HTTP緩存機制和原理

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，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）

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。PS：上面問題的答案在此

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HTTP304，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。

原文連結：http://www.cnblogs.com/chenqf/p/6386163.html