title: HTTP緩存技術(shù)詳解
date: 2018-05-21 14:20:06
tags:
- HTTP
- 緩存
categories: 深入http
通過網(wǎng)絡(luò)獲取內(nèi)容既緩慢房匆，成本又高：大的響應(yīng)需要在客戶端和服務(wù)器之間進行多次往返通信蹈丸，這拖延了瀏覽器可以使用和處理內(nèi)容的時間县貌，同時也增加了訪問者的數(shù)據(jù)成本升薯。因此膏秫，緩存和重用以前獲取的資源的能力成為優(yōu)化性能很關(guān)鍵的一個方面喘落。
與緩存相關(guān)的HTTP頭部字段
http1.0時期的緩存方案
| 頭部名稱 | 說明 |
|---|---|
| Pragma | 控制緩存行為规伐，如果設(shè)置為no-cache蟹倾，表示禁用緩存。和http1.1中的Cache-Control頭部功能相似 |
| Expires | 過期時間猖闪，用的是服務(wù)器的時間鲜棠，如果客戶端和服務(wù)器時間不一致，則會存在緩存時間誤差培慌。http1.1可以用Cache-Control來實現(xiàn)相似的功能豁陆。 |
如果使用了Pragma: 'no-cache'的話，再設(shè)置Expires或者Cache-Control吵护，就沒有用了盒音，說明Pragma的權(quán)值比后兩者高。
如果設(shè)置了Expires之后馅而，客戶端在需要請求數(shù)據(jù)的時候祥诽，首先會對比當(dāng)前系統(tǒng)時間和這個Expires時間，如果沒有過那個時間瓮恭，則直接讀取本地磁盤中的緩存數(shù)據(jù)雄坪，不發(fā)送請求。
http1.1的緩存方案
通用頭部字段屯蹦，即請求和響應(yīng)都可以包含
| 頭部名稱 | 說明 |
|---|---|
| Cache-Control | 控制緩存行為 |
| Pragma | http1.0的字段维哈，作用和Cache-Control大體相同 |
- Cache-Control作為請求頭部
| 指令 | 參數(shù) | 說明 |
|---|---|---|
| no-cache | 無 | 強制向源服務(wù)器再次驗證 |
| no-store | 無 | 不緩存請求或相應(yīng)的任何內(nèi)容 |
| max-age=[秒] | 必需 | 相應(yīng)的最大Age值 |
| max-stale=(=[秒]) | 可省略 | 接收已過期的響應(yīng) |
| min-fresh=[秒] | 必需 | 期望在指定時間內(nèi)的響應(yīng)仍有效 |
| no-transform | 無 | 代理不可更改媒體類型 |
| only-if-cached | 無 | 從緩存獲取資源 |
| cache-extension | - | 新指令標(biāo)記（token） |
Cache-Control: no-cache
使用 no-cache 指令的目的是為了防止從緩存中返回過期的資源。 客戶端發(fā)送的請求中如果包含 no-cache 指令登澜，則表示客戶端將不會接 收緩存過的響應(yīng)阔挠。于是，“中間”的緩存服務(wù)器必須把客戶端請求轉(zhuǎn)發(fā) 給源服務(wù)器脑蠕。
Cache-Control: max-age=604800（單位：秒）
當(dāng)客戶端發(fā)送的請求中包含 max-age 指令時购撼，如果判定緩存資源的緩 存時間數(shù)值比指定時間的數(shù)值更小，那么服務(wù)端就直接返回304，客戶端會使用自己本地緩存的資源。 另外褥实，當(dāng)指定 max-age 值為 0授霸，那么服務(wù)器就會使用ETag和modefied-time驗證，來決定返回304還是200廓旬。
應(yīng)用 HTTP/1.1 版本的緩存服務(wù)器遇到同時存在 Expires 首部字段的情 況時哼审，會優(yōu)先處理 max-age 指令谐腰，而忽略掉 Expires 首部字段。而 HTTP/1.0 版本的緩存服務(wù)器的情況卻相反涩盾，max-age 指令會被忽略十气。
- Cache-Control作為響應(yīng)頭部
| 指令 | 參數(shù) | 說明 |
|---|---|---|
| public | 無 | 可向任意方提供響應(yīng)的緩存 |
| private | 可省略 | 僅向特定用戶返回響應(yīng) |
| no-cache | 可省略 | 緩存前必需先確認其有效性 |
| no-store | 無 | 不緩存請求或相應(yīng)的任何內(nèi)容 |
| no-transform | 無 | 代理不可更改媒體類型 |
| must-revalidate | 無 | 可緩存但必須再向源服務(wù)器進行確認 |
| proxy-revalidate | 無 | 要求中間緩存服務(wù)器對緩存的響應(yīng)有效性再進行確認 |
| max-age=[秒] | 必需 | 響應(yīng)的最大Age值 |
| s-maxage=[秒] | 必需 | 公共緩存服務(wù)器響應(yīng)的最大Age值 |
| cache-extension | - | 新指令標(biāo)記(token) |
Cache-Control: public
當(dāng)指定使用 public 指令時，則明確表明其他用戶也可利用緩存春霍。
Cache-Control: private
當(dāng)指定 private 指令后砸西，響應(yīng)只以特定的用戶作為對象，這與 public 指令的行為相反址儒。 緩存服務(wù)器會對該特定用戶提供資源緩存的服務(wù)芹枷，對于其他用戶發(fā)送 過來的請求，代理服務(wù)器則不會返回緩存莲趣。
Cache-Control: no-cache
如果服務(wù)器返回的響應(yīng)中包含 no-cache 指令鸳慈，那么緩存服務(wù)器不能對 資源進行緩存。源服務(wù)器以后也將不再對緩存服務(wù)器請求中提出的資 源有效性進行確認喧伞，且禁止其對響應(yīng)資源進行緩存操作走芋。
Cache-Control: no-cache=Location
由服務(wù)器返回的響應(yīng)中，若報文首部字段 Cache-Control 中對 no-cache 字段名具體指定參數(shù)值潘鲫，那么客戶端在接收到這個被指定參數(shù)值的首 部字段對應(yīng)的響應(yīng)報文后翁逞，就不能使用緩存。換言之溉仑，無參數(shù)值的首 部字段可以使用緩存熄攘。只能在響應(yīng)指令中指定該參數(shù)。
Cache-Control: no-store
當(dāng)使用 no-store 指令時彼念，暗示請求（和對應(yīng)的響應(yīng)）或響應(yīng)中包含機密信息挪圾。
注：從字面意思上很容易把 no-cache 誤解成為不緩存，但事實上 no-cache 代表不緩 存過期的資源逐沙，緩存會向源服務(wù)器進行有效期確認后處理資源哲思，也許稱為 do-notserve-from-cache-without-revalidation 更合適。no-store 才是真正地不進行緩存吩案。
因此棚赔，該指令規(guī)定緩存不能在本地存儲請求或響應(yīng)的任一部分。
Cache-Control: max-age=604800（單位：秒）
當(dāng)客戶端發(fā)送的請求中包含 max-age 指令時徘郭，如果判定緩存資源的緩 存時間數(shù)值比指定時間的數(shù)值更小靠益，那么客戶端就不會發(fā)起請求，而是直接使用自己本地緩存的資源残揉。 另外胧后，當(dāng)指定 max-age 值為 0，那么客戶端一定會發(fā)起一個請求給服務(wù)端抱环，服務(wù)端會進行資源的校驗壳快，決定返回304還是200纸巷。
應(yīng)用 HTTP/1.1 版本的緩存服務(wù)器遇到同時存在 Expires 首部字段的情 況時，會優(yōu)先處理 max-age 指令眶痰，而忽略掉 Expires 首部字段瘤旨。而 HTTP/1.0 版本的緩存服務(wù)器的情況卻相反，max-age 指令會被忽略竖伯。
Cache-Control: s-maxage=604800（單位 ：秒）
s-maxage 指令的功能和 max-age 指令的相同存哲，它們的不同點是 smaxage 指令只適用于供多位用戶使用的公共緩存服務(wù)器 ，如CDN緩存七婴。也就是 說宏胯，對于向同一用戶重復(fù)返回響應(yīng)的服務(wù)器來說，這個指令沒有任何 作用本姥。
另外肩袍，當(dāng)使用 s-maxage 指令后，則直接忽略對 Expires 首部字段及 max-age 指令的處理婚惫。
cache-control指令流程圖
請求頭部字段
| 頭部名稱 | 說明 |
|---|---|
| If-Match | 比較ETag是否一致氛赐，和響應(yīng)的ETag字段相對應(yīng) |
| If-None-Match | 比較ETag是否不一致，和響應(yīng)的ETag字段相對應(yīng) |
| If-Modified-Since | 比較資源最后更新時間是否一致先舷，和響應(yīng)的Last-Modified字段相對應(yīng) |
| If-Unmodified-Since | 比較資源最后更新時間是否不一致艰管，和響應(yīng)的Last-Modified字段相對應(yīng) |
響應(yīng)頭部字段
| 頭部名稱 | 說明 |
|---|---|
| Etag | 資源匹配信息 |
響應(yīng)實體頭部字段
| 頭部名稱 | 說明 |
|---|---|
| Expires | http1.0的緩存過期時間字段 |
| Last-Modified | 資源最后一次修改時間 |
緩存校驗字段
ETag
首部字段 ETag 能告知客戶端實體標(biāo)識。它是一種可將資源以字符串 形式做唯一性標(biāo)識的方式蒋川。服務(wù)器會為每份資源分配對應(yīng)的 ETag 值牲芋。
另外，當(dāng)資源更新時捺球，ETag 值也需要更新缸浦。生成 ETag 值時，并沒有 統(tǒng)一的算法規(guī)則氮兵，而僅僅是由服務(wù)器來分配裂逐。
資源被緩存時，就會被分配唯一性標(biāo)識泣栈。例如卜高，當(dāng)使用中文版的瀏覽 器訪問 http://www.google.com/ 時，就會返回中文版對應(yīng)的資源南片，而 使用英文版的瀏覽器訪問時掺涛，則會返回英文版對應(yīng)的資源。兩者的 URI 是相同的疼进，所以僅憑 URI 指定緩存的資源是相當(dāng)困難的薪缆。若在下 載過程中出現(xiàn)連接中斷、再連接的情況颠悬，都會依照 ETag 值來指定資 源矮燎。
強 ETag 值和弱 Tag 值
ETag 中有強 ETag 值和弱 ETag 值之分定血。
強 ETag 值赔癌，不論實體發(fā)生多么細微的變化都會改變其值诞外。
ETag: "usagi-1234"
弱 ETag 值只用于提示資源是否相同。只有資源發(fā)生了根本改變灾票，產(chǎn) 生差異時才會改變 ETag 值峡谊。這時，會在字段值最開始處附加 W/刊苍。
ETag: W/"usagi-1234"
If-Match
形如 If-xxx 這種樣式的請求首部字段既们，都可稱為條件請求。服務(wù)器接 收到附帶條件的請求后正什，只有判斷指定條件為真時啥纸，才會執(zhí)行請求。
首部字段 If-Match婴氮，屬附帶條件之一斯棒，它會告知服務(wù)器匹配資源所用 的實體標(biāo)記（ETag）值。這時的服務(wù)器無法使用弱 ETag 值主经。（請參 照本章有關(guān)首部字段 ETag 的說明） 服務(wù)器會比對 If-Match 的字段值和資源的 ETag 值荣暮，僅當(dāng)兩者一致 時，才會執(zhí)行請求罩驻。反之穗酥，則返回狀態(tài)碼 412 Precondition Failed 的響 應(yīng)。
可以理解為客戶端校驗當(dāng)前本地緩存是否在服務(wù)器端可用惠遏。
還可以使用星號（*）指定 If-Match 的字段值砾跃。針對這種情況，服務(wù) 器將會忽略 ETag 的值节吮，只要資源存在就處理請求蜓席。可以理解為客戶端強制請求服務(wù)器當(dāng)前的資源實體课锌。
這個值默認是上一次該資源響應(yīng)頭部的ETag字段值厨内。
If-None-Match
首部字段 If-None-Match 屬于附帶條件之一。它和首部字段 If-Match 作用相反渺贤。用于指定 If-None-Match 字段值的實體標(biāo)記（ETag）值與 請求資源的 ETag 不一致時雏胃，它就告知服務(wù)器處理該請求。如果一致志鞍，就返回304瞭亮，表示告知客戶端使用自己本地的緩存。
在 GET 或 HEAD 方法中使用首部字段 If-None-Match 可獲取最新的資 源固棚。因此统翩，這與使用首部字段 If-Modified-Since 時有些類似仙蚜。
這個值默認是上一次該資源響應(yīng)頭部的ETag字段值。
Last-modified
Last-Modified: Wed, 23 May 2012 09:59:55 GMT
首部字段 Last-Modified 指明資源最終修改的時間厂汗。一般來說委粉，這個 值就是 Request-URI 指定資源被修改的時間。
If-Modified-Since
If-Modified-Since: Thu, 15 Apr 2004 00:00:00 GMT
首部字段 If-Modified-Since娶桦，屬附帶條件之一贾节，它會告知服務(wù)器若 If-Modified-Since 字段值早于資源的更新時間，則希望能處理該請求衷畦。 而在指定 If-Modified-Since 字段值的日期時間之后栗涂，如果請求的資源 都沒有過更新祈争，則返回狀態(tài)碼 304 Not Modified 的響應(yīng)。
這個值默認是上一次該資源響應(yīng)實體頭部的Last-Modified字段值菩混。
If-Unmodified-Since
If-Unmodified-Since: Thu, 03 Jul 2012 00:00:00 GMT
首部字段 If-Unmodified-Since 和首部字段 If-Modified-Since 的作用相 反忿墅。它的作用的是告知服務(wù)器球匕，指定的請求資源只有在字段值內(nèi)指定 的日期時間之后，未發(fā)生更新的情況下帖烘，才能處理請求。如果在指定 日期時間后發(fā)生了更新秘症，則以狀態(tài)碼 412 Precondition Failed 作為響應(yīng) 返回。
可以理解為客戶端校驗當(dāng)前本地緩存是否在服務(wù)器端可用乡摹。
這個值默認是上一次該資源響應(yīng)實體頭部的Last-Modified字段值。
緩存分類
強緩存
強緩存在客戶端和服務(wù)器端都會存在聪廉。
客戶端：客戶端在請求資源前瞬痘，會檢查上一次該資源響應(yīng)頭的Cache-Control字段框全，如果該字段的值為max-age=time(大于0的秒數(shù))，如果該資源緩存的時間沒有過這個時間值干签，則直接使用本地的緩存，而不像服務(wù)器發(fā)請求。
服務(wù)器端：服務(wù)器端在接收到一個請求后喘沿，如果該請求的頭部Cache-Control字段的值為max-age=time(大于0的秒數(shù))闸度，如果距離上一次返回資源的時間小于這個秒數(shù)，那么服務(wù)器不會讀取新的資源蚜印，而是直接返回304莺禁，告知客戶端使用自己本地上次緩存的資源即可。
注：這兩種情況晒哄，其實歸根結(jié)底最后都是使用的客戶端本地的資源睁宰，服務(wù)器沒有返回資源實體肪获。這樣的好處是節(jié)省請求次數(shù)或者請求流量寝凌，但缺點是，如果在max-age時間內(nèi)服務(wù)器資源有更新孝赫，客戶端無法得到最新的服務(wù)器資源较木。此時可以通過Ctrl+F5強制刷新(其實就是設(shè)置一個Cache-Control:no-cache的請求頭)，獲得最新的服務(wù)器資源青柄。
協(xié)商緩存（對比緩存）
對比緩存值存在于服務(wù)器端伐债。
在沒有走強緩存邏輯的情況下，服務(wù)器端會進行Last-Modified和Etag的校驗致开，如果校驗發(fā)現(xiàn)資源未更新峰锁，則會返回304，否則會返回新的資源實體双戳。
緩存流程圖
