浏览器缓存知识点

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这是一篇关于浏览器缓存的原理疏解，涉及到浏览器强缓存和协商缓存。

首先我们来看一下 response header 中浏览器缓存字段有哪几个？

强缓存

对于强制缓存来说，header中会有两个字段来标明失效规则（Expires/Cache-Control），指的是当前资源的有效期。

##来自博客园文章页的请求 response header

Cache-Control:private, max-age=10
Connection:keep-alive
Content-Type:text/html; charset=utf-8
Date:Thu, 17 Aug 2017 09:28:35 GMT
Expires:Thu, 17 Aug 2017 09:28:44 GMT
Last-Modified:Thu, 17 Aug 2017 09:28:34 GMT
Transfer-Encoding:chunked
Vary:Accept-Encoding
X-Frame-Options:SAMEORIGIN
X-UA-Compatible:IE=10

可以看到这里两个缓存字段都用到了。

Cache-Control

常用 cache-directive 值

Cache-directive	说明
public	所有内容都将被缓存
private	内容只缓存到私有缓存中
no-cache	告诉浏览器、缓存服务器，不管本地副本是否过期，使用资源副本前，一定要到源服务器进行副本有效性校验。
no-store	所有内容都不会被缓存到缓存或 Internet 临时文件中
must-revalidation/proxy-revalidation	如果缓存的内容失效，请求必须发送到服务器/代理以进行重新验证
max-age=xxx (xxx is numeric)	缓存的内容将在 xxx 秒后失效, 这个选项只在HTTP 1.1可用, 并如果和Last-Modified一起使用时, 优先级较高

使用后的行为参照：

Cache-directive	打开一个新的浏览器窗口	在原窗口中单击 Enter 按钮	刷新	单击 Back 按钮
public	浏览器呈现来自缓存的页面	浏览器呈现来自缓存的页面	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器呈现来自缓存的页面
private	浏览器重新发送请求到服务器	第一次，浏览器重新发送请求到服务器；此后，浏览器呈现来自缓存的页面	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器呈现来自缓存的页面
no-cache/no-store	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器重新发送请求到服务器
must-revalidation/proxy-revalidation	浏览器重新发送请求到服务器	第一次，浏览器重新发送请求到服务器；此后，浏览器呈现来自缓存的页面	浏览器重新发送请求到服务器	浏览器呈现来自缓存的页面
max-age=xxx (xxx is numeric)	在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器	在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器	浏览器重新发送请求到服务器	在 xxx 秒后，浏览器重新发送请求到服务器

Cache-Control是关于浏览器缓存的最重要的设置，因为它覆盖其他设置，比如 Expires 和 Last-Modified。另外，由于浏览器的行为基本相同，这个属性是处理跨浏览器缓存问题的最有效的方法。

所以第一个点：Cache-Control 的优先级最高。

Expires

Expires是http1.0提出的一个表示资源过期时间的header，它描述的是一个绝对时间，由服务器返回，Expires 头部字段提供一个日期和时间，响应在该日期和时间后被认为失效。失效的缓存条目通常不会被缓存（无论是代理缓存还是用户代理缓存）返回，除非首先通过原始服务器（或者拥有该实体的最新副本的中介缓存）验证。（注意：cache-control max-age 和 s-maxage 将覆盖 Expires 头部。）

过程：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Expires的header

2）浏览器在接收到这个资源后，会把这个资源连同所有response header一起缓存下来（所以缓存命中的请求返回的header并不是来自服务器，而是来自之前缓存的header）；

3）浏览器再请求这个资源时，先从缓存中寻找，找到这个资源后，拿出它的Expires跟当前的请求时间比较，如果请求时间在Expires指定的时间之前，就能命中缓存，否则就不行。

4）如果缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Expires Header在重新加载的时候会被更新。

然而它也有一些问题：

它是服务器返回的一个绝对时间，在服务器时间与客户端时间相差较大时，缓存管理容易出现问题，比如随意修改下客户端时间，就能影响缓存命中的结果。所以在http1.1的时候，提出了一个新的header，就是Cache-Control，这是一个相对时间，在配置缓存的时候，以秒为单位，用数值表示，如：Cache-Control:max-age=315360000。

过程：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Cache-Control的header

2）浏览器在接收到这个资源后，会把这个资源连同所有response header一起缓存下来；

3）浏览器再请求这个资源时，先从缓存中寻找，找到这个资源后，根据它第一次的请求时间和Cache-Control设定的有效期，计算出一个资源过期时间，再拿这个过期时间跟当前的请求时间比较，如果请求时间在过期时间之前，就能命中缓存，否则就不行。

4）如果缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Cache-Control Header在重新加载的时候会被更新。

Cache-Control描述的是一个相对时间，在进行缓存命中的时候，都是利用客户端时间进行判断，所以相比较Expires，Cache-Control的缓存管理更有效，安全一些。

这两个header可以只启用一个，也可以同时启用，当response header中，Expires和Cache-Control同时存在时，Cache-Control优先级高于Expires。

先总结一下，至此强缓存有两个头部：Cache-Control / Expires ，控制的粒度比较粗，max-age 是一个相对时间，Expires是一个过期的时间节点。在缓存期内，浏览器是不会发送 Http 请求而是直接从 cache 中拿资源。

协商缓存

协商缓存是利用的是【Last-Modified，If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】这两对Header来管理的。

【Last-Modified，If-Modified-Since】的控制缓存的原理是：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Last-Modified的header，这个header表示这个资源在服务器上的最后修改时间

2）浏览器再次跟服务器请求这个资源时，在request的header上加上If-Modified-Since的header，这个header的值就是上一次请求时返回的Last-Modified的值

3）服务器再次收到资源请求时，根据浏览器传过来If-Modified-Since和资源在服务器上的最后修改时间判断资源是否有变化，如果没有变化则返回304 Not Modified，但是不会返回资源内容；如果有变化，就正常返回资源内容。当服务器返回304 Not Modified的响应时，response header中不会再添加Last-Modified的header，因为既然资源没有变化，那么Last-Modified也就不会改变，这是服务器返回304时的response header

4）浏览器收到304的响应后，就会从缓存中加载资源。

5）如果协商缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Last-Modified Header在重新加载的时候会被更新，下次请求时，If-Modified-Since会启用上次返回的Last-Modified值。

【ETag、If-None-Match】的出现时为了弥补，【Last-Modified，If-Modified-Since】的不足，文件有变化，但是最后修改时间却没有变化的情况，而当这种情况出现的时候，就会影响协商缓存的可靠性。所以就有了另外一对header来管理协商缓存。

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上ETag的header，这个header是服务器根据当前请求的资源生成的一个唯一标识，这个唯一标识是一个字符串，只要资源有变化这个串就不同，跟最后修改时间没有关系，所以能很好的补充Last-Modified的问题

2）浏览器再次跟服务器请求这个资源时，在request的header上加上If-None-Match的header，这个header的值就是上一次请求时返回的ETag的值

3）服务器再次收到资源请求时，根据浏览器传过来If-None-Match和然后再根据资源生成一个新的ETag，如果这两个值相同就说明资源没有变化，否则就是有变化；如果没有变化则返回304 Not Modified，但是不会返回资源内容；如果有变化，就正常返回资源内容。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

4）浏览器收到304的响应后，就会从缓存中加载资源。

所以如果 Last-Modified 启用了，最好也使用上 ETag 来确保。

出于性能的考虑，即便上面所说的缓存设置没有配置，浏览器也会根据自己的规则来缓存资源。开发时，建议勾选 Disable cache来保证拿到最新的资源。

1）当ctrl+f5强制刷新网页时，直接从服务器加载，跳过强缓存和协商缓存。

2）当f5刷新网页时，跳过强缓存，但是会检查协商缓存。