徹底弄懂HTTP緩存機制及原理
前言
Http 緩存機制作為 web 性能優化的重要手段，對于從事 Web 開發的同學們來說，應該是知識體系庫中的一個基礎環節，同時對于有志成為前端架構師的同學來說是必備的知識技能。
但是對于很多前端同學來說，僅僅隻是知道浏覽器會對請求的靜态檔案進行緩存，但是為什麼被緩存，緩存是怎樣生效的，卻并不是很清楚。
在此，我會嘗試用簡單明了的文字，像大家系統的介紹HTTP緩存機制，期望對各位正确的了解前端緩存有所幫助。
在介紹HTTP緩存之前，作為知識鋪墊，先簡單介紹一下HTTP封包
HTTP封包就是浏覽器和伺服器間通信時發送及響應的資料塊。
浏覽器向伺服器請求資料，發送請求(request)封包；伺服器向浏覽器傳回資料，傳回響應(response)封包。
封包資訊主要分為兩部分
1.包含屬性的首部(header)--------------------------附加資訊（cookie，緩存資訊等）與緩存相關的規則資訊，均包含在header中
2.包含資料的主體部分(body)-----------------------HTTP請求真正想要傳輸的部分
緩存規則解析
為友善大家了解，我們認為浏覽器存在一個緩存資料庫,用于存儲緩存資訊。
在用戶端第一次請求資料時，此時緩存資料庫中沒有對應的緩存資料，需要請求伺服器，伺服器傳回後，将資料存儲至緩存資料庫中。
HTTP緩存有多種規則，根據是否需要重新向伺服器發起請求來分類，我将其分為兩大類(強制緩存，對比緩存)
在詳細介紹這兩種規則之前，先通過時序圖的方式，讓大家對這兩種規則有個簡單了解。
已存在緩存資料時，僅基于強制緩存，請求資料的流程如下
已存在緩存資料時，僅基于對比緩存，請求資料的流程如下
對緩存機制不太了解的同學可能會問，基于對比緩存的流程下，不管是否使用緩存，都需要向伺服器發送請求，那麼還用緩存幹什麼？
這個問題，我們暫且放下，後文在詳細介紹每種緩存規則的時候，會帶給大家答案。
我們可以看到兩類緩存規則的不同，強制緩存如果生效，不需要再和伺服器發生互動，而對比緩存不管是否生效，都需要與服務端發生互動。
兩類緩存規則可以同時存在，強制緩存優先級高于對比緩存，也就是說，當執行強制緩存的規則時，如果緩存生效，直接使用緩存，不再執行對比緩存規則。
強制緩存
從上文我們得知，強制緩存，在緩存資料未失效的情況下，可以直接使用緩存資料，那麼浏覽器是如何判斷緩存資料是否失效呢？
我們知道，在沒有緩存資料的時候，浏覽器向伺服器請求資料時，伺服器會将資料和緩存規則一并傳回，緩存規則資訊包含在響應header中。
對于強制緩存來說，響應header中會有兩個字段來标明失效規則（Expires/Cache-Control）
使用chrome的開發者工具，可以很明顯的看到對于強制緩存生效時，網絡請求的情況
Expires
Expires的值為服務端傳回的到期時間，即下一次請求時，請求時間小于服務端傳回的到期時間，直接使用緩存資料。
不過Expires 是HTTP 1.0的東西，現在預設浏覽器均預設使用HTTP 1.1，是以它的作用基本忽略。
另一個問題是，到期時間是由服務端生成的，但是用戶端時間可能跟服務端時間有誤差，這就會導緻緩存命中的誤差。
是以HTTP 1.1 的版本，使用Cache-Control替代。
Cache-Control
Cache-Control 是最重要的規則。常見的取值有private、public、no-cache、max-age，no-store，預設為private。
private: 用戶端可以緩存
public: 用戶端和代理伺服器都可緩存（前端的同學，可以認為public和private是一樣的）
max-age=xxx: 緩存的内容将在 xxx 秒後失效
no-cache: 需要使用對比緩存來驗證緩存資料（後面介紹）
no-store: 所有内容都不會緩存，強制緩存，對比緩存都不會觸發（對于前端開發來說，緩存越多越好，so...基本上和它說886）
舉個闆栗
圖中Cache-Control僅指定了max-age，是以預設為private，緩存時間為31536000秒（365天）
也就是說，在365天内再次請求這條資料，都會直接擷取緩存資料庫中的資料，直接使用。
對比緩存
對比緩存，顧名思義，需要進行比較判斷是否可以使用緩存。
浏覽器第一次請求資料時，伺服器會将緩存辨別與資料一起傳回給用戶端，用戶端将二者備份至緩存資料庫中。
再次請求資料時，用戶端将備份的緩存辨別發送給伺服器，伺服器根據緩存辨別進行判斷，判斷成功後，傳回304狀态碼，通知用戶端比較成功，可以使用緩存資料。
第一次通路：
再次通路：
通過兩圖的對比，我們可以很清楚的發現，在對比緩存生效時，狀态碼為304，并且封包大小和請求時間大大減少。
原因是，服務端在進行辨別比較後，隻傳回header部分，通過狀态碼通知用戶端使用緩存，不再需要将封包主體部分傳回給用戶端。
對于對比緩存來說，緩存辨別的傳遞是我們着重需要了解的，它在請求header和響應header間進行傳遞，
一共分為兩種辨別傳遞，接下來，我們分開介紹。
Last-Modified / If-Modified-Since
Last-Modified：
伺服器在響應請求時，告訴浏覽器資源的最後修改時間。
If-Modified-Since：
再次請求伺服器時，通過此字段通知伺服器上次請求時，伺服器傳回的資源最後修改時間。
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。
若資源的最後修改時間大于If-Modified-Since，說明資源又被改動過，則響應整片資源内容，傳回狀态碼200；
若資源的最後修改時間小于或等于If-Modified-Since，說明資源無新修改，則響應HTTP 304，告知浏覽器繼續使用所儲存的cache。
Etag / If-None-Match（優先級高于Last-Modified / If-Modified-Since）
Etag：
伺服器響應請求時，告訴浏覽器目前資源在伺服器的唯一辨別（生成規則由伺服器決定）。
If-None-Match：
再次請求伺服器時，通過此字段通知伺服器客戶段緩存資料的唯一辨別。
伺服器收到請求後發現有頭If-None-Match 則與被請求資源的唯一辨別進行比對，
不同，說明資源又被改動過，則響應整片資源内容，傳回狀态碼200；
相同，說明資源無新修改，則響應HTTP 304，告知浏覽器繼續使用所儲存的cache。
總結
對于強制緩存，伺服器通知浏覽器一個緩存時間，在緩存時間内，下次請求，直接用緩存，不在時間内，執行比較緩存政策。
對于比較緩存，将緩存資訊中的Etag和Last-Modified通過請求發送給伺服器，由伺服器校驗，傳回304狀态碼時，浏覽器直接使用緩存。
浏覽器第一次請求：
浏覽器再次請求時：
文中如果出現錯誤，希望小夥伴們可以諒解，更希望可以給予指正
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木上有水
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