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緩存瞪慧，在互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品中可以簡(jiǎn)單理解為：
第一次請(qǐng)求數(shù)據(jù)放到存儲(chǔ)器中，下次顯示該頁(yè)面先把上次保存的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)糕非，同時(shí)去請(qǐng)求數(shù)據(jù)蚤吹，請(qǐng)求完成刷新顯示新數(shù)據(jù)，并將其再緩存起來(lái)充易。
當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用（網(wǎng)站或App）的整體實(shí)現(xiàn)流程是：
用戶的請(qǐng)求從界面（瀏覽器或App界面）到網(wǎng)絡(luò)傳送梗脾、應(yīng)用服務(wù)再到存儲(chǔ)（數(shù)據(jù)庫(kù)或文件系統(tǒng)），然后返回到界面呈現(xiàn)內(nèi)容盹靴。
隨著內(nèi)容信息越來(lái)越復(fù)雜炸茧，用戶數(shù)和訪問(wèn)量越來(lái)越大，我們的應(yīng)用需要支撐更多的并發(fā)量稿静，同時(shí)應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器所做的計(jì)算也越來(lái)越多宇立。
但是往往我們的應(yīng)用服務(wù)器資源是有限的，數(shù)據(jù)庫(kù)每秒能接受的請(qǐng)求次數(shù)也是有限的（文件的讀寫也是有限的）自赔。
如何能夠有效利用有限的資源來(lái)提供盡可能大的吞吐量妈嘹？
一個(gè)有效的辦法就是引入緩存，每個(gè)環(huán)節(jié)中請(qǐng)求可以從緩存中直接獲取目標(biāo)數(shù)據(jù)并返回绍妨，從而減少計(jì)算量润脸，有效提升響應(yīng)速度，讓有限的資源服務(wù)更多的用戶他去。
計(jì)算機(jī)的緩存往往使用的是RAM（斷電就掉的非永久儲(chǔ)存），所以在用完后還是會(huì)把文件送到硬盤等存儲(chǔ)器里永久存儲(chǔ)灾测。
計(jì)算機(jī)里最大的緩存是內(nèi)存條爆价，最快的是CPU上鑲嵌的L1和L2緩存，顯卡的顯存是給顯卡運(yùn)算芯片用的緩存，硬盤上也有16M或者32M的緩存铭段。
其工作原理是：
當(dāng)CPU要讀取數(shù)據(jù)時(shí)骤宣，首先從CPU緩存中查找，找到就立即讀取并送給CPU處理序愚；如果沒(méi)有找到憔披，就從速率相對(duì)較慢的內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時(shí)把這個(gè)數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)區(qū)塊調(diào)入緩存中爸吮，可以使以后對(duì)整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進(jìn)行芬膝，不必再調(diào)用內(nèi)存。
這樣的讀取機(jī)制CPU讀取緩存的命中率非常高形娇，也就是說(shuō)CPU下一次要讀取的數(shù)據(jù)90%都在CPU緩存中锰霜，只有大約10%需要從內(nèi)存讀取。
這大大節(jié)省了CPU直接讀取內(nèi)存的時(shí)間桐早，也使CPU讀取數(shù)據(jù)時(shí)基本無(wú)需等待癣缅。
下面我們進(jìn)入正題勘畔。
瀏覽器會(huì)緩存它瀏覽過(guò)的「資源」（包括網(wǎng)頁(yè)所灸，圖片等）丽惶，如果資源在保質(zhì)期內(nèi)炫七，那下次同樣的請(qǐng)求直接用緩存。
過(guò)期之后钾唬，會(huì)帶上資源上次的修改時(shí)間万哪，由服務(wù)器來(lái)判斷是否失效，失效的話就會(huì)給瀏覽器返回新的數(shù)據(jù)并繼續(xù)緩存下來(lái)抡秆。
瀏覽器的緩存奕巍，存在用戶電腦的硬盤上，用戶每次使用瀏覽器讀取緩存時(shí)先將硬盤上的緩存數(shù)據(jù)加載到內(nèi)存中儒士，再讀取給瀏覽器的止。
瀏覽器端緩存的規(guī)則主要在HTTP協(xié)議頭和HTML的meta標(biāo)簽中定義。他們分別從新鮮度和校驗(yàn)值兩個(gè)維度來(lái)規(guī)定瀏覽器是直接使用緩存中的數(shù)據(jù)着撩，還是需要去源服務(wù)器獲取更新的版本诅福。
新鮮度（過(guò)期機(jī)制）：
緩存數(shù)據(jù)保質(zhì)期。緩存數(shù)據(jù)必須滿足以下條件拖叙，瀏覽器會(huì)認(rèn)為它是有效的氓润，足夠新的：
含有完整的過(guò)期時(shí)間控制頭信息（HTTP協(xié)議報(bào)文頭），并且仍在有效期內(nèi)
瀏覽器已經(jīng)使用過(guò)這個(gè)緩存數(shù)據(jù)薯鳍，并且在上一次會(huì)話中（也就是用戶上一次訪問(wèn)該數(shù)據(jù)時(shí)）已經(jīng)檢查過(guò)其新鮮度
滿足以上兩個(gè)情況的一種咖气，瀏覽器會(huì)直接從緩存中獲取緩存數(shù)據(jù)并渲染給瀏覽器。
校驗(yàn)值（驗(yàn)證機(jī)制）：
服務(wù)器返回?cái)?shù)據(jù)的時(shí)候有時(shí)在頭信息中帶上這個(gè)資源的實(shí)體標(biāo)簽，它可以用來(lái)作為瀏覽器再次請(qǐng)求過(guò)程的校驗(yàn)標(biāo)識(shí)崩溪。如過(guò)發(fā)現(xiàn)校驗(yàn)標(biāo)識(shí)不匹配浅役，說(shuō)明數(shù)據(jù)已經(jīng)被修改或過(guò)期，瀏覽器需要重新獲取數(shù)據(jù)內(nèi)容悯舟。
當(dāng)用戶通過(guò)瀏覽器發(fā)起一個(gè)數(shù)據(jù)請(qǐng)求的時(shí)候，瀏覽器會(huì)通過(guò)以下幾步來(lái)獲取數(shù)據(jù)：
本地緩存階段：先在本地查找該數(shù)據(jù)抵怎，如果有發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)奋救，而且該數(shù)據(jù)還沒(méi)有過(guò)期，就使用此數(shù)據(jù)反惕，不會(huì)發(fā)送http請(qǐng)求到服務(wù)器
協(xié)商緩存階段：如果在本地緩存找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)尝艘，但是不知道該數(shù)據(jù)是否過(guò)期，則發(fā)一個(gè)HTTP請(qǐng)求到服務(wù)器姿染，然后服務(wù)器判斷這個(gè)請(qǐng)求背亥，如果請(qǐng)求的數(shù)據(jù)在服務(wù)器上沒(méi)有改動(dòng)過(guò)或過(guò)期，則返回304狀態(tài)碼（可以理解為服務(wù)器給瀏覽器的暗號(hào)）悬赏，讓瀏覽器在本地找到該數(shù)據(jù)
緩存失敗階段：當(dāng)服務(wù)器發(fā)現(xiàn)請(qǐng)求的資源已經(jīng)修改過(guò)狡汉，或者這是一個(gè)新的請(qǐng)求，服務(wù)器則返回該數(shù)據(jù)闽颇，并且返回200狀態(tài)碼盾戴， 此過(guò)程的前提是指找到該數(shù)據(jù)，如果服務(wù)器上沒(méi)有數(shù)據(jù)兵多，則返回404（這個(gè)大家多見過(guò)吧尖啡，就是平時(shí)見到404頁(yè)面時(shí)的狀態(tài)碼）
強(qiáng)制刷新：當(dāng)按下ctrl+F5來(lái)刷新頁(yè)面的時(shí)候，瀏覽器將繞過(guò)各種緩存(本地緩存和協(xié)商緩存)剩膘， 直接讓服務(wù)器返回最新數(shù)據(jù)
普通刷新：當(dāng)按下F5或者點(diǎn)擊刷新按鈕來(lái)刷新頁(yè)面的時(shí)候衅斩，瀏覽器將繞過(guò)本地緩存發(fā)送請(qǐng)求給服務(wù)器，此時(shí)協(xié)商緩存是有效的
回車或跳轉(zhuǎn)：當(dāng)在地址欄上輸入回車或者按下跳轉(zhuǎn)按鈕的時(shí)候怠褐，所有緩存都生效
瀏覽器緩存機(jī)制
APP上的緩存機(jī)制和瀏覽器緩存的原理類似奈懒，APP與服務(wù)器交互的協(xié)議同樣是大多基于HTTP（S）奠涌。
先普及下基礎(chǔ)知識(shí)：
手機(jī)內(nèi)存包括運(yùn)行內(nèi)存和內(nèi)部存儲(chǔ)。
運(yùn)行內(nèi)存是用來(lái)運(yùn)行程序的筐赔，不能用來(lái)永久存儲(chǔ)數(shù)據(jù)铣猩，手機(jī)一旦關(guān)機(jī)或殺死進(jìn)程，在內(nèi)存中的所有數(shù)據(jù)都將會(huì)丟失茴丰。
內(nèi)部存儲(chǔ)相當(dāng)于計(jì)算機(jī)中的硬盤的角色达皿，用于存儲(chǔ)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序的存儲(chǔ)介質(zhì)天吓。
iOS的本地緩存數(shù)據(jù)存在磁盤存儲(chǔ)（內(nèi)部存儲(chǔ)）中，由于Android手機(jī)通常將內(nèi)部存儲(chǔ)器固定在芯上峦椰，所以一般無(wú)法更換內(nèi)部存儲(chǔ)器的龄寞。
為了增強(qiáng)Android手機(jī)的存儲(chǔ)能力，很多Android手機(jī)都支持?jǐn)U展的SD卡（相當(dāng)于計(jì)算機(jī)的U盤或者移動(dòng)硬盤）功能汤功。所以物邑，Android手機(jī)存儲(chǔ)緩存是可以選擇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)位置的。
APP端存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的時(shí)候滔金，會(huì)存儲(chǔ)很多字段內(nèi)容色解，一般情況下后臺(tái)會(huì)給每條數(shù)據(jù)設(shè)定一個(gè)獨(dú)立的id值，那么前端在請(qǐng)求數(shù)據(jù)的可以先查詢本地緩存的數(shù)據(jù)中餐茵，最新的一條數(shù)據(jù)的id值科阎，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，把這個(gè)id值發(fā)給服務(wù)端忿族，服務(wù)端會(huì)根據(jù)這個(gè)id在后臺(tái)服務(wù)器中查詢是否有比這個(gè)id值更大（更新）的數(shù)據(jù)存在锣笨，如果有就把新的數(shù)據(jù)返回給前端APP。
數(shù)據(jù)庫(kù)的緩存機(jī)制分為兩個(gè)層面错英。
1. 由數(shù)據(jù)庫(kù)提供，可以對(duì)數(shù)據(jù)表建立的高速緩存隆豹。
數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)臨時(shí)保存在一個(gè)位置上椭岩，再次同樣的請(qǐng)求直接把這個(gè)數(shù)據(jù)返回去，而不需要再次去查詢各種表取數(shù)據(jù)了噪伊，減少了查數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間簿煌，提升效率氮唯。
并不是所有的歷史記錄都緩存起來(lái)鉴吹，要有策略，比如只緩存兩個(gè)月的數(shù)據(jù)惩琉，并且兩個(gè)月之前有請(qǐng)求過(guò)之后不再請(qǐng)求該數(shù)據(jù)的時(shí)候就會(huì)回收豆励，就是把這條記錄抹掉，就近多次請(qǐng)求的才會(huì)保存瞒渠。
時(shí)間過(guò)長(zhǎng)良蒸、使用率不高的優(yōu)先清除，要不然緩存太多就失去了緩存的本質(zhì)和意義伍玖。
2. 在數(shù)據(jù)庫(kù)中嫩痰，數(shù)據(jù)都是存放在磁盤中的。
雖然數(shù)據(jù)庫(kù)層做了對(duì)應(yīng)的緩存窍箍，但這種數(shù)據(jù)庫(kù)層次的緩存一般針對(duì)的是查詢內(nèi)容串纺，一般只有表中數(shù)據(jù)沒(méi)有變更的時(shí)候丽旅，數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)應(yīng)的緩存才發(fā)揮了作用。
有時(shí)并不能減少業(yè)務(wù)系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)產(chǎn)生的增纺棺、刪榄笙、查、改產(chǎn)生的龐大壓力祷蝌。此時(shí)茅撞，一般的做法是在數(shù)據(jù)庫(kù)與業(yè)務(wù)服務(wù)器之間增加一個(gè)緩存服務(wù)器，比如我們熟悉的redis巨朦。
客戶端第一次請(qǐng)求的數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫(kù)拿出后就放到了redis中米丘，數(shù)據(jù)不過(guò)期或不更改的前提下，下一次的請(qǐng)求都從redis中直接拿數(shù)據(jù)糊啡，這樣做極大的緩解了數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力蠕蚜。
業(yè)務(wù)服務(wù)器緩存是將動(dòng)態(tài)頁(yè)面直接生成靜態(tài)的頁(yè)面放在服務(wù)器上的硬盤里悔橄，用戶調(diào)取相同頁(yè)面時(shí)靶累，靜態(tài)頁(yè)面將直接下載到客戶端，不再需要通過(guò)程序的運(yùn)行和數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)癣疟，大大節(jié)約了服務(wù)器的負(fù)載挣柬。
每次訪問(wèn)頁(yè)面時(shí)，會(huì)檢測(cè)相應(yīng)的緩存頁(yè)面是否存在睛挚，若不存在邪蛔，則連接數(shù)據(jù)庫(kù)得到數(shù)據(jù)渲染頁(yè)面并生成緩存頁(yè)面文件，這樣下次訪問(wèn)的頁(yè)面文件就能發(fā)揮作用了扎狱。
舉一個(gè)小例子：
用戶A訪問(wèn)a頁(yè)面侧到，服務(wù)器解析a頁(yè)面返回給用戶A，同時(shí)在服務(wù)器內(nèi)存上做一個(gè)映射淤击，把a(bǔ)頁(yè)面緩存在服務(wù)器的硬盤上匠抗。用戶B訪問(wèn)a頁(yè)面，服務(wù)器直接根據(jù)內(nèi)存上的映射找到相應(yīng)的頁(yè)面緩存污抬，直接返回給用戶B汞贸。
這樣做減少了服務(wù)器對(duì)同以頁(yè)面的重復(fù)解析。
代理服務(wù)器是客戶端和業(yè)務(wù)服務(wù)器之間的中間服務(wù)器矢腻，客戶端先向這個(gè)中間服務(wù)器發(fā)起請(qǐng)求，經(jīng)過(guò)處理后射赛，再將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到業(yè)務(wù)服務(wù)器多柑。代理服務(wù)器緩存的運(yùn)作原理跟瀏覽器的運(yùn)作原理差不多，只是規(guī)模更大楣责。
可以把它理解為一個(gè)共享緩存竣灌，不只為一個(gè)用戶服務(wù)诫隅，一般為大量用戶提供服務(wù)，因此在減少相應(yīng)時(shí)間和帶寬使用方面很有效帐偎，同一個(gè)緩存數(shù)據(jù)會(huì)被重復(fù)使用多次逐纬。
以上，就是關(guān)于緩存機(jī)制的簡(jiǎn)單總結(jié)削樊。
產(chǎn)品汪們豁生，再涉及項(xiàng)目中的緩存機(jī)制時(shí)，就不怕被程序猿們懟了漫贞！
———— / END / ————
作者：流年甸箱，互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，4年互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)
