瀏覽器對于請求資源, 流程如圖所示：
可以看到瀏覽器的緩存機制分為兩個部分：
1链瓦、當前緩存是否過期拆魏？
2、服務(wù)器中的文件是否有改動慈俯？
第一步：判斷當前緩存是否過期
這是判斷是否啟用緩存的第一步渤刃。如果瀏覽器通過某些條件(條件之后再說)判斷出來，ok現(xiàn)在這個緩存沒有過期可以用贴膘，那么連請求都不會發(fā)的卖子，直接是啟用之前瀏覽器緩存下來的那份文件，此時狀態(tài)碼為200
第二步：判斷服務(wù)器中的文件是否有改動
1刑峡、緩存過期洋闽，文件有改動，那么下載新文件突梦，此時狀態(tài)碼為200
2诫舅、緩存過期，文件無改動宫患，那么服務(wù)器只會給你返回一個頭信息(304)刊懈，瀏覽器讀取304后，就會去讀取過期緩存文件娃闲。
如何判斷緩存的過期以及文件的變動虚汛？
瀏覽器擁有一系列成熟的緩存策略. 按照發(fā)生的時間順序分別為存儲策略,?過期策略,?協(xié)商策略,? 其中存儲策略在收到響應(yīng)后應(yīng)用,?過期策略,?協(xié)商策略在發(fā)送請求前應(yīng)用. 流程圖如下所示.
判斷緩存過期，主要還是靠HTTP頭皇帮，廢話不多說, 我們先來看兩張表格
http header中與緩存有關(guān)的key
key描述存儲策略過期策略協(xié)商策略
Cache-Control指定緩存機制,覆蓋其它設(shè)置????
Pragmahttp1.0字段,指定緩存機制??
Expireshttp1.0字段,指定緩存的過期時間??
Last-Modified資源最后一次的修改時間??
ETag唯一標識請求資源的字符串??
2.緩存協(xié)商策略用于重新驗證緩存資源是否有效, 有關(guān)的key如下.
key描述
If-Modified-Since緩存校驗字段, 值為資源最后一次的修改時間, 即上次收到的Last-Modified值
If-Unmodified-Since同上, 處理方式與之相反
If-Match緩存校驗字段, 值為唯一標識請求資源的字符串, 即上次收到的ETag值
If-None-Match同上, 處理方式與之相反
下面我們來看下各個頭域(key)的作用.
Cache-Control
瀏覽器緩存里, Cache-Control是金字塔頂尖的規(guī)則, 它藐視一切其他設(shè)置, 只要其他設(shè)置與其抵觸, 一律覆蓋之.
不僅如此, 它還是一個復(fù)合規(guī)則, 包含多種值, 橫跨?存儲策略,?過期策略?兩種, 同時在請求頭和響應(yīng)頭都可設(shè)置.
語法為:?“Cache-Control : cache-directive”.
?Cache-directive共有如下12種(其中請求中指令7種, 響應(yīng)中指令9種):
Cache-directive描述存儲策略過期策略請求字段響應(yīng)字段
public資源將被客戶端和代理服務(wù)器緩存????
private資源僅被客戶端緩存, 代理服務(wù)器不緩存????
no-store請求和響應(yīng)都不緩存??????
no-cache相當于max-age:0,must-revalidate即資源被緩存, 但是緩存立刻過期, 同時下次訪問時強制驗證資源有效性????????
max-age緩存資源, 但是在指定時間(單位為秒)后緩存過期????????
s-maxage同上, 依賴public設(shè)置, 覆蓋max-age, 且只在代理服務(wù)器上有效.??????
max-stale指定時間內(nèi), 即使緩存過時, 資源依然有效????
min-fresh緩存的資源至少要保持指定時間的新鮮期????
must-revalidation?/?proxy-revalidation如果緩存失效, 強制重新向服務(wù)器(或代理)發(fā)起驗證(因為max-stale等字段可能改變緩存的失效時間)????
only-if-cached僅僅返回已經(jīng)緩存的資源, 不訪問網(wǎng)絡(luò), 若無緩存則返回504??
no-transform強制要求代理服務(wù)器不要對資源進行轉(zhuǎn)換, 禁止代理服務(wù)器對?Content-Encoding,?Content-Range,?Content-Type字段的修改(因此代理的gzip壓縮將不被允許)????
假設(shè)所請求資源于4月5日緩存, 且在4月12日過期.
當max-age 與 max-stale 和 min-fresh 同時使用時, 它們的設(shè)置相互之間獨立生效, 最為保守的緩存策略總是有效. 這意味著, 如果max-age=10 days, max-stale=2 ? ? ? ? ? ?days, min-fresh=3 days, 那么:
根據(jù)max-age的設(shè)置, 覆蓋原緩存周期, ?緩存資源將在4月15日失效(5+10=15);
根據(jù)max-stale的設(shè)置, 緩存過期后兩天依然有效, 此時響應(yīng)將返回110(Response is stale)狀態(tài)碼, 緩存資源將在4月14日失效(12+2=14);
根據(jù)min-fresh的設(shè)置, 至少要留有3天的新鮮期, 緩存資源將在4月9日失效(12-3=9);
由于客戶端總是采用最保守的緩存策略, 因此, 4月9日后, 對于該資源的請求將重新向服務(wù)器發(fā)起驗證.
技術(shù)細節(jié)：must-revalidate,no-cache,max-age=0,no-store,? ? ? ? ? ? ?
must-revalidate:? ?如果你配置了max-age信息卷哩，當緩存資源仍然新鮮（小于max-age）時使用緩存，否則需要對資源進行驗證属拾。所以must-revalidate可以和max-age組合使用Cache-Control: must-revalidate, max-age=60
no-cache: 雖然字面意義是“不要緩存”将谊。但它實際上的機制是冷溶，仍然對資源使用緩存，但每一次在使用緩存之前必須（MUST）向服務(wù)器對緩存資源進行驗證瓢娜。
max-age=0：告知瀏覽器挂洛，資源已經(jīng)過期了礼预，你應(yīng)該（SHOULD）對資源進行重新驗證了眠砾；在重新獲取資源之前，先檢驗ETag/Last-Modified托酸。而no-cache則是告訴瀏覽器在每一次使用緩存之前褒颈，你必須（MUST）對資源進行重新驗證。
區(qū)別在于：SHOULD是非強制性的励堡，而MUST是強制性的谷丸。在no-cache的情況下，瀏覽器在向服務(wù)器驗證成功之前絕不會使用過期的緩存資源应结，而max-age=0則不一定了刨疼。
no-store:? 不使用任何緩存。有趣的事情是鹅龄，雖然no-cache意為對緩存進行驗證揩慕，但是因為大家廣泛的錯誤的把它當作no-store來使用，所以有的瀏覽器也就附和了這種設(shè)計扮休。這是一個典型的劣幣驅(qū)逐良幣
不管是max-age=0還是no-cache迎卤，都會返回304（資源無修改的情況下），no-store才是真正的不進行緩存玷坠。
public VS. private
要知道從服務(wù)器到瀏覽器之間并非只有瀏覽器能夠?qū)Y源進行緩存蜗搔，服務(wù)器的返回可能會經(jīng)過一些中間（intermediate）服務(wù)器甚至甚至專業(yè)的中間緩存服務(wù)器，還有CDN八堡。而有些請求返回是用戶級別樟凄、是私人的，所以你可能不希望這些中間服務(wù)器緩存返回兄渺。此時你需要將Cache-Control設(shè)置為private以避免暴露缝龄。
所以綜上，關(guān)于如何設(shè)計緩存機制溶耘，還是要依據(jù)你的需求而定二拐，可以通過下面的這棵決策樹決定：
Expires
Expires:Wed,?05?Apr?2017?00:55:35?GMT1
即到期時間, 以服務(wù)器時間為參考系, 其優(yōu)先級比?Cache-Control:max-age?低, 兩者同時出現(xiàn)在響應(yīng)頭時,?Expires將被后者覆蓋.?如果Expires,?Cache-Control: max-age, 或?Cache-Control:s-maxage?都沒有在響應(yīng)頭中出現(xiàn), 并且也沒有其它緩存的設(shè)置, 那么瀏覽器默認會采用一個啟發(fā)式的算法, 通常會取響應(yīng)頭的Date_value - Last-Modified_value值的10%作為緩存時間.
如下資源便采取了啟發(fā)式緩存算法.
其緩存時間為?(Date_value - Last-Modified_value) * 10%, 計算如下:
const?Date_value?=?new?Date('Thu,?06?Apr?2017?01:30:56?GMT').getTime();const?LastModified_value?=?new?Date('Thu,?01?Dec?2016?06:23:23?GMT').getTime();const?cacheTime?=?(Date_value?-?LastModified_value)?/?10;const?Expires_timestamp?=?Date_value?+?cacheTime;const?Expires_value?=?new?Date(Expires_timestamp);console.log('Expires:',?Expires_value);?//?Expires:?Tue?Apr?18?2017?23:25:41?GMT+0800?(CST)123456
可見該資源將于2017年4月18日23點25分41秒過期, 嘗試以下兩步進行驗證:
1) 試著把本地時間修改為2017年4月18日23點25分40秒, 迅速刷新頁面, 發(fā)現(xiàn)強緩存依然有效(依舊是200 OK (from disk cache)).
2) 然后又修改本地時間為2017年4月18日23點26分40秒(即往后撥1分鐘), 刷新頁面, 發(fā)現(xiàn)緩存已過期, 此時瀏覽器重新向服務(wù)器發(fā)起了驗證, 且命中了304協(xié)商緩存, 如下所示.
3) 將本地時間恢復(fù)正常(即 2017-04-06 09:54:19). 刷新頁面, 發(fā)現(xiàn)Date依然是4月18日, 如下所示.
從?? Provisional headers are shown?和Date字段可以看出來, 瀏覽器并未發(fā)出請求, 緩存依然有效, 只不過此時Status Code顯示為200 OK. ? ? ? ? ? ?(甚至我還專門打開了charles, 也沒有發(fā)現(xiàn)該資源的任何請求, 可見這個200 OK多少有些誤導(dǎo)人的意味)
可見, 啟發(fā)式緩存算法采用的緩存時間可長可短, 因此對于常規(guī)資源, 建議明確設(shè)置緩存時間(如指定max-age 或 expires).
Expires VS. max-age
Expires和max-age都是用于控制緩存的生命周期。不同的是Expires指定的是過期的具體時間凳兵，例如Sun, 21 Mar 2027 08:52:14 ? ? ? ? ? ?GMT百新，而max-age指定的是生命時長秒數(shù)315360000。
區(qū)別在于Expires是 HTTP/1.0 的中的標準庐扫，而max-age是屬于Cache-Control的內(nèi)容饭望，是 HTTP/1.1 中的定義的仗哨。但為了想向前兼容，這兩個屬性仍然要同時存在铅辞。
但有一種更傾向于使用max-age的觀點認為Expires過于復(fù)雜了厌漂。例如上面的例子Sun, 21 Mar 2027 08:52:14 ? ? ? ? ? ?GMT，如果你在表示小時的數(shù)字缺少了一個0斟珊，則很有可能出現(xiàn)出錯苇倡；如果日期沒有轉(zhuǎn)換到用戶的正確時區(qū)，則有可能出錯囤踩。這里出錯的意思可能包括但不限于緩存失效旨椒、緩存生命周期出錯等。
判斷文件變動
常用的方式為Etag和Last-Modified堵漱，思路上差不多综慎，這里作者只介紹Last-Modified的用法。
Last-Modified方式需要用到兩個字段：Last-Modified & if-modified-since勤庐。
先來看下這兩個字段的形式：
Last-Modified : Fri , 12 May 2006 18:53:33 GMT
If-Modified-Since : Fri , 12 May 2006 18:53:33 GMT
可以看出其實形式是一樣的示惊，就是一個標準時間。那么怎么用呢愉镰？來看下圖：
當?shù)谝淮握埱竽骋粋€文件的時候米罚，就會傳遞回來一個Last-Modified 字段，其內(nèi)容是這個文件的修改時間岛杀。當這個文件緩存過期阔拳，瀏覽器又向服務(wù)器請求這個文件的時候，會自動帶一個請求頭字段If-Modified-Since类嗤，其值是上一次傳遞過來的Last-Modified的值糊肠，拿這個值去和服務(wù)器中現(xiàn)在這個文件的最后修改時間做對比，如果相等遗锣，那么就不會重新拉取這個文件了货裹，返回304讓瀏覽器讀過期緩存。如果不相等就重新拉取精偿。
Last-Modified
語法:Last-Modified: 星期,日期 月份 年份 時:分:秒 GMT
Last-Modified:?Tue,?04?Apr?2017?10:01:15?GMT1
用于標記請求資源的最后一次修改時間, 格式為GMT(格林尼治標準時間). 如可用new Date().toGMTString()獲取當前GMT時間. Last-Modified ? ? ? ? ? ?是 ETag 的fallback機制, 優(yōu)先級比 ETag 低, 且只能精確到秒, 因此不太適合短時間內(nèi)頻繁改動的資源. 不僅如此, 服務(wù)器端的靜態(tài)資源, 通常需要編譯打包, 可能出現(xiàn)資源內(nèi)容沒有改變, ? ? ? ? ? ?而Last-Modified卻改變的情況弧圆。
If-Modified-Since
語法同上, 如:
If-Modified-Since:?Tue,?04?Apr?2017?10:12:27?GMT1
緩存校驗字段, 其值為上次響應(yīng)頭的Last-Modified值, 若與請求資源當前的Last-Modified值相同, 那么將返回304狀態(tài)碼的響應(yīng), 反之, 將返回200狀態(tài)碼響應(yīng).
ETag
ETag:"fcb82312d92970bdf0d18a4eca08ebc7efede4fe"1
實體標簽, 服務(wù)器資源的唯一標識符, 瀏覽器可以根據(jù)ETag值緩存數(shù)據(jù), 節(jié)省帶寬. 如果資源已經(jīng)改變, etag可以幫助防止同步更新資源的相互覆蓋. ETag 優(yōu)先級比 Last-Modified 高.
If-Match
語法:?If-Match: ETag_value?或者?If-Match: ETag_value, ETag_value, …
緩存校驗字段, 其值為上次收到的一個或多個etag?值. 常用于判斷條件是否滿足, 如下兩種場景:
對于 GET 或 HEAD 請求, 結(jié)合 Range 頭字段, 它可以保證新范圍的請求和前一個來自相同的源, 如果不匹配, 服務(wù)器將返回一個416(Range Not ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Satisfiable)狀態(tài)碼的響應(yīng).
對于 PUT 或者其他不安全的請求,?If-Match?可用于阻止錯誤的更新操作, 如果不匹配, 服務(wù)器將返回一個412(Precondition ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Failed)狀態(tài)碼的響應(yīng).
If-None-Match
語法:?If-None-Match: ETag_value?或者?If-None-Match: ETag_value, ETag_value, …
緩存校驗字段, 結(jié)合ETag字段, 常用于判斷緩存資源是否有效, 優(yōu)先級比If-Modified-Since高.
對于 GET 或 HEAD 請求, 如果其etags列表均不匹配, 服務(wù)器將返回200狀態(tài)碼的響應(yīng), 反之, 將返回304(Not Modified)狀態(tài)碼的響應(yīng). 無論是200還是304響應(yīng), ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?都至少返回?Cache-Control,?Content-Location,?Date,ETag,?Expires, and?Vary?中之一的字段.
對于其他更新服務(wù)器資源的請求, 如果其etags列表匹配, 服務(wù)器將執(zhí)行更新, 反之, 將返回412(Precondition Failed)狀態(tài)碼的響應(yīng)。
If-Unmodified-Since
緩存校驗字段, 語法同上. 表示資源未修改則正常執(zhí)行更新, 否則返回412(Precondition Failed)狀態(tài)碼的響應(yīng). 常用于如下兩種場景:
不安全的請求, 比如說使用post請求更新wiki文檔, 文檔未修改時才執(zhí)行更新.
與 If-Range 字段同時使用時, 可以用來保證新的片段請求來自一個未修改的文檔.
ETag&(If-Match&If-None-Match)關(guān)系如同Last-Modified&if-modified-since笔咽。
Etag VS. Last-Modified
Etag和Last-Modified都可以用于對資源進行驗證搔预，而Last-Modified顧名思義，表示資源最后的更新時間叶组。
我們把這兩者都成為驗證器（Validators）拯田，不同的是，Etag屬于強驗證（Strong Validation）甩十，因為它期望的是資源字節(jié)級別的一致船庇；而Last-Modified屬于弱驗證（Weak Validation）吭产，只要資源的主要內(nèi)容一致即可，允許例如頁底的廣告鸭轮，頁腳不同臣淤。
根據(jù)RFC 2616標準中的13.3.4小節(jié)，一個使用HTTP 1.1標準的服務(wù)端應(yīng)該（SHOULD）同時發(fā)送Etag和Last-Modified字段窃爷。同時一個支持HTTP 1.1的客戶端邑蒋，比如瀏覽器，如果服務(wù)端有提供Etag的話吞鸭，必須（MUST）首先對Etag進行Conditional Request（If-None-Match頭信息）寺董；如果兩者都有提供覆糟，那么應(yīng)該（SHOULD）同時對兩者進行Conditional Request（If-Modified-Since頭信息）刻剥。如果服務(wù)端對兩者的驗證結(jié)果不一致，例如通過一個條件判斷資源發(fā)生了更改滩字，而另一個判定資源沒有發(fā)生更改造虏，則不允許返回304狀態(tài)。但話說回來麦箍，是否返回還是通過服務(wù)端編寫的實際代碼決定的漓藕。所以仍然有操縱的空間。
強緩存
一旦資源命中強緩存, 瀏覽器便不會向服務(wù)器發(fā)送請求, 而是直接讀取緩存. Chrome下的現(xiàn)象是?200 OK (from disk cache)?或者?200 OK (from ? ? ? ? ? ?memory cache). 如下:
對于常規(guī)請求, 只要存在該資源的緩存, 且Cache-Control:max-age 或者expires沒有過期, 那么就能命中強緩存.
協(xié)商緩存
緩存過期后, 繼續(xù)請求該資源, 對于現(xiàn)代瀏覽器, 擁有如下兩種做法:
根據(jù)上次響應(yīng)中的ETag_value, 自動往request header中添加If-None-Match字段. 服務(wù)器收到請求后, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?拿If-None-Match字段的值與資源的ETag值進行比較, 若相同, 則命中協(xié)商緩存, 返回304響應(yīng).
根據(jù)上次響應(yīng)中的Last-Modified_value, 自動往request header中添加If-Modified-Since字段. 服務(wù)器收到請求后, 拿If-Modified-Since字段的值與資源的Last-Modified值進行比較, ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?若相同, 則命中協(xié)商緩存, 返回304響應(yīng).
以上, ETag優(yōu)先級比Last-Modified高, 同時存在時, 前者覆蓋后者. 下面通過實例來理解下強緩存和協(xié)商緩存.
如下忽略首次訪問, 第二次通過?If-Modified-Since?命中了304協(xié)商緩存.
協(xié)商緩存的響應(yīng)結(jié)果, 不僅驗證了資源的有效性, 同時還更新了瀏覽器緩存. 主要更新內(nèi)容如下:
Age:0
Cache-Control:max-age=600
Date:?Wed,?05?Apr?2017?13:09:36?GMTExpires:Wed,?05?Apr?2017?00:55:35?GMT1234
Age:0?表示命中了代理服務(wù)器的緩存, age值為0表示代理服務(wù)器剛剛刷新了一次緩存.
Cache-Control:max-age=600?覆蓋?Expires?字段, 表示從Date_value, 即?Wed, 05 Apr 2017 ? ? ? ? ? ?13:09:36 GMT?起, 10分鐘之后緩存過期. 因此10分鐘之內(nèi)訪問, 將會命中強緩存, 如下所示:
當然, 除了上述與緩存直接相關(guān)的字段外, http header中還包括如下間接相關(guān)的字段.
Pragma
http1.0字段, 通常設(shè)置為Pragma:no-cache, 作用同Cache-Control:no-cache. ? ? ? ? ? ?當一個no-cache請求發(fā)送給一個不遵循HTTP/1.1的服務(wù)器時, 客戶端應(yīng)該包含pragma指令. 為此, 勾選?? 上disable cache時, 瀏覽器自動帶上了pragma字段. 如下:
Age
出現(xiàn)此字段, 表示命中代理服務(wù)器的緩存. 它指的是代理服務(wù)器對于請求資源的已緩存時間, 單位為秒. 如下:
Age:2383321
Date:Wed,?08?Mar?2017?16:12:42?GMT12
以上指的是, 代理服務(wù)器在2017年3月8日16:12:42時向源服務(wù)器發(fā)起了對該資源的請求, 目前已緩存了該資源2383321秒
Date
指的是響應(yīng)生成的時間. 請求經(jīng)過代理服務(wù)器時, 返回的Date未必是最新的, 通常這個時候, 代理服務(wù)器將增加一個Age字段告知該資源已緩存了多久.
Vary
對于服務(wù)器而言, 資源文件可能不止一個版本, 比如說壓縮和未壓縮, 針對不同的客戶端, 通常需要返回不同的資源版本. 比如說老式的瀏覽器可能不支持解壓縮, 這個時候, 就需要返回一個未壓縮的版本; 對于新的瀏覽器, ? ? ? ? ? ?支持壓縮, 返回一個壓縮的版本, 有利于節(jié)省帶寬, 提升體驗. 那么怎么區(qū)分這個版本呢, 這個時候就需要Vary了.
服務(wù)器通過指定Vary: Accept-Encoding, 告知代理服務(wù)器, 對于這個資源, 需要緩存兩個版本: 壓縮和未壓縮. 這樣老式瀏覽器和新的瀏覽器, 通過代理, ? ? ? ? ? ?就分別拿到了未壓縮和壓縮版本的資源, 避免了都拿同一個資源的尷尬.
Vary:Accept-Encoding,User-Agent1
如上設(shè)置, 代理服務(wù)器將針對是否壓縮和瀏覽器類型兩個維度去緩存資源. 如此一來, 同一個url, 就能針對PC和Mobile返回不同的緩存內(nèi)容挟裂。
怎么讓瀏覽器不緩存靜態(tài)資源
實際上, 工作中很多場景都需要避免瀏覽器緩存, 除了瀏覽器隱私模式, 請求時想要禁用緩存, 還可以設(shè)置請求頭:?Cache-Control: no-cache, no-store, must-revalidate?.
當然, 還有一種常用做法: 即給請求的資源增加一個版本號, 如下:
這樣做的好處就是你可以自由控制什么時候加載最新的資源.
不僅如此, HTML也可以禁用緩存, 即在頁面的meta設(shè)置
上述雖能禁用緩存, 但只有部分瀏覽器支持, 而且由于代理不解析HTML文檔, 故代理服務(wù)器也不支持這種方式.
IE8的異常表現(xiàn)
實際上, 上述緩存有關(guān)的規(guī)律, 并非所有瀏覽器都完全遵循. 比如說IE8.
資源緩存是否有效相關(guān).
瀏覽器前提操作表現(xiàn)正常表現(xiàn)
IE8資源緩存有效新開一個窗口加載網(wǎng)頁重新發(fā)送請求(返回200)展示緩存的頁面
IE8資源緩存失效原瀏覽器窗口中單擊 Enter 按鈕展示緩存的頁面重新發(fā)送請求(返回200)
Last-Modified / E-Tag 相關(guān).
瀏覽器前提操作表現(xiàn)正常表現(xiàn)
IE8資源內(nèi)容沒有修改新開一個窗口加載網(wǎng)頁瀏覽器重新發(fā)送請求(返回200)重新發(fā)送請求(返回304)
IE8資源內(nèi)容已修改原瀏覽器窗口中單擊 Enter 按鈕瀏覽器展示緩存的頁面重新發(fā)送請求(返回200)
本文改編自louis的《瀏覽器緩存機制剖析》
文章來源：瀏覽器緩存機制剖析 - Standard Generalized Markup langu - 周陸軍的個人網(wǎng)站
此文如有不妥之處享钞，請告知，謝謝诀蓉！
參考文章
Cache Policy Interaction—Maximum Age and Maximum Staleness
HTTP/1.1: Header ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Field Definitions
Cache-Control ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?- HTTP | MDN
設(shè)計一個無懈可擊的瀏覽器緩存方案：關(guān)于思路栗竖，細節(jié)，ServiceWorker渠啤，以及HTTP/2
