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  • 缓存机制的理解

    首先声明,此篇大部分内容转载于http://www.cnblogs.com/chenqf/p/6386163.html。作者这篇文章写的确实perfect。同时此篇内容再加一些自己的理解和补充。

    彻底弄懂HTTP缓存机制及原理

     

    前言

    Http 缓存机制作为 web 性能优化的重要手段,对于从事 Web 开发的同学们来说,应该是知识体系库中的一个基础环节,同时对于有志成为前端架构师的同学来说是必备的知识技能。
    但是对于很多前端同学来说,仅仅只是知道浏览器会对请求的静态文件进行缓存,但是为什么被缓存,缓存是怎样生效的,却并不是很清楚。
    在此,我会尝试用简单明了的文字,像大家系统的介绍HTTP缓存机制,期望对各位正确的理解前端缓存有所帮助。



    在介绍HTTP缓存之前,作为知识铺垫,先简单介绍一下HTTP报文

    HTTP报文就是浏览器和服务器间通信时发送及响应的数据块。
    浏览器向服务器请求数据,发送请求(request)报文;服务器向浏览器返回数据,返回响应(response)报文。
    报文信息主要分为两部分
    1.包含属性的首部(header)--------------------------附加信息(cookie,缓存信息等)与缓存相关的规则信息,均包含在header中
    2.包含数据的主体部分(body)-----------------------HTTP请求真正想要传输的部分



    缓存规则解析

    为方便大家理解,我们认为浏览器存在一个缓存数据库,用于存储缓存信息。
    在客户端第一次请求数据时,此时缓存数据库中没有对应的缓存数据,需要请求服务器,服务器返回后,将数据存储至缓存数据库中。

    HTTP缓存有多种规则,根据是否需要重新向服务器发起请求来分类,我将其分为两大类(强制缓存,对比缓存)
    在详细介绍这两种规则之前,先通过时序图的方式,让大家对这两种规则有个简单了解。


    已存在缓存数据时,仅基于强制缓存,请求数据的流程如下


    已存在缓存数据时,仅基于对比缓存,请求数据的流程如下

    对缓存机制不太了解的同学可能会问,基于对比缓存的流程下,不管是否使用缓存,都需要向服务器发送请求,那么还用缓存干什么?
    这个问题,我们暂且放下,后文在详细介绍每种缓存规则的时候,会带给大家答案。

    我们可以看到两类缓存规则的不同,强制缓存如果生效,不需要再和服务器发生交互,而对比缓存不管是否生效,都需要与服务端发生交互。
    两类缓存规则可以同时存在,强制缓存优先级高于对比缓存,也就是说,当执行强制缓存的规则时,如果缓存生效,直接使用缓存,不再执行对比缓存规则。



    强制缓存

    从上文我们得知,强制缓存,在缓存数据未失效的情况下,可以直接使用缓存数据,那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效呢?
    我们知道,在没有缓存数据的时候,浏览器向服务器请求数据时,服务器会将数据和缓存规则一并返回,缓存规则信息包含在响应header中。

    对于强制缓存来说,响应header中会有两个字段来标明失效规则(Expires/Cache-Control)
    使用chrome的开发者工具,可以很明显的看到对于强制缓存生效时,网络请求的情况


    Expires
      Expires的值为服务端返回的到期时间,即下一次请求时,请求时间小于服务端返回的到期时间,直接使用缓存数据。
    不过Expires 是HTTP 1.0的东西,现在默认浏览器均默认使用HTTP 1.1,所以它的作用基本忽略。
    另一个问题是,到期时间是由服务端生成的,但是客户端时间可能跟服务端时间有误差,这就会导致缓存命中的误差。
    所以HTTP 1.1 的版本,使用Cache-Control替代。

    Cache-Control
    Cache-Control 是最重要的规则。常见的取值有private、public、no-cache、max-age,no-store,默认为private。
    private:             客户端可以缓存
    public:              客户端和代理服务器都可缓存(前端的同学,可以认为public和private是一样的)
    max-age=xxx:   缓存的内容将在 xxx 秒后失效
    no-cache:          需要使用对比缓存来验证缓存数据(后面介绍)
    no-store:           所有内容都不会缓存,强制缓存,对比缓存都不会触发(对于前端开发来说,缓存越多越好,so...基本上和它说886)

    举个板栗

    图中Cache-Control仅指定了max-age,所以默认为private,缓存时间为31536000秒(365天)
    也就是说,在365天内再次请求这条数据,都会直接获取缓存数据库中的数据,直接使用。

    对比缓存

    对比缓存,顾名思义,需要进行比较判断是否可以使用缓存。
    浏览器第一次请求数据时,服务器会将缓存标识与数据一起返回给客户端,客户端将二者备份至缓存数据库中。
    再次请求数据时,客户端将备份的缓存标识发送给服务器,服务器根据缓存标识进行判断,判断成功后,返回304状态码,通知客户端比较成功,可以使用缓存数据。


    第一次访问:

    再次访问:

    通过两图的对比,我们可以很清楚的发现,在对比缓存生效时,状态码为304,并且报文大小和请求时间大大减少。
    原因是,服务端在进行标识比较后,只返回header部分,通过状态码通知客户端使用缓存,不再需要将报文主体部分返回给客户端。

    对于对比缓存来说,缓存标识的传递是我们着重需要理解的,它在请求header和响应header间进行传递,
    一共分为两种标识传递,接下来,我们分开介绍。


    Last-Modified  /  If-Modified-Since
    Last-Modified:
    服务器在响应请求时,告诉浏览器资源的最后修改时间。

    If-Modified-Since:
    再次请求服务器时,通过此字段通知服务器上次请求时,服务器返回的资源最后修改时间。
    服务器收到请求后发现有头If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行比对。
    若资源的最后修改时间大于If-Modified-Since,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码200;
    若资源的最后修改时间小于或等于If-Modified-Since,说明资源无新修改,则响应HTTP 304,告知浏览器继续使用所保存的cache。



    Etag  /  If-None-Match(优先级高于Last-Modified  /  If-Modified-Since)
    Etag:
    服务器响应请求时,告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识(生成规则由服务器决定)。


    If-None-Match:
    再次请求服务器时,通过此字段通知服务器客户段缓存数据的唯一标识。
    服务器收到请求后发现有头If-None-Match 则与被请求资源的唯一标识进行比对,
    不同,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码200;
    相同,说明资源无新修改,则响应HTTP 304,告知浏览器继续使用所保存的cache。


    总结
    对于强制缓存,服务器通知浏览器一个缓存时间,在缓存时间内,下次请求,直接用缓存,不在时间内,执行比较缓存策略。
    对于比较缓存,将缓存信息中的Etag和Last-Modified通过请求发送给服务器,由服务器校验,返回304状态码时,浏览器直接使用缓存。


    浏览器第一次请求:


    浏览器再次请求时:

    /////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

     对于缓存机制,我产生了几个疑问:

    1、为什么在前端面试过程中,会考察缓存机制的问题?

    我请教了后台开发人员,缓存机制的设置确实是在后台web端来进行设置的,而凡是与浏览器相关的也算是web端的知识前端开发人员应该都要了解。在通常项目中,一般情况下都使用的是浏览器默认的方式,即:cache-control:no-cache形式,所以在设置请求头时也未作其他设置

    同时(来自https://segmentfault.com/q/1010000011888155?_ea=2795792):

    (1)缓存方面设置虽然是后端服务器的设置,但是在架构上面来说应该是属于前端的部分,所以前端多少也需要懂一些的。
    同时前端项目架构的设置也是会很大程度上影响到缓存的效率,例如组件化的js代码和css代码如何管理,如何复用文件的缓存。此处最常见的做法便是提取公用部分作为一个静态文件,这样就不会每次更新全量变化。
    此外,manifest之类的api虽然限制很多,但是也是前端所需要了解的知识。

    (2)缓存本来就是有后端和前端同时协作实现的机制,作为一个前端,了解缓存的机制在开发中很重要啊,尤其是在性能优化方面,具体你随便搜索一下缓存就很多经典文章,这不是只属于后端的东西。而且作为一个技术开发人员,对知识的广度、深度是能力模型的很重要部分,多了解相关的知识也是必要的。

    由此我发觉,这个问题我还是没有理解透彻啊,后面继续学习研究

    2、缓存的内容是什么?

    之前一直理解有误,实际上,当项目上线后,所有东西都放在服务器上,所以无论是html,css,js还是图片数据都要去服务器上请求,而与后台交互的请求的数据库数据是两回事,缓存事实上缓存的是前者,而后者的请求是一直进行的

    3、有关比较缓存中,Etag和Last-Modified的区别https://segmentfault.com/q/1010000004200644

    二者相互辅助。

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/gtlm/p/7797743.html
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