浏览器的协商缓存与强缓存

2017/02/28 httpcachebrowser

# 什么是浏览器缓存

浏览器缓存(Brower Caching)是浏览器在本地磁盘对用户最近请求过的文档进行存储,当访问者再次访问同一页面时,浏览器就可以直接从本地磁盘加载文档。

浏览器缓存的优点有:

  1. 减少了冗余的数据传输,节省了网费

  2. 减少了服务器的负担,大大提升了网站的性能

  3. 加快了客户端加载网页的速度

# 浏览器缓存的分类

浏览器缓存主要有两类:缓存协商彻底缓存,也有称之为协商缓存强缓存

浏览器在第一次请求发生后,再次请求时:

  1. 浏览器会先获取该资源缓存的 header 信息,根据其中的 expirescahe-control 判断是否命中强缓存,若命中则直接从缓存中获取资源,包括缓存的 header 信息,本次请求不会与服务器进行通信;

  2. 如果没有命中强缓存,浏览器会发送请求到服务器,该请求会携带第一次请求返回的有关缓存的 header 字段信息(Last-Modified/IF-Modified-SinceEtag/IF-None-Match),由服务器根据请求中的相关 header 信息来对比结果是否命中协商缓存,若命中,则服务器返回新的响应 header 信息更新缓存中的对应 header 信息,但是并不返回资源内容,它会告知浏览器可以直接从缓存获取;否则返回最新的资源内容。

# 强缓存

强缓存是利用 http 的返回头中的 Expires 或者 Cache-Control 两个字段来控制的,用来表示资源的缓存时间。

  • Expires

    该字段是 http1.0 时的规范,它的值为一个绝对时间的 GMT 格式的时间字符串,比如 Expires:Mon,18 Oct 2066 23:59:59 GMT。这个时间代表着这个资源的失效时间,在此时间之前,即命中缓存。这种方式有一个明显的缺点,由于失效时间是一个绝对时间,所以当服务器与客户端时间偏差较大时,就会导致缓存混乱。

  • Cache-Control

    Cache-Control 是 http1.1 时出现的 header 信息,主要是利用该字段的 max-age 值来进行判断,它是一个相对时间,例如 Cache-Control:max-age=3600,代表着资源的有效期是 3600 秒。cache-control 除了该字段外,还有下面几个比较常用的设置值:

    • no-cache:不使用本地缓存。需要使用缓存协商,先与服务器确认返回的响应是否被更改,如果之前的响应中存在ETag,那么请求的时候会与服务端验证,如果资源未被更改,则可以避免重新下载。

    • no-store:直接禁止游览器缓存数据,每次用户请求该资源,都会向服务器发送一个请求,每次都会下载完整的资源。

    • public:可以被所有的用户缓存,包括终端用户和 CDN 等中间代理服务器。

    • private:只能被终端用户的浏览器缓存,不允许 CDN 等中继缓存服务器对其缓存。

Cache-Control与Expires可以在服务端配置同时启用,同时启用的时候Cache-Control优先级高。

# 协商缓存

协商缓存就是由服务器来确定缓存资源是否可用,所以客户端与服务器端要通过某种标识来进行通信,从而让服务器判断请求资源是否可以缓存访问,这主要涉及到下面两组 header 字段,这两组搭档都是成对出现的,即第一次请求的响应头带上某个字段(Last-Modified 或者 Etag),则后续请求则会带上对应的请求字段(If-Modified-Since 或者 If-None-Match),若响应头没有 Last-Modified 或者 Etag 字段,则请求头也不会有对应的字段。

  • Last-Modify/If-Modify-Since

    浏览器第一次请求一个资源的时候,服务器返回的 header 中会加上 Last-Modify,Last-modify 是一个时间标识该资源的最后修改时间,例如 Last-Modify: Thu,31 Dec 2037 23:59:59 GMT

    当浏览器再次请求该资源时,request 的请求头中会包含 If-Modify-Since,该值为缓存之前返回的 Last-Modify。服务器收到 If-Modify-Since 后,根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存。

    如果命中缓存,则返回304,并且不会返回资源内容,并且不会返回 Last-Modify。

  • ETag/If-None-Match

    与 Last-Modify/If-Modify-Since 不同的是,Etag/If-None-Match 返回的是一个校验码。ETag 可以保证每一个资源是唯一的,资源变化都会导致 ETag 变化。服务器根据浏览器上送的 If-None-Match 值来判断是否命中缓存。

    与 Last-Modified 不一样的是,当服务器返回 304 Not Modified 的响应时,由于 ETag 重新生成过,response header 中还会把这个 ETag 返回,即使这个 ETag 跟之前的没有变化。

为什么要有 Etag

你可能会觉得使用 Last-Modified 已经足以让浏览器知道本地的缓存副本是否足够新,为什么还需要 Etag 呢?HTTP1.1 中 Etag 的出现主要是为了解决几个 Last-Modified 比较难解决的问题:

  • 一些文件也许会周期性的更改,但是他的内容并不改变(仅仅改变的修改时间),这个时候我们并不希望客户端认为这个文件被修改了,而重新 GET;

  • 某些文件修改非常频繁,比如在秒以下的时间内进行修改,(比方说 1s 内修改了 N 次),If-Modified-Since 能检查到的粒度是s级的,这种修改无法判断(或者说 UNIX 记录 MTIME 只能精确到秒);

  • 某些服务器不能精确的得到文件的最后修改时间。

Last-Modified 与 ETag 是可以一起使用的,服务器会优先验证 ETag,一致的情况下,才会继续比对 Last-Modified,最后才决定是否返回 304。

强缓存与协商缓存的区别可以用下表来表示:

缓存类型 获取资源形式 状态码 发送请求到服务器
强缓存 从缓存取 200(from cache) 否,直接从缓存取
协商缓存 从缓存取 304(Not Modified) 否,通过服务器来告知缓存是否可用

# 用户行为对缓存的影响

用户操作 Expires/Cache-Control Last-Modied/Etag
地址栏回车 有效 有效
页面链接跳转 有效 有效
新开窗口 有效 有效
前进回退 有效 有效
F5刷新 无效 有效
Ctrl+F5强制刷新 无效 无效

# 参考资料

上次更新: 2023/1/2 02:25:24