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前端性能優化(二)——浏覽器緩存機制

前端性能優化(二)——浏覽器緩存機制

浏覽器緩存就是浏覽器根據 url 第一次通路網站之後,将網站的 html、css、js、圖檔等檔案複制一份保留到浏覽器中,當你二次通路這個 url 的網站時,如果網站沒有明确表示有更新時,浏覽器直接在緩存中查找内容,不會再次請求網頁内容,隻有網頁明确表示有更新時,浏覽器才會向伺服器發起網路請求,再次下載下傳網頁。

浏覽器緩存對于前端一點都不陌生,最常見的就是,新版本上線了,測試卻說這怎麼還沒有變化呢?使用 ctr + F5 強制重新整理之後,立馬就好了。或者清除浏覽器緩存,按住ctr+shift+delete,彈出如圖:

前端性能優化(二)——浏覽器緩存機制

我們會發現目前浏覽器緩存的圖檔和檔案的大小。或者進入chrome://chrome-urls/找到chrome://cache/ 就可以看到所有緩存的位址清單。對于浏覽器緩存,前端對它是又愛又恨,有時想保留,有時想禁掉,是以看看浏覽器緩存到底是怎樣的?

一、什麼是浏覽器緩存?

前端性能優化(二)——浏覽器緩存機制

如上圖,百度首頁就是使用了緩存機制,首次通路之後 web資源被緩存,在後面重複請求中,資源直接在緩存中讀取,而不是向伺服器請求資源。

二、為什麼使用緩存?

2.1、為什麼很多網站二次打開速度很快?

  網頁二次打開很快,主要原因是第一次加載頁面過程中,緩存了部分耗時資料,這一現象,對于單頁面應用開發非常明顯。

上一篇文章《浏覽器工作原理》中,浏覽器工作流程介紹,輸入網址回車以後浏覽器向伺服器發起服務之前,會現在浏覽器緩存中查詢是否有需要的檔案?如果有則直接在緩存中擷取檔案,避免向伺服器請求和下載下傳檔案,是以節省了一部分時間。

2.2、浏覽器緩存優點

1、減少網絡帶寬消耗

對于網站營運者或者通路網頁的使用者,帶寬就代表着 money ,過多的消耗帶寬,我們伺服器配置就得更新,使用浏覽器緩存之後,就會減少網絡流量,降低營運成本。

2、降低伺服器壓力

使用浏覽器緩存之後,除第一次通路需要向伺服器請求網站全部資源,後續通路可以重複使用浏覽器本地緩存,減少對伺服器的請求,間接降低伺服器的壓力,同時,搜尋引擎的爬蟲也會根據緩存過期機制降低抓取的頻率,也可以降低伺服器壓力。

3、減少網絡延遲,加快網頁加載

浏覽器緩存 web資源後,減少網絡請求,可以更快速地擷取到伺服器傳回資料,同時使用浏覽器緩存内的檔案比伺服器擷取快很多,是以網頁加載速度明顯快很多。

三、浏覽器的緩存規則

對于浏覽器端的緩存來講,這些規則是在 http 協定和 meta 标簽中定義的。分别從兩個次元:新鮮度和校驗值,規定浏覽器是否可以直接使用緩存中的副本,還是直接從伺服器擷取最新資源。

3.1、新鮮度(過期):浏覽器緩存的有效期,緩存必須滿足以下兩個條件,浏覽器才會認為是最新的,可以直接使用。

  • 含有完整的過期時間控制頭資訊,并在有效期内。
  • 浏覽器已經使用過這個副本,并且在會話中已經檢查過新鮮度。

3.2、校驗值(驗證):伺服器傳回資源的時候,會在響應頭資訊中帶上資源實體标簽 Entity Tag,可以用來作為浏覽器再次請求過程的校驗辨別,如果發現校驗辨別不比對,說明資源已經被修改過或過期,浏覽器需要重新請求資源。

四、如何控制緩存?

緩存規則可以設定在html的meta标簽,也可以設定在http協定頭内。

4.1、前端 html 中 meta 标簽

在 html 頁面中加入緩存設定,代碼如下:

<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache"  />
<!-- Pragma是http1.0版本中給用戶端設定緩存方式之一 -->           

上邊代碼,禁止浏覽器緩存,浏覽器每次通路網頁都要去伺服器請求。事實這種禁用緩存形式作用有限:

  • 隻有IE浏覽器才能辨別這段 meta 的含義,其他主流浏覽器僅認識 “Cache-Control:no-store” 的 meta 标簽。
  • 在IE浏覽器中,并不一定添加 pragma,但是會讓目前網頁每次都會向伺服器發送請求。

4.2、HTTP協定頭

http請求和響應頭中,與緩存相關的常見類型:

規則 消息報頭 值/示例 類型 作用
新鮮度 Pragma no-cache 響應 告訴浏覽器忽略資源的緩存副本,每次通路都需要去伺服器拉取【http1.0中存在的字段,在http1.1已被抛棄,使用Cache-Control替代,但為了做http協定的向下相容,很多網站依舊會帶上這個字段】
Expires Mon, 15 Aug 2016 03:56:47 GMT 啟用緩存和定義緩存時間。告訴浏覽器資源緩存過期時間,如果還沒過該時間點則不發請求【http1.0中存在的字段,該字段所定義的緩存時間是相對伺服器上的時間而言的,如果用戶端上的時間跟伺服器上的時間不一緻(特别是使用者修改了自己電腦的系統時間),那緩存時間可能就沒啥意義了。在HTTP 1.1版開始,使用Cache-Control: max-age=秒替代】
Cache-Control 告訴浏覽器忽略資源的緩存副本,強制每次請求直接發送給伺服器,拉取資源,但不是“不緩存”
no-store 強制緩存在任何情況下都不要保留任何副本
max-age=[秒] 指明緩存副本的有效時長,從請求時間開始到過期時間之間的秒數
public 任何路徑的緩存者(本地緩存、代理伺服器),可以無條件的緩存該資源
private 隻針對單個使用者或者實體(不同使用者、視窗)緩存資源
Last-Modified 告訴浏覽器這個資源最後的修改時間。伺服器将資源傳遞給用戶端時,會将資源最後更改的時間以“Last-Modified: GMT”的形式加在實體首部上一起傳回給用戶端【隻能精确到秒級,如果某些檔案在1秒鐘以内,被修改多次的話,它将不能準确标注檔案的修改時間】
If-Modified-Since 請求 其值為上次響應頭的Last-Modified值,再次向web伺服器請求時帶上頭If-Modified-Since。web伺服器收到請求後發現有頭If-Modified-Since則與被請求資源的最後修改時間進行比對。若最後修改時間較新,說明資源又被改動過,則響應整片資源内容(寫在響應消息包體内),包括更新Last-Modified的值,HTTP 200;若最後修改時間較舊,說明資源無新修改,則響應HTTP 304(無需請求,節省浏覽),告知浏覽器繼續使用所儲存的cache
校驗值 ETag "fd56273325a2114818df4f29a628226d" 告訴浏覽器目前資源在伺服器的唯一辨別符(生成規則由伺服器決定)
If-None-Match 當資源過期時(使用Cache-Control辨別的max-age),發現資源具有Etage聲明,則再次向web伺服器請求時帶上頭If-None-Match(Etag的值)。web伺服器收到請求後發現有頭If-None-Match則與被請求資源的相應校驗串進行比對,決定傳回200或304

各種類型之間的關系和差別:

  • Cache-Control 與 Expires:它兩作用一樣,都表明目前資源的有效期,控制浏覽器是取緩存還是直接向伺服器擷取,Cache-Control可以設定的更細緻,如果同時設定,它的優先級高于Expires。
  • Last-Modified / ETag 與 Cache-Control / Expires:配置Last-Modified/ETag的情況下,浏覽器再次通路URL的資源,還是會發送請求到伺服器,詢問檔案是否已經修改,如果沒有,伺服器會給浏覽器傳回304,浏覽器直接從本地緩存中取就好了,反之,伺服器會直接向浏覽器傳回資料。Cache-Control / Expires 檢測本地緩存是否還在有效期内,在有效期内,直接使用本地緩存,阻止發送請求。如果同時設定,Cache-Control / Expiress 優先級更高。一般情況下,兩者配合使用,因為即使伺服器設定緩存時間, 當使用者點選“重新整理”按鈕時,浏覽器會忽略緩存繼續向伺服器發送請求,這時Last-Modified/ETag将能夠很好利用304,進而減少響應開銷。
  • Last-Modified 與 ETag:ETag主要是為了解決Last-Modified比較難解決的問題:1、Last-Modified标注的最後修改隻能精确到秒級,如果某些檔案在1秒鐘以内,被修改多次的話,它将不能準确标注檔案的新鮮度。2、如果某些檔案會被定期生成,當有時内容并沒有任何變化,但Last-Modified卻改變了,導緻檔案沒法使用緩存。3、有可能存在伺服器沒有準确擷取檔案修改時間,或者與代理伺服器時間不一緻等情形。ETag是伺服器自動生成或開發者生成對應資源在伺服器的唯一辨別符,能夠更加精準控制緩存。兩者可以一起使用,伺服器優先驗證ETag,一緻時,才會繼續比對Last-Mofifed,才決定是否要傳回304。

五、不能緩存的請求

并不是所有的請求都能被緩存,無法被緩存的有:

  • post 請求無法被緩存。
  • 需要根據cookie、認證資訊等決定輸入内容的動态請求不能被緩存。
  • http響應頭中不包含Last-Modified/ETag,也不包含Cache-Control/Expiress的請求無法被緩存。
  • http資訊頭明确設定Cache-Control:no-cache,pragma:no-cache或Cache-Control:max-age=0浏覽器不緩存時。

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