这是我参与「第四届青训营」笔记创作活动的的第 14 天。
HTTP 缓存指的是保存某个请求的响应报文，后续有相同请求直接返回存储的响应。
缓存有很多优点：
- 减少请求所需时间，直接从缓存读取比请求服务器要快得多
- 降低服务器负载，服务器无需处理被缓存的请求
缓存类型
缓存分为 2 大类：
- 私有缓存 (private cache)
- 局限于单个客户端 (浏览器)
- 使用响应头
Cache-Control: private指定 - 如果响应头包含
Authorization，该响应无法被缓存
- 共享缓存 (shared cache)
- 存储在客户端和服务端之间的某个地方
- 分为 proxy cache 和 managed cache
proxy cache
客户端和服务端之间的代理服务器为了降低网络流量，会缓存一部分报文。服务端需要正确配置响应头，确保只缓存指定的报文。
为了兼容旧版本的代理服务器，有以下写法：
Cache-Control: no-store, no-cache, max-age=0, must-revalidate, proxy-revalidate
由于 HTTPS 的流行，报文都被加密，代理服务器看不到报文内容，也无法对报文进行缓存，不必担心代理服务器会缓存不想被缓存的报文。
managed cache
服务端部署的缓存，用于降低服务器负载，比如 CDN、反向代理等。
由于这些缓存由服务端管理，不必遵循 HTTP 缓存规则，能够实现更灵活的缓存管理，比如删除缓存、用响应头禁用缓存而只使用 managed cache 等。
综上，缓存有 private cache、proxy cache、managed cache。
启发式缓存
启发式缓存 (heuristic caching) 是在 Cache-Control 出现前的一种临时方法，指的是 HTTP 应该尽可能多地缓存报文。
如果响应头包含 Last-Modified 并且最后修改的日期距现在有较长时间，则可以缓存该报文，有效时间设为相距时间的 10%。比如报文有 1 年没有修改了，则缓存的有效期设为 0.1 年。
这种方法不够准确，目前已经被 Cache-Control 替代，所有响应报文都应该加上 Cache-Control 头部。
缓存状态
缓存有 2 种状态：fresh (没过期/新鲜) 和 stale (过期/不新鲜)。
Cache-Control 中往往会指定 max-age，以秒为单位的整数。客户端会缓存该报文，并记录 max-age 和响应生成的时间 Date。
当请求命中缓存时，计算当前时间与响应生成时间的差值，如果超过了 max-age，则缓存过期 (stale)，否则没过期 (fresh)，可以直接返回。
如果客户端和服务端之间存在 proxy cache，则代理服务器还需要在 Age 字段发回已经缓存的时间。比如 max-age 是 7 天，Age 是 1 天，则客户端缓存的时候需要设置 max-age 为 6 天。
Expires
HTTP/1.0 时期经常用 Expires 指定缓存过期的时间，但是有以下缺点：
- 时间字符串比较难解析，有很多实现 bug
- 可以通过修改系统时钟影响缓存的有效性
HTTP/1.1 采用了 Cache-Control 中的 max-age，相比 Expires 实现更方便、安全，完全可以替代 Expires。如果 Expires 和 max-age 同时指定，会优先采取 max-age。
Vary
缓存默认通过 URL 进行区分，相同的 URL 会返回相同的缓存，但很多情况不是这样。比如通过 Accept、Accept-Language、Accept-Encoding 进行内容协商，不同的请求头会返回不同的内容，应该分开缓存。
可以在 Vary 中指定缓存的 key，比如：
Vary: Accept-Language
缓存查找时就会同时考虑 URL 和 Accept-Language 的值。
revalidation
处于 stale 状态的报文并不会被立即丢弃，而是要通过一个重新验证 (revalidation) 的过程，确认这条缓存是否可以继续使用。
If-Modified-Since
当请求命中一条过期的缓存时，会发送包含 If-Modified-Since 请求头的报文，值为缓存报文的生成时间 Date。
GET /index.html HTTP/1.1
Host: example.com
Accept: text/html
If-Modified-Since: Tue, 22 Feb 2022 22:00:00 GMT
如果响应未改变，服务端会返回 304 Not Modified，并带上 Last-Modified 和 max-age。
HTTP/1.1 304 Not Modified
Content-Type: text/html
Date: Tue, 22 Feb 2022 23:22:22 GMT
Last-Modified: Tue, 22 Feb 2022 22:00:00 GMT
Cache-Control: max-age=3600
缓存被重新设置为 fresh，作为响应报文被返回。
但是，使用最后修改时间来判断资源是否已经改变有以下问题：
- 从文件系统中读取文件修改时间时，时间的格式往往比较复杂、难以解析
- 如果是分布式服务端，难以同步文件修改的时间
ETag 是一种解决方案。
ETag/If-None-Match
ETag 响应头是由服务端生成的、能够区分资源是否被修改的字符串，比如响应体的哈希值、版本号等。
当缓存过期时，把 ETag 的值放入请求头 If-None-Match 中，询问服务端该资源的 ETag 是否被修改。
- 如果资源未被修改，服务端返回
304 Not Modified。 - 如果资源的
ETag改变，服务端返回200 OK，响应体是资源的最新版本
如果 ETag 和 Last-Modified 同时存在，优先使用 ETag。尽管 Last-Modified 不如 ETag 好用，但是 Last-Modified 还有缓存之外的其他用途，包括 CMS (Content Management System)、爬虫等。所以最好把 Last-Modified 和 ETag 都加上。
force revalidation
如果想要每次请求都从服务端验证资源是否修改，设置 Cache-Control: no-cache。
如果请求头还包含 If-Modified-Since 或 If-None-Match，客户端会在资源未更新时收到 304 Not Modified，资源已更新时收到 200 OK。
no-cache 不禁止响应报文的缓存，只是要求每次都验证资源有效性。
no-store
如果想完全禁止响应报文的缓存，使用 Cache-Control: no-store。
no-store 禁止缓存新响应，但无法禁止旧缓存的使用，如果想在每次请求时都提供最新的内容，应该使用 no-cache。
no-store 由于禁止存储报文，会造成很多负面影响，最好使用 no-cache, private 来代替。
强缓存
本地缓存命中且未过期，直接返回本地缓存的资源。
协商缓存
未命中缓存或缓存过期，带上 If-Modified-Since 或 If-None-Match 请求服务端。
如果资源未修改，则返回 304 Not Modified，重新设置缓存有效时间，返回本地缓存资源。
如果资源已修改，Last-Modified 晚于 If-Modified-Since 或者 ETag 与 If-None-Match 不同，返回 200 OK 和资源的最新版本。
