#http
的缓存机制和原理
http
报文就是浏览器和服务器间通信时发送及响应的数据块。
浏览器向服务器请求数据,发送请求(request
)报文;服务器向浏览器返回数据,返回响应(response
)报文。
报文信息主要分为两部分:
1.包含属性的首部(header
)---------- 附加信息(cookie
,缓存信息等)与缓存相关的规则信息,均包含在header中。
2.包含数据的主体部分(body
)---------- http请求真正想要传输的部分。
为方便理解,我们认为浏览器存在一个缓存数据库,用于存储缓存信息。
在客户端第一次请求数据时,此时缓存数据库中并没有对应的缓存数据,需要请求服务器,服务器返回后,将数据存储至缓存数据库中。
http
缓存有多种规则,根据是否需要重新向服务器端发起请求来分类,将其分为两大类(强制缓存,对比缓存),在详细介绍这两种规则之前,先通过时序图的方式,让大家对这两种规则,有个简单的了解。
我们可以看到两类缓存规则的不同,强制缓存如果生效,不需要再和服务器发生交互,而对比缓存,不管是否生效,都需要与服务端发生交互。两类缓存规则可以同时存在,强制缓存优先级高于对比缓存,也就是说,当执行强制缓存的规则时,如果缓存生效,则直接使用缓存,不在执行对比缓存规则。
从上文我们得知,强制缓存,在缓存数据未失效的情况下,可以直接使用缓存数据。那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效的呢?
我们知道,在没有缓存数据的时候,浏览器向服务器请求数据时,服务器会将数据和缓存规则一并返回,缓存规则信息包含在响应header
中。
对于强制缓存来说,响应header
中会有两个字段来标明失效规则(Expires/Cache-Control
)。强制缓存生效时,网络请求的情况:
Expires
的值为服务端返回的到期时间,即下一次请求时,请求时间小于服务器的到期时间,直接使用缓存数据。不过Expires
是http1.0
的东西,它的作用基本忽略。
另个一个问题是,到期时间是由服务端生成的,但是客户端时间可能和服务端时间有误差,这就会导致缓存命中的误差。所以http1.1
的版本,使用Cache-Control
替代。
Cache-Control
是最重要的规则。常见的取值有private
,public
,no-cache
,max-age
,no-store
,默认为private
。
private
:客户端可以缓存public
:客户端和代理服务器都可以缓存max-age=xxx
:缓存的内容将在xxx秒后失效no-cache
:需要使用对比缓存来验证数据缓存no-store
:所有内容都不会缓存,强制缓存,对比缓存,都不会触发(对于前端开发来说,缓存越多越好,所以基本上和它说拜拜了) 例如:图中
Cache-control
仅指定了max-age
,所以默认为private
,缓存时间为31536000秒(365天),在365天内再次请求这条数据,都会直接使用缓存。
对比缓存,顾名思义,需要进行比较判断是否可以使用缓存。
浏览器第一次请求服务器时,服务器会将缓存标识和数据,一起返回给客户端,客户端将两者备份至缓存数据库中。再次请求的时候,客户端将备份的缓存标识,发送给服务器端,服务器端根据缓存标识进行判断,判断成功后,返回304状态码,通知客户端比较成功,可以使用缓存数据。
通过两图的对比可以发现,对比缓存生效时,状态码是304,而且报文大小和请求时间大大减小。因为服务端进行标识比较后,服务端只返回header部分,通过状态码通知客户端使用缓存,不需要再将报文主体部分返回给客户端。
分为两种:Last-Modified / If-Modified-Since
和 Etag / If-None-Match
Last-Modified
:
服务器在响应请求时,告诉浏览器资源的最后修改时间。
If-Modified-Since
:
再次请求服务器时,服务器通过请求头部的If-Modified-Since
字段与被请求的资源的最后修改时间进行对比。
若资源的最后修改时间大于If-Modified-Since
,说明资源又被修改过,则响应整片资源内容,返回状态码200。
若资源的最后修改时间,小于If-Modified-Since
,说明资源没有被修改过,则响应状态码304,告知客户端,从缓存中读取。
Etag
:
服务器端响应请求时,告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识(生成规则由服务器端决定)。
If-None-Match
:
再次请求服务器端的时候,服务器端发现头部有If-None-Match
字段,则与上次的Etag字段进行对比。
如果不同,则说明资源被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码200。
如果相同,则说明资源没有被修改过,返回状态码304,告知客户端,从缓存中取。
对于强制缓存,服务器端会返回浏览器端一个过期时间,在这个时间内,下次请求的时候,直接取缓存,不在这个时间内,则采用对比缓存策略。
对于比较缓存,将缓存信息中的 Etag
和Last-Modified
发送给服务器端,服务器进行校验,返回304,则客户端直接使用缓存。
浏览器第一次请求
浏览器再次请求