瀏覽器 HTTP 協(xié)議緩存機(jī)制詳解
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1、緩存的分類
緩存分為服務(wù)端側(cè)（server side，比如 Nginx、Apache）和客戶端側(cè)（client side，比如 web browser）。
服務(wù)端緩存又分為 代理服務(wù)器緩存 和 反向代理服務(wù)器緩存（也叫網(wǎng)關(guān)緩存，比如 Nginx反向代理、Squid等），其實(shí)廣泛使用的 CDN 也是一種服務(wù)端緩存，目的都是讓用戶的請求走”捷徑“，并且都是緩存圖片、文件等靜態(tài)資源。
客戶端側(cè)緩存一般指的是瀏覽器緩存，目的就是加速各種靜態(tài)資源的訪問，想想現(xiàn)在的大型網(wǎng)站，隨便一個(gè)頁面都是一兩百個(gè)請求，每天 pv 都是億級別，如果沒有緩存，用戶體驗(yàn)會急劇下降、同時(shí)服務(wù)器壓力和網(wǎng)絡(luò)帶寬都面臨嚴(yán)重的考驗(yàn)。
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2、瀏覽器緩存機(jī)制詳解
瀏覽器緩存控制機(jī)制有兩種：HTML Meta標(biāo)簽 vs. HTTP頭信息
2.1?HTML Meta標(biāo)簽控制緩存
瀏覽器緩存機(jī)制，其實(shí)主要就是HTTP協(xié)議定義的緩存機(jī)制（如： Expires； Cache-control等）。但是也有非HTTP協(xié)議定義的緩存機(jī)制，如使用HTML Meta 標(biāo)簽，Web開發(fā)者可以在HTML頁面的<head>節(jié)點(diǎn)中加入<meta>標(biāo)簽，代碼如下：
<META?HTTP-EQUIV="Pragma"?CONTENT="no-cache">上述代碼的作用是告訴瀏覽器當(dāng)前頁面不被緩存，每次訪問都需要去服務(wù)器拉取。使用上很簡單，但只有部分瀏覽器可以支持，而且所有緩存代理服務(wù)器都不支持，因?yàn)榇聿唤馕鯤TML內(nèi)容本身。而廣泛應(yīng)用的還是?HTTP頭信息 來控制緩存，下面我主要介紹HTTP協(xié)議定義的緩存機(jī)制。
2.2?HTTP頭信息控制緩存
2.2.1 瀏覽器請求流程
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瀏覽器第一次請求流程圖：
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- 瀏覽器再次請求時(shí)：
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2.2.2 幾個(gè)重要概念解釋
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Expires策略：Expires是Web服務(wù)器響應(yīng)消息頭字段，在響應(yīng)http請求時(shí)告訴瀏覽器在過期時(shí)間前瀏覽器可以直接從瀏覽器緩存取數(shù)據(jù)，而無需再次請求。不過Expires 是HTTP 1.0的東西，現(xiàn)在默認(rèn)瀏覽器均默認(rèn)使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。Expires 的一個(gè)缺點(diǎn)就是，返回的到期時(shí)間是服務(wù)器端的時(shí)間，這樣存在一個(gè)問題，如果客戶端的時(shí)間與服務(wù)器的時(shí)間相差很大（比如時(shí)鐘不同步，或者跨時(shí)區(qū)），那么誤差就很大，所以在HTTP 1.1版開始，使用Cache-Control: max-age=秒替代。
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Cache-control策略（重點(diǎn)關(guān)注）：Cache-Control與Expires的作用一致，都是指明當(dāng)前資源的有效期，控制瀏覽器是否直接從瀏覽器緩存取數(shù)據(jù)還是重新發(fā)請求到服務(wù)器取數(shù)據(jù)。只不過Cache-Control的選擇更多，設(shè)置更細(xì)致，如果同時(shí)設(shè)置的話，其優(yōu)先級高于Expires。
值可以是public、private、no-cache、no-?store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age 各個(gè)消息中的指令含義如下： Public指示響應(yīng)可被任何緩存區(qū)緩存。 Private指示對于單個(gè)用戶的整個(gè)或部分響應(yīng)消息，不能被共享緩存處理。這允許服務(wù)器僅僅描述當(dāng)用戶的部分響應(yīng)消息，此響應(yīng)消息對于其他用戶的請求無效。 no-cache指示請求或響應(yīng)消息不能緩存，該選項(xiàng)并不是說可以設(shè)置”不緩存“，容易望文生義~ no-store用于防止重要的信息被無意的發(fā)布。在請求消息中發(fā)送將使得請求和響應(yīng)消息都不使用緩存，完全不存下來。 max-age指示客戶機(jī)可以接收生存期不大于指定時(shí)間（以秒為單位）的響應(yīng)。 min-fresh指示客戶機(jī)可以接收響應(yīng)時(shí)間小于當(dāng)前時(shí)間加上指定時(shí)間的響應(yīng)。 max-stale指示客戶機(jī)可以接收超出超時(shí)期間的響應(yīng)消息。如果指定max-stale消息的值，那么客戶機(jī)可以接收超出超時(shí)期指定值之內(nèi)的響應(yīng)消息。-
Last-Modified/If-Modified-Since：Last-Modified/If-Modified-Since要配合Cache-Control使用。
Last-Modified：標(biāo)示這個(gè)響應(yīng)資源的最后修改時(shí)間。web服務(wù)器在響應(yīng)請求時(shí)，告訴瀏覽器資源的最后修改時(shí)間。
If-Modified-Since：當(dāng)資源過期時(shí)（使用Cache-Control標(biāo)識的max-age），發(fā)現(xiàn)資源具有Last-Modified聲明，則再次向web服務(wù)器請求時(shí)帶上頭?If-Modified-Since，表示請求時(shí)間。web服務(wù)器收到請求后發(fā)現(xiàn)有頭If-Modified-Since?則與被請求資源的最后修改時(shí)間進(jìn)行比對。若最后修改時(shí)間較新，說明資源又被改動過，則響應(yīng)整片資源內(nèi)容（寫在響應(yīng)消息包體內(nèi)），HTTP?200；若最后修改時(shí)間較舊，說明資源無新修改，則響應(yīng)HTTP?304?(無需包體，節(jié)省瀏覽)，告知瀏覽器繼續(xù)使用所保存的cache。-
Etag/If-None-Match：Etag/If-None-Match也要配合Cache-Control使用。
Etag：web服務(wù)器響應(yīng)請求時(shí)，告訴瀏覽器當(dāng)前資源在服務(wù)器的唯一標(biāo)識（生成規(guī)則由服務(wù)器決定）。Apache中，ETag的值，默認(rèn)是對文件的索引節(jié)（INode），大?。⊿ize）和最后修改時(shí)間（MTime）進(jìn)行Hash后得到的。
If-None-Match：當(dāng)資源過期時(shí)（使用Cache-Control標(biāo)識的max-age），發(fā)現(xiàn)資源具有Etage聲明，則再次向web服務(wù)器請求時(shí)帶上頭If-None-Match?（Etag的值）。web服務(wù)器收到請求后發(fā)現(xiàn)有頭If-None-Match?則與被請求資源的相應(yīng)校驗(yàn)串進(jìn)行比對，決定返回200或304。-
既生Last-Modified何生Etag？你可能會覺得使用Last-Modified已經(jīng)足以讓瀏覽器知道本地的緩存副本是否足夠新，為什么還需要Etag（實(shí)體標(biāo)識）呢？HTTP1.1中Etag的出現(xiàn)主要是為了解決幾個(gè)Last-Modified比較難解決的問題：
Last-Modified標(biāo)注的最后修改只能精確到秒級，如果某些文件在1秒鐘以內(nèi)，被修改多次的話，它將不能準(zhǔn)確標(biāo)注文件的修改時(shí)間
如果某些文件會被定期生成，當(dāng)有時(shí)內(nèi)容并沒有任何變化，但Last-Modified卻改變了，導(dǎo)致文件沒法使用緩存
有可能存在服務(wù)器沒有準(zhǔn)確獲取文件修改時(shí)間，或者與代理服務(wù)器時(shí)間不一致等情形Etag是服務(wù)器自動生成或者由開發(fā)者生成的對應(yīng)資源在服務(wù)器端的唯一標(biāo)識符，能夠更加準(zhǔn)確的控制緩存。Last-Modified與ETag一起使用時(shí)，服務(wù)器會優(yōu)先驗(yàn)證ETag。
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yahoo的Yslow法則中則提示謹(jǐn)慎設(shè)置Etag：需要注意的是分布式系統(tǒng)里多臺機(jī)器間文件的last-modified必須保持一致，以免負(fù)載均衡到不同機(jī)器導(dǎo)致比對失敗，Yahoo建議分布式系統(tǒng)盡量關(guān)閉掉Etag(每臺機(jī)器生成的etag都會不一樣，因?yàn)槌?last-modified、inode 也很難保持一致)。
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Pragma行是為了兼容HTTP1.0，作用與Cache-Control: no-cache是一樣的。
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最后總結(jié)下幾種狀態(tài)碼的區(qū)別：
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3、用戶行為與緩存
瀏覽器緩存行為還有用戶的行為有關(guān)，如果大家對 強(qiáng)制刷新（Ctrl + F5） 還有印象的話應(yīng)該能立刻明白我的意思~
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| 用戶操作 | Expires/Cache-Control | Last-Modified/Etag |
| 有效 | 有效 | |
| 頁面鏈接跳轉(zhuǎn) | 有效 | 有效 |
| 新開窗口 | 有效 | 有效 |
| 前進(jìn)、后退 | 有效 | 有效 |
| F5/按鈕刷新 | 無效(BR重置max-age=0) | 有效 |
| Ctrl+F5刷新 | 無效（重置CC=no-cache） | 無效（請求頭丟棄該選項(xiàng)） |
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具體請參考文末 Refer [6]
4、Refer：
[1]?瀏覽器緩存機(jī)制
[2]?Web 開發(fā)人員需知的 Web 緩存知識
[3]?瀏覽器緩存詳解:expires,cache-control,last-modified,etag詳細(xì)說明
[5]?Cache Control 與 ETag
[6] 緩存的故事
[7]?Google的PageSpeed網(wǎng)站優(yōu)化理論中提到使用Etag可以減少服務(wù)器負(fù)擔(dān)
[8] yahoo的Yslow法則中則提示謹(jǐn)慎設(shè)置Etag
[9]?H5 緩存機(jī)制淺析 移動端 Web 加載性能優(yōu)化
[10]?網(wǎng)頁性能： 緩存效率實(shí)踐
[11]?透過瀏覽器看HTTP緩存
[12]?瀏覽器緩存知識小結(jié)及應(yīng)用
[13]?大公司里怎樣開發(fā)和部署前端代碼？
[14]?瀏覽器緩存機(jī)制詳解
[15]?關(guān)于緩存和 Chrome 的“新版刷新”
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