摘要：指示對于單個用戶的整個或部分響應(yīng)消息，不能被共享緩存處理。參考文章瀏覽器協(xié)議緩存機(jī)制詳解的實(shí)現(xiàn)原理寫給后端程序員的緩存原理介紹

網(wǎng)上關(guān)于WEB緩存的文章很多，今天匯總一下。

一般針對靜態(tài)資源如CSS,JS,圖片等使用緩存，原因如下：

請求更快：通過將內(nèi)容緩存在本地瀏覽器或距離最近的緩存服務(wù)器（如CDN），在不影響網(wǎng)站交互的前提下可以大大加快網(wǎng)站加載速度。

節(jié)省帶寬：對于已緩存的文件，可以減少請求帶寬甚至無需請求網(wǎng)絡(luò)。

降低服務(wù)器壓力：在大量用戶并發(fā)請求的情況下，服務(wù)器的性能受到限制，此時將一些靜態(tài)資源放置在網(wǎng)絡(luò)的多個節(jié)點(diǎn)，可以起到均衡負(fù)載的作用，降低服務(wù)器的壓力。

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）。
常用的服務(wù)端緩存有CDN緩存，客戶端緩存就是指瀏覽器緩存。

瀏覽器緩存分為強(qiáng)緩存和協(xié)商緩存：
1 強(qiáng)緩存：瀏覽器在加載資源時，先根據(jù)這個資源的一些http header判斷它是否命中強(qiáng)緩存，強(qiáng)緩存如果命中，瀏覽器直接從自己的緩存中讀取資源，不會發(fā)請求到服務(wù)器。比如某個css文件，如果瀏覽器在加載它所在的網(wǎng)頁時，這個css文件的緩存配置命中了強(qiáng)緩存，瀏覽器就直接從緩存中加載這個css，連請求都不會發(fā)送到網(wǎng)頁所在服務(wù)器；
2 協(xié)商緩存：當(dāng)強(qiáng)緩存沒有命中的時候，瀏覽器一定會發(fā)送一個請求到服務(wù)器，通過服務(wù)器端依據(jù)資源的另外一些http header驗(yàn)證這個資源是否命中協(xié)商緩存，如果協(xié)商緩存命中，服務(wù)器會將這個請求返回（304），但是不會返回這個資源的數(shù)據(jù)，而是告訴客戶端可以直接從緩存中加載這個資源，于是瀏覽器就又會從自己的緩存中去加載這個資源；若未命中請求，則將資源返回客戶端，并更新本地緩存數(shù)據(jù)（200）。

強(qiáng)緩存與協(xié)商緩存區(qū)別：強(qiáng)緩存不發(fā)請求到服務(wù)器，協(xié)商緩存會發(fā)請求到服務(wù)器。

1 HTML Meta標(biāo)簽控制緩存（非HTTP協(xié)議定義）

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。這種方法使用上很簡單，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。
2 HTTP頭信息控制緩存
HTTP頭信息控制緩存是通過Expires（強(qiáng)緩存）、Cache-control（強(qiáng)緩存）、Last-Modified/If-Modified-Since（協(xié)商緩存）、Etag/If-None-Match（協(xié)商緩存）實(shí)現(xiàn)，下面詳細(xì)介紹。

1）Expires是http1.0提出的一個表示資源過期時間的header，它描述的是一個絕對時間，由服務(wù)器返回，用GMT格式的字符串表示，如：Expires:Thu, 31 Dec 2016 23:55:55 GMT，

讀取緩存數(shù)據(jù)條件：緩存過期時間（服務(wù)器的）< 當(dāng)前時間（客戶端的

缺點(diǎn)：Expires是較老的強(qiáng)緩存管理header，由于它是服務(wù)器返回的一個絕對時間，這樣存在一個問題，如果客戶端的時間與服務(wù)器的時間相差很大（比如時鐘不同步，或者跨時區(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。
2）Cache-Control描述的是一個相對時間，在進(jìn)行緩存命中的時候，都是利用客戶端時間進(jìn)行判斷，所以相比較Expires，Cache-Control的緩存管理更有效，安全一些。

讀取緩存數(shù)據(jù)條件：上次緩存時間（客戶端的）+max-age < 當(dāng)前時間（客戶端的）

Cache-Control值可以是public、private、no-cache、no- store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age

各個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指示對于單個用戶的整個或部分響應(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)前用戶的部分響應(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，該選項并不是說可以設(shè)置”不緩存“，而是需要和服務(wù)器確認(rèn)
no-store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間（以秒為單位）的響應(yīng)。上次緩存時間（客戶端的）+max-age（64200s）<客戶端當(dāng)前時間
min-fresh指示客戶機(jī)可以接收響應(yīng)時間小于當(dāng)前時間加上指定時間的響應(yīng)。
max-stale指示客戶機(jī)可以接收超出超時期間的響應(yīng)消息。如果指定max-stale消息的值，那么客戶機(jī)可以接收超出超時期指定值之內(nèi)的響應(yīng)消息。

注意：這兩個header可以只啟用一個，也可以同時啟用，當(dāng)response header中，Expires和Cache-Control同時存在時，Cache-Control優(yōu)先級高于Expires：

3）Last-Modified/If-Modified-Since：Last-Modified/If-Modified-Since要配合Cache-Control使用。

Last-Modified：標(biāo)示這個響應(yīng)資源的最后修改時間。web服務(wù)器在響應(yīng)請求時，告訴瀏覽器資源的最后修改時間。
If-Modified-Since：當(dāng)資源過期時（強(qiáng)緩存失效），發(fā)現(xiàn)資源具有Last-Modified聲明，則再次向web服務(wù)器請求時帶上頭 If-Modified-Since，表示請求時間。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間進(jìn)行比對。若最后修改時間較新，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。
缺點(diǎn)：

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)注文件的修改時間（無法及時更新文件）

如果某些文件會被定期生成，當(dāng)有時內(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)確獲取文件修改時間，或者與代理服務(wù)器時間不一致等情形（無法使用緩存）。

HTTP1.1中Etag解決了上述問題。

4）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，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），大小（Size）和最后修改時間（MTime）進(jìn)行Hash后得到的。
If-None-Match：當(dāng)資源過期時（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。
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，服務(wù)器會優(yōu)先驗(yàn)證ETag。
Etag

2 瀏覽器請求流程圖
瀏覽器第一次請求流程圖

瀏覽器再次請求時

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)，引用文章瀏覽器 HTTP 協(xié)議緩存機(jī)制詳解的結(jié)論

CDN緩存屬于Cache服務(wù)器的一種。
CDN的全稱是Content Delivery Network，即內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。其目的是通過在現(xiàn)有的Internet中增加一層新的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，將網(wǎng)站的內(nèi)容發(fā)布到最接近用戶的網(wǎng)絡(luò)"邊緣"，使用戶可 以就近取得所需的內(nèi)容，解決Internet網(wǎng)絡(luò)擁塞狀況，提高用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度。從技術(shù)上全面解決由于網(wǎng)絡(luò)帶寬小、用戶訪問量大、網(wǎng)點(diǎn)分布不均等 原因，解決用戶訪問網(wǎng)站的響應(yīng)速度慢的根本原因。

　　通過上圖，我們可以了解到，使用了CDN緩存后的網(wǎng)站的訪問過程為：
　　1)、用戶向?yàn)g覽器提供要訪問的域名；
　　2)、瀏覽器調(diào)用域名解析庫對域名進(jìn)行解析，由于CDN對域名解析過程進(jìn)行了調(diào)整，所以解析函數(shù)庫一般得到的是該域名對應(yīng)的CNAME記錄，為了得到實(shí)際IP地址，瀏覽器需要再次對獲得的CNAME域名進(jìn)行解析以得到實(shí)際的IP地址；在此過程中，使用的全局負(fù)載均衡DNS解析，如根據(jù)地理位置信 息解析對應(yīng)的IP地址，使得用戶能就近訪問。
　　3)、此次解析得到CDN緩存服務(wù)器的IP地址，瀏覽器在得到實(shí)際的IP地址以后，向緩存服務(wù)器發(fā)出訪問請求；
　　4)、若請求文件并未修改，返回304（充當(dāng)服務(wù)器的角色）。若當(dāng)前文件已過期，則緩存服務(wù)器根據(jù)瀏覽器提供的要訪問的域名，通過Cache內(nèi)部專用DNS解析得到此域名的實(shí)際IP地址，再由緩存服務(wù)器向此實(shí)際IP地址提交訪問請求；
　　5)、緩存服務(wù)器從實(shí)際IP地址得得到內(nèi)容以后，一方面在本地進(jìn)行保存，以備以后使用，二方面把獲取的數(shù)據(jù)返回給客戶端，完成數(shù)據(jù)服務(wù)過程；
　　6)、客戶端得到由緩存服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)以后顯示出來并完成整個瀏覽的數(shù)據(jù)請求過程。

參考文章：
1 瀏覽器 HTTP 協(xié)議緩存機(jī)制詳解
2 CDN的實(shí)現(xiàn)原理
3 寫給后端程序員的HTTP緩存原理介紹