http協(xié)議有一系列的緩存機(jī)制（RFC2616）刻恭，相關(guān)的參數(shù)就在協(xié)議header中。緩存機(jī)制的合理使用可以大大減緩對(duì)服務(wù)器的壓力。

1 HTTP緩存頭的設(shè)置參數(shù)

HTTP緩存頭的參數(shù)包括：

• Cache-Control（用于本地緩存）
• Expires（用于本地緩存）
• Last-Modified(協(xié)商緩存)
• Etag(協(xié)商緩存)疗疟。

1.1 Cache-Control

指定請(qǐng)求和響應(yīng)遵循的緩存機(jī)制。在請(qǐng)求消息或響應(yīng)消息中設(shè)置Cache- Control并不會(huì)修改另一個(gè)消息處理過程中的緩 存處理過程瞳氓。

• 請(qǐng)求時(shí)的緩存指令包括no-cache策彤、no-store、max-age匣摘、max-stale店诗、min-fresh、only-if- cached音榜；
• 響應(yīng)消息中的指令包括public庞瘸、private、no-cache赠叼、no-store擦囊、no-transform、must- revalidate嘴办、proxy-revalidate瞬场、max-age。

1.2Expires

是一個(gè)絕對(duì)時(shí)間涧郊，作用與cache-control的max-age相類似贯被，表示資源信息失效的時(shí)間。

1.3 Last-Modified

被訪問的資源的最近一次更改時(shí)間(http1.0)

1.4 ETag

資源的一個(gè)唯一標(biāo)志（http1.1），通過這個(gè)標(biāo)識(shí)彤灶，可以實(shí)現(xiàn)客戶端與服務(wù)端的協(xié)商機(jī)制看幼。它的作用與Last-Modified是相類似的。

2 原理

是事實(shí)上枢希，上述四者的實(shí)現(xiàn)機(jī)制上桌吃，可以歸納為：

• cache-control/Expires：資源有效時(shí)間定義機(jī)制
• Last-Modified/ETag：資源更新傳輸協(xié)商機(jī)制

2.1 cache-control/Expires：資源有效時(shí)間定義機(jī)制

最好的請(qǐng)求是不必與服務(wù)器進(jìn)行通信的請(qǐng)求：通過響應(yīng)的本地副本，我們可以避免所有的網(wǎng)絡(luò)延遲以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)成本苞轿。為此，HTTP 規(guī)范允許服務(wù)器返回 一系列不同的 Cache-Control 指令逗物，控制瀏覽器或者其他中繼緩存如何緩存某個(gè)響應(yīng)以及緩存多長(zhǎng)時(shí)間搬卒。

cache-control控制緩存原理

一些參數(shù)的說明

• no-cache和 no-store
  no-cache表示必須先與服務(wù)器確認(rèn)返回的響應(yīng)是否被更改，然后才能使用該響應(yīng)來滿足后續(xù)對(duì)同一個(gè)網(wǎng)址的請(qǐng)求翎卓。因此契邀，如果存在合適的驗(yàn)證令牌 (ETag)，no-cache 會(huì)發(fā)起往返通信來驗(yàn)證緩存的響應(yīng)失暴，如果資源未被更改坯门，可以避免下載。
  相比之下逗扒，no-store更加簡(jiǎn)單古戴，直接禁止瀏覽器和所有中繼緩存存儲(chǔ)返回的任何版本的響應(yīng) - 例如：一個(gè)包含個(gè)人隱私數(shù)據(jù)或銀行數(shù)據(jù)的響應(yīng)。每次用戶請(qǐng)求該資源時(shí)矩肩，都會(huì)向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求现恼，每次都會(huì)下載完整的響應(yīng)。
• public和private
  如果響應(yīng)被標(biāo)記為public黍檩，即使有關(guān)聯(lián)的 HTTP 認(rèn)證叉袍，甚至響應(yīng)狀態(tài)碼無法正常緩存，響應(yīng)也可以被緩存刽酱。大多數(shù)情況下喳逛，public不是必須的，因?yàn)槊鞔_的緩存信息（例如max-age）已表示 響應(yīng)可以被緩存棵里。
  相比之下润文，瀏覽器可以緩存private響應(yīng)，但是通常只為單個(gè)用戶緩存衍慎，因此转唉，不允許任何中繼緩存對(duì)其進(jìn)行緩存 - 例如，用戶瀏覽器可以緩存包含用戶私人信息的 HTML 網(wǎng)頁(yè)稳捆，但是 CDN 不能緩存赠法。
• max-age
  該指令指定從當(dāng)前請(qǐng)求開始，允許獲取的響應(yīng)被重用的最長(zhǎng)時(shí)間（單位為秒） - 例如：max-age=60表示響應(yīng)可以再緩存和重用 60 秒。
• 關(guān)于expires
  Cache-Control 頭在 HTTP/1.1 規(guī)范中定義砖织，取代了之前用來定義響應(yīng)緩存策略的頭（例如 Expires）款侵。當(dāng)前的所有瀏覽器都支持 Cache-Control，因此侧纯，使用它就夠了新锈。
• cache-control在請(qǐng)求端和服務(wù)端的命令相互獨(dú)立
  cache-control不會(huì)因?yàn)檎?qǐng)求設(shè)置的值而修改響應(yīng)設(shè)置，反之亦然眶熬。這里考慮到一種場(chǎng)景妹笆，響應(yīng)頭中設(shè)置了一定的緩存時(shí)間，然而請(qǐng)求端仍然需要獲取最新結(jié)果娜氏，則將請(qǐng)求頭的緩存設(shè)置中加上“max-age=0”拳缠，則強(qiáng)制服務(wù)端響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。

2.2 Last-Modified/ETag：資源更新傳輸協(xié)商機(jī)制

Last-Modified

在瀏覽器第一次請(qǐng)求某一個(gè)URL時(shí)贸弥，服務(wù)器端的返回狀態(tài)會(huì)是200窟坐，內(nèi)容是你請(qǐng)求的資源，同時(shí)有一個(gè)Last-Modified的屬性標(biāo)記此文件在服務(wù)期端最后被修改的時(shí)間绵疲，格式類似這樣:

Last-Modified: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT　

客戶端第二次請(qǐng)求此URL時(shí)哲鸳，根據(jù) HTTP 協(xié)議的規(guī)定，瀏覽器會(huì)向服務(wù)器傳送 If-Modified-Since 報(bào)頭盔憨，詢問該時(shí)間之后文件是否有被修改過：

If-Modified-Since: Fri, 12 May 2006 18:53:33 GMT

如果服務(wù)器端的資源沒有變化徙菠，則自動(dòng)返回 HTTP 304 （Not Changed.）狀態(tài)碼，內(nèi)容為空般渡，這樣就節(jié)省了傳輸數(shù)據(jù)量懒豹。當(dāng)服務(wù)器端代碼發(fā)生改變或者重啟服務(wù)器時(shí)，則重新發(fā)出資源驯用，返回和第一次請(qǐng)求時(shí)類似脸秽。從而保證不向客戶端重復(fù)發(fā)出資源，也保證當(dāng)服務(wù)器有變化時(shí)蝴乔，客戶端能夠得到最新的資源记餐。

ETag

HTTP 協(xié)議規(guī)格說明定義ETag為“被請(qǐng)求變量的實(shí)體值” 。另一種說法是薇正，ETag是一個(gè)可以與Web資源關(guān)聯(lián)的記號(hào)（token）片酝。典型的Web資源可以一個(gè)Web頁(yè)，但也可能是JSON或XML文檔挖腰。服務(wù)器單獨(dú)負(fù)責(zé)判斷記號(hào)是什么及其含義雕沿，并在HTTP響應(yīng)頭中將其傳送到客戶端，以下是服務(wù)器端返回的格式：

ETag: "50b1c1d4f775c61:df3"　

客戶端的查詢更新格式是這樣的：

If-None-Match: W/"50b1c1d4f775c61:df3"　

如果ETag沒改變猴仑，則返回狀態(tài)304然后不返回审轮，這也和Last-Modified一樣。

基于ETag驗(yàn)證的緩存原理

2.3 一種緩存分級(jí)策略實(shí)例

• max-age=86400
  瀏覽器和任何中繼緩存均可以將響應(yīng)（如果是public的）緩存長(zhǎng)達(dá)一天（60 秒 x 60 分 x 24 小時(shí)）
• private, max-age=600
  客戶端瀏覽器只能將響應(yīng)緩存最長(zhǎng) 10 分鐘（60 秒 x 10 分）
• no-cache
  通過ETag協(xié)商
• no-store
  不允許緩存響應(yīng)，每個(gè)請(qǐng)求必須獲取完整的響應(yīng)疾渣。
  上面是一種緩存分級(jí)機(jī)制的栗子篡诽，可以根據(jù)資源的更新情況進(jìn)行響應(yīng)的配置。當(dāng)然還可以有更多靈活配置榴捡。

3 基于flask實(shí)現(xiàn)

3.1 cache-control的flask實(shí)現(xiàn)

flask有一個(gè)擴(kuò)展包解決這個(gè)問題：flask-cachecontrol杈女。秉承flask的傳統(tǒng)，使用的方法十分簡(jiǎn)單（看看代碼也好）吊圾。

from flask.ext.cachecontrol import (
    FlaskCacheControl,
    cache,
    cache_for,
    dont_cache)
flask_cache_control = FlaskCacheControl()
flask_cache_control.init_app(app)

@app.route('/')
@cache_for(hours=3)
def index_view():
    return render_template('index_template')

@app.route('/stats')
@cache(max_age=3600, public=True)
def stats_view():
    return render_template('stats_template')

@app.route('/dashboard')
@dont_cache()
def dashboard_view():
    return render_template('dashboard_template')

它簡(jiǎn)化為了三個(gè)場(chǎng)景达椰，將相關(guān)的配置都自動(dòng)在響應(yīng)包中添加。例如项乒，采用cache(max_age=3, public=False)的修飾器砰碴，返回的緩存頭包括了幾個(gè)配置參數(shù)。

HTTP/1.0 200 OK
Content-Type: application/json
Content-Length: 1804
Cache-Control: proxy-revalidate, no-cache, no-store, must-revalidate, max-age=0
Server: Werkzeug/0.10.4 Python/2.7.10
Date: Fri, 05 Aug 2016 03:51:28 GMT

3.2 ETag/Last-Modified的flask實(shí)現(xiàn)

ETag沒有flask擴(kuò)展包板丽，這里有一篇官方的文章介紹實(shí)現(xiàn)方法。對(duì)方法總結(jié)一下：

• 給flask.response.set_etag()做一個(gè)猴子補(bǔ)冻媚帷（Monkeypatching）埃碱。
• 猴子補(bǔ)丁的內(nèi)容為，校驗(yàn)請(qǐng)求包的“IF-MATCH”與“IF-NONE-MATCH”信息（即請(qǐng)求包的ETag字段）酥泞，如果不合法則直接返回錯(cuò)誤砚殿；如果合法，則執(zhí)行校驗(yàn)etag芝囤，將本次新生成的etag碼與請(qǐng)求包中的“IF-NONE-MATCH”碼相匹配似炎，則拋出“NotModified”異常（執(zhí)行304狀態(tài)碼及空包返回），如果不匹配悯姊，則進(jìn)行全數(shù)據(jù)返回且包含了新的ETag信息羡藐。

_old_set_etag = werkzeug.ETagResponseMixin.set_etag
@functools.wraps(werkzeug.ETagResponseMixin.set_etag)
def _new_set_etag(self, etag, weak=False):
    # only check the first time through; when called twice
    # we're modifying
    if (hasattr(flask.g, 'condtnl_etags_start') and
                               flask.g.condtnl_etags_start):
        if flask.request.method in ('PUT', 'DELETE', 'PATCH'):
            if not flask.request.if_match:
                raise PreconditionRequired
            if etag not in flask.request.if_match:
                flask.abort(412)
        elif (flask.request.method == 'GET' and
              flask.request.if_none_match and
              etag in flask.request.if_none_match):
            raise NotModified
        flask.g.condtnl_etags_start = False
    _old_set_etag(self, etag, weak)
werkzeug.ETagResponseMixin.set_etag = _new_set_etag

• 校驗(yàn)ETag的行為在API的響應(yīng)代碼中執(zhí)行。

app = flask.Flask(__name__)
d = {'a': 'This is "a".\n', 'b': 'This is "b".\n'}
@app.route('/<path>',
           methods = ['GET', 'PUT', 'DELETE', 'PATCH'])
@conditional
def view(path):
    try:
        # SHA1 should generate well-behaved etags
        etag = hashlib.sha1(d[path]).hexdigest()
        if flask.request.method == 'GET':
            response = flask.make_response(d[path])
            response.set_etag(etag)
        else:
            response = flask.Response(status=204)
            del response.headers['content-type']
            response.set_etag(etag)
            if flask.request.method == 'DELETE':
                del d[path]
                del response.headers['etag']
            else:
                if flask.request.method == 'PUT':
                    d[path] = flask.request.data
                else: # (PATCH)
                    # lame PATCH technique
                    d[path] += flask.request.data
             response.set_etag(hashlib.sha1(d[path])
                                      .hexdigest())
        return response
    except KeyError:
        flask.abort(404)
app.run()

4 總結(jié)一下

緩存是一個(gè)減緩服務(wù)端壓力的手段悯许。對(duì)于一些很少改變的且不敏感的資源仆嗦，可以用開放式緩存，讓CDN等中間環(huán)節(jié)也幫我們存信息先壕。而對(duì)于一些少改變且稍為敏感的資源瘩扼，則可以使用私有式緩存，讓客戶端瀏覽器執(zhí)行緩存垃僚。甚至于更新很頻繁的還可設(shè)置為ETag校驗(yàn)或者數(shù)據(jù)十分敏感集绰，不能緩存的也有no-store機(jī)制。

采用ETag可能是比較折衷的辦法谆棺，在減緩帶寬壓力上十分有效栽燕，但在減緩服務(wù)器計(jì)算壓力（甚至數(shù)據(jù)庫(kù)壓力）上仍然沒有太大意義（ETag要求服務(wù)端先獲取了數(shù)據(jù)之后，再生成ETag，再用ETag與請(qǐng)求包的ETag驗(yàn)證）纫谅。

參考：
https://www.w3.org/Protocols/rfc2616/rfc2616-sec13.html
http://www.tuicool.com/articles/YBbeM33
https://github.com/twiebe/Flask-CacheControl
https://developers.google.com/web/fundamentals/performance/optimizing-content-efficiency/http-caching?hl=zh-cn
http://blog.csdn.net/salmonellavaccine/article/details/42734183
http://flask.pocoo.org/snippets/95/