大于If-Modified-Since的字段值，则重新返回资源，状态码200；否则返回304，代表资源无更新，可继续使用缓存文件

    • Etag / If-None-Match

      • 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)。
      • If-None-Match是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的唯一标识Etag值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的唯一标识值。服务器收到该请求后，发现该请求头中含有If-None-Match，则会根据If-None-Match的字段值与该资源在服务器的Etag值做对比，一致则返回304，代表资源无更新，继续使用缓存文件；不一致则重新返回资源文件，状态码为200
强缓存和协商缓存的区别
  1. 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。
  2. 大部分web服务器都默认开启协商缓存。
刷新浏览器对于强缓存和协商缓存的影响
  1. 当ctrl+f5强制刷新网页时，直接从服务器加载，跳过强缓存和协商缓存。
  2. 当f5刷新网页时，跳过强缓存，但是会检查协商缓存。
  3. 浏览器地址栏中写入URL，回车 浏览器发现缓存中有这个文件了，不用继续请求了，直接去缓存拿。（最快）
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