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深入剖析瀏覽器緩存策略

Cympros / 881人閱讀

摘要:瀏覽器緩存只存在于每個多帶帶的客戶端,因此它是私有緩存。表示該資源既能被瀏覽器緩存,也能被任何中間人比如代理服務器等緩存。普通刷新會啟用協(xié)商緩存,忽略強緩存。只有在地址欄或收藏夾輸入網(wǎng)址通過鏈接引用資源等情況下,瀏覽器才會啟用強緩存。

前言

在訪問一個網(wǎng)頁時,客戶端會從服務器下載所需的資源。但是有些資源很少發(fā)生變動,例如 HTML、JS、CSS、圖片、字體文件等。如果每次加載頁面都從源服務器下載這些資源,不僅會增加獲取資源的時間,也會給服務器帶來一定壓力。因此,重用已獲取的資源十分重要。將請求的資源緩存下來,下次請求同一資源時,直接使用存儲的副本,而不會再去源服務器下載。這就是我們常說的緩存技術(shù)。

緩存的種類很多:瀏覽器緩存、網(wǎng)關(guān)緩存、CDN 緩存、代理服務器緩存等。這些緩存大致可以歸為兩類:共享緩存和私有緩存。共享緩存能夠被多個用戶使用,而私有緩存只能用于單個用戶。瀏覽器緩存只存在于每個多帶帶的客戶端,因此它是私有緩存。

本文主要介紹私有(瀏覽器)緩存。你將學習:

瀏覽器緩存的分類

如何啟用和禁止緩存

緩存存儲的位置

如何設(shè)置緩存的過期時間

緩存過期之后會發(fā)生什么

如何為自己的應用制定合適的緩存策略

調(diào)試

如何判斷網(wǎng)站是否啟用了緩存

如何禁用瀏覽器緩存

緩存存儲 啟用緩存

Cache-Control

瀏覽器會根據(jù) HTTP Response Headers 中的一些字段來決定是否要緩存該資源。通過設(shè)置 Response Headers 中的?Cache-Control?和?Expires?可以啟用緩存,這樣資源就會被緩存到客戶端。

Cache-Control?可以設(shè)置?private?、publicmax-age?、?no-cache?來啟用緩存。

Cache-Control: private/public
Cache-Control: max-age=300
Cache-Control: no-cache

private?:表示該資源只能被瀏覽器緩存。

public?:表示該資源既能被瀏覽器緩存,也能被任何中間人(比如代理服務器、CDN 等)緩存。

max-age?:表示該資源能夠被緩存的最大時間。如果設(shè)置 max-age=0?,該資源仍然會被瀏覽器緩存,只不過立刻就過期了。

no-cache?:該資源會被緩存,但是立刻就過期了,因此需要先和服務器確認資源是否發(fā)生變化,只有當資源沒有變化時,該緩存才會被使用,否則需要從服務器下載。相當于?max-age=0?。

Expires

Expires?標識了緩存的具體過期時間,來控制資源何時過期。通過設(shè)置?Expires?可以啟用緩存。不過需要注意 Expires 的值是格林威治時間(Greenwich Mean Time, GMT),不是本地時間。

Expires: Fri, 08 Mar 2029 08:05:59 GMT
Expires: 0 // Expires: 0 仍然會啟用緩存,只不過緩存立刻過期。

優(yōu)先級

既然 Cache-Control 和 Expires 都能夠啟用緩存,那么問題來了,如果同時設(shè)置?Cache-Control: max-age=600?和?Expires: 0?,那么瀏覽器應該如何緩存該資源呢?答案是只有?Cache-Control: max-age=600?生效。因為 Cache-Control 的優(yōu)先級高于?Expires,如果同時設(shè)置了 Cache-Control 和 Expires,以 Cache-Control 為準。

瀏覽器的默認行為

設(shè)置 Cache-Control 之后,可以看到瀏覽器確實啟用了緩存(from disk cache)。如下所示:

Cache-Control:max-age=604800, must-revalidate, public

但是我發(fā)現(xiàn),即使 Response Header 中沒有設(shè)置 Cache-Control 和 Expires,瀏覽器仍然會緩存某些資源。這是為什么呢?

原來當 Response Header 中有 Last-Modified 但是沒有 Cache-Control 和 Expires 時,瀏覽器會用一套自己的算法來決定這個資源會被緩存多長時間。這是瀏覽器為了提升性能進行的優(yōu)化,每個瀏覽器的行為可能不一致,有些瀏覽器上甚至沒有這樣的優(yōu)化。因此,如果要啟用緩存,還是應該自己設(shè)置合適的 Cache-Control 和 Expires,不要依賴瀏覽器自身的緩存算法。當然,如果在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)本應該更新的文件沒有更新,也別忘了看看是否被瀏覽器緩存了。

禁止緩存

給?Cache-Control?設(shè)置?no-store?會禁止瀏覽器和中間人緩存該資源。在處理包含個人隱私數(shù)據(jù)或銀行業(yè)務數(shù)據(jù)的資源時很有用。

Cache-Control: no-store

緩存目標對象

一般來說,瀏覽器緩存只能存儲?GET?響應,例如 HTML、JS、CSS、圖片等靜態(tài)資源。因為這些資源不經(jīng)常發(fā)生變化,所以緩存可以幫助提升獲取資源的速度。但是像一些 POST/DELETE 請求,這些請求基本上每一次都不一樣,因此也沒有什么緩存的價值。

緩存位置

瀏覽器可以在內(nèi)存、硬盤中開辟一個空間用以保存請求資源的副本。我們經(jīng)常在 Dev Tools 里面看到?Memory Cache(內(nèi)存緩存)和 Disk Cache(硬盤緩存),指的就是緩存所在的位置。請求一個資源時,會按照優(yōu)先級(Service Worker ->?Memory Cache -> Disk Cache ->?Push Cache)依次查找緩存,如果命中則使用緩存,否則發(fā)起網(wǎng)絡(luò)請求。這里只介紹常用的 Memory Cache 和 Disk Cache。

200 from Memory Cache

表示不訪問服務器,直接從內(nèi)存中讀取緩存。因為緩存的資源保存在內(nèi)存中,所以讀取速度較快,但是關(guān)閉進程之后,緩存的資源也會隨之銷毀。一般來說,系統(tǒng)不會給內(nèi)存分配較大的容量,因此內(nèi)存緩存一般用于存儲小文件。同時,內(nèi)存緩存在有時效性要求的場景下也很有用(比如瀏覽器的隱私模式)。

200 from Disk Cache

表示不訪問服務器,直接從硬盤中讀取緩存。與內(nèi)存相比,硬盤的讀取速度較慢,但是硬盤緩存持續(xù)的時間更長,關(guān)閉進程之后,緩存的資源仍然存在。由于硬盤的容量較大,因此一般用于存儲大文件。

總的來說就是:

內(nèi)存緩存:讀取快、持續(xù)時間短、容量小

硬盤緩存:讀取慢、持續(xù)時間長、容量大

緩存分類

瀏覽器緩存一般分為兩類:強緩存(也稱本地緩存)和協(xié)商緩存(也稱弱緩存)。判定過程如下:

瀏覽器發(fā)送請求前,會先去緩存里面查看是否命中強緩存,如果命中,則直接從緩存中讀取資源,不會發(fā)送請求到服務器。否則,進入下一步。

當強緩存沒有命中時,瀏覽器一定會向服務器發(fā)起請求。服務器會根據(jù) Request Header 中的一些字段來判斷是否命中協(xié)商緩存。如果命中,服務器會返回響應,但是不會攜帶任何響應實體,只是告訴瀏覽器可以直接從緩存中獲取這個資源。否則,進入下一步。

如果前兩步都沒有命中,則直接從服務器加載資源。

強緩存和協(xié)商緩存的共同點在于,如果命中,都是從客戶端緩存中加載資源,而不是從服務器加載資源。而不同點在于,強緩存不發(fā)送請求到服務器,而協(xié)商緩存會發(fā)送請求到服務器以驗證資源是否過期。普通刷新會啟用協(xié)商緩存,忽略強緩存。只有在地址欄或收藏夾輸入網(wǎng)址、通過鏈接引用資源等情況下,瀏覽器才會啟用強緩存。

緩存過期策略

當緩存過期之后,瀏覽器會向服務器發(fā)起 HTTP 請求,以確定資源是否發(fā)生了變化。如果資源未改變,那么瀏覽器會繼續(xù)使用本地的緩存資源;如果該資源已經(jīng)發(fā)生變化了,那么瀏覽器會刪除舊的緩存資源,并將新的資源緩存到本地。

過期時間

Http Response Header 里面的?Cache-Control: max-age=xxx?和 Expires?都可以設(shè)置緩存的過期時間,但是它們有一些區(qū)別:

Expires?:標識該資源過期的時間點,它是一個絕對值,即在這個時間點之后,緩存的資源過期。
max-age?:標識該資源能夠被緩存的最大的時間。它是一個相對值,相對于第一次請求該文檔時服務器記錄的「請求發(fā)起時間」。

雖然 Cache-Control?是 HTTP 1.1 提出來的新特性,但并不是說 max-age 優(yōu)于 Expires。它們都有各自的使用場景,我們應該根據(jù)業(yè)務需求去決定使用哪一個。比如當某個資源需要在特定的時間點過期時應該使用 Expires?。如果只是為了開啟緩存,使用 max-age?可能會更好些,因為 Cache-Control?的優(yōu)先級高于 Expires。

針對應用中幾乎不會改變的文件,通常可以設(shè)置一個較長的過期時間,以保證緩存的有效。例如圖片、CSS、JS 等靜態(tài)資源。

緩存驗證

上一小節(jié)已經(jīng)提到,當瀏覽器請求一個資源時,如果發(fā)現(xiàn)緩存中有該資源,但是已經(jīng)過期了,那么瀏覽器就會向服務器發(fā)起 HTTP 請求,以驗證緩存的資源是否發(fā)生變化。

緩存驗證時機

什么時候會進行緩存驗證?

刷新頁面。一般來說,為了確保用戶獲取到最新的數(shù)據(jù),在刷新頁面時大部分瀏覽器都不會再使用緩存中的數(shù)據(jù),而是發(fā)起一個請求去服務器驗證。

Response Header 中設(shè)置了 Cache-control: must-revalidate。當緩存的資源過期之后,必須到源服務器去驗證,只有確認該資源沒有過期,才能繼續(xù)使用緩存。

緩存驗證器

服務器是怎么判斷資源改變與否的呢?服務端在返回響應內(nèi)容的同時,還會在?Response Header 中設(shè)置一些驗證標識,當緩存的資源過期之后,瀏覽器就會攜帶驗證標識向服務器發(fā)起請求,服務器通過對比這些標識,就能知道緩存的資源是否發(fā)生了改變。

Header 中的驗證標識字段主要有兩組:Etag?和?If-None-Match?、Last-Modified?和?If-Modified-Since?。其中,形如?If-xxx?這樣的請求首部字段,可以稱之為條件請求。比如只在滿足某個條件的情況下返回或上傳文件,這樣可以節(jié)省帶寬。

?

Last-Modified

Last-Modified 就是一個驗證器。服務器在將資源返回給客戶端的同時,會將資源的最后修改時間?Last-Modified?加在 Response Header 中一起返回。瀏覽器會為資源標記上該信息,當緩存過期之后,瀏覽器會把該信息設(shè)置到?Request Header?中的 If-Modified-Since?中向服務器發(fā)起請求。

如果?If-Modified-Since 中的值和服務器上該資源最終的修改時間一致,就說明該資源沒有被修改過,服務器會直接返回 304 狀態(tài)碼,無響應實體,這樣就可以節(jié)省傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。如果不一致,服務器會返回 200 狀態(tài)碼,同時和第一次 HTTP 請求一樣,返回響應實體和驗證器。

Last-Modified:Fri, 04 Jan 2019 14:00:21 GMT

Etag

服務器會通過某種算法,為資源計算出一個唯一標識符,在把響應返回給客戶端的時候,會在 Response Header 中加上 Etag: 唯一標識符?一起返回給客戶端。

Etag:"952d03d8561454120b550f0a5679a172c4822ce8"

客戶端會將 Etag 保存下來,后續(xù)請求時會將 Etag 作為 Request Header 中?If-None-Match?的值發(fā)給服務器。通過比對客戶端發(fā)過來的 Etag 和服務器上保存的 Etag 是否一致,就能夠知道資源是否發(fā)生了變化。如果資源沒有發(fā)生變化,返回 304,客戶端繼續(xù)使用緩存。如果資源已經(jīng)修改,則返回 200。

制定緩存策略

緩存真的可以說讓我們又愛又恨。在開發(fā)時,我們經(jīng)常遇到這樣的問題:明明已經(jīng)修改了這個文件,為什么沒有生效?好吧,文件被緩存了。。。但是在上線時,我們又希望文件盡可能地被瀏覽器緩存,來提高性能。因此為自己的應用制定合適的緩存策略非常重要。

為靜態(tài)資源設(shè)置較長緩存時間。

有些資源很長時間都不會改變,比如一些三方庫,圖片,字體文件等。可以為它們設(shè)置一個很長的過期時間,例如設(shè)定「一年」。

通過給文件名的唯一標識來確保文件修改生效。

有些時候為了解決 bug,我們可能會修改一些文件,比如應用的 CSS、JS 等。如果這些文件已經(jīng)被緩存,那么除非用戶強制刷新頁面,否則用戶只有在緩存過期之后才有可能獲取新的文件。如何讓瀏覽器不使用緩存,而是重新下載新的文件呢?有一個辦法就是給文件名加上唯一標識,比如?Hash 或版本信息。當文件修改之后,這個唯一標識也會隨之改變。瀏覽器發(fā)現(xiàn)文件改變之后,就不會使用緩存了。

明確是否有資源不能被緩存。

比如一些敏感數(shù)據(jù),如果不應該被瀏覽器緩存,需要在 Response Header 中設(shè)置 Cache-Control: no-store。

調(diào)試

如何知道請求的資源是否被緩存了?打開 Chrome 的開發(fā)者工具,我們可以看到 Size 這一欄下面,如果顯示文件真實的大小,則說明該文件未被緩存。如果顯示 from xxx cache,則說明該請求使用的是已被緩存的文件。如下:

調(diào)試時,如果想禁用瀏覽器緩存,可以在開發(fā)者工具上勾選 Disabel cache。

最后

最后,大家可以通過下面這張圖再回顧一下我們剛剛講過的內(nèi)容。

參考

HTTP 緩存

奇怪的緩存策略

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