浏览器缓存和HTTP缓存协商

      简单来说,浏览器缓存就是把一个已经请求过的Web资源(如html页面,图片,js,数据等)拷贝一份副本储存在浏览器中。缓存会根据进来的请求保存输出内容的副本。当下一个请求来到的时候,如果是相同的URL,缓存会根据缓存机制决定是直接使用副本响应访问请求,还是向源服务器再次发送请求。比较常见的就是浏览器会缓存访问过网站的网页,当再次访问这个URL地址的时候,如果网页没有更新,就不会再次下载网页,而是直接使用本地缓存的网页。只有当网站明确标识资源已经更新,浏览器才会再次下载网页。

为什么使用缓存:

(1)减少网络带宽消耗

  无论对于网站运营者或者用户,带宽都代表着金钱,过多的带宽消耗,只会便宜了网络运营商。当Web缓存副本被使用时,只会产生极小的网络流量,可以有效的降低运营成本。

(2)降低服务器压力

  给网络资源设定有效期之后,用户可以重复使用本地的缓存,减少对源服务器的请求,间接降低服务器的压力。同时,搜索引擎的爬虫机器人也能根据过期机制降低爬取的频率,也能有效降低服务器的压力。

(3)减少网络延迟,加快页面打开速度

  带宽对于个人网站运营者来说是十分重要,而对于大型的互联网公司来说,可能有时因为钱多而真的不在乎。那Web缓存还有作用吗?答案是肯定的,对于最终用户,缓存的使用能够明显加快页面打开速度,达到更好的体验。

浏览器端的缓存规则:

  对于浏览器端的缓存来讲,这些规则是在HTTP协议头和HTML页面的Meta标签中定义的。他们分别从新鲜度校验值两个维度来规定浏览器是否可以直接使用缓存中的副本,还是需要去源服务器获取更新的版本。

  新鲜度(过期机制):也就是缓存副本有效期。一个缓存副本必须满足以下条件,浏览器会认为它是有效的,足够新的:

    1. 含有完整的过期时间控制头信息(HTTP协议报头),并且仍在有效期内;

    2. 浏览器已经使用过这个缓存副本,并且在一个会话中已经检查过新鲜度;

  满足以上两个情况的一种,浏览器会直接从缓存中获取副本并渲染。

  校验值(验证机制):服务器返回资源的时候有时在控制头信息带上这个资源的实体标签Etag(Entity Tag),它可以用来作为浏览器再次请求过程的校验标识。如过发现校验标识不匹配,说明资源已经被修改或过期,浏览器需求重新获取资源内容。

浏览器端缓存控制机制:

浏览器第一次请求:


浏览器第二次请求:


    浏览器缓存机制,其实主要就是HTTP协议定义的缓存机制(如: Expires; Cache-control等)。但是也有非HTTP协议定义的缓存机制,如使用HTMLMeta 标签,Web开发者可以在HTML页面的<head>节点中加入<meta>标签,代码如下:

<META HTTP-EQUIV="Pragma" CONTENT="no-cache">
上述代码的作用是告诉浏览器当前页面不被缓存,每次访问都需要去服务器拉取。使用上很简单,但只有IE浏览器可以支持,而且所有缓存代理服务器都不支持,因为代理不解析HTML内容本身。

下面介绍HTTP协定定义的缓存机制:


可以明显的看到上面介绍的几个字段。
    1、Cache-Control:max-age=2592000:缓存内容将在2592000秒后失效(30天)。
    2、ETag:"58d48c15-f7b":页面编号
    3、Expires:Wed, 12 Jul 2017 05:42:41 GMT:缓存内容将在2017年7月12日后过时。
    4、Last-Modified:Fri, 24 Mar 2017 03:01:41 GMT:服务端资源最后修改时间。

Expires是Web服务器响应消息头字段,在响应http请求时告诉浏览器在过期时间前浏览器可以直接从浏览器缓存取数据,而无需再次请求。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。

Cache-control策略(重点关注):
Cache-Control与Expires的作用一致,都是指明当前资源的有效期,控制浏览器是否直接从浏览器缓存取数据还是重新发请求到服务器取数据。只不过Cache-Control选择更多,设置更细致,如果同时设置的话,其优先级高于Expires

http协议头Cache-Control    :

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

各个消息中的指令含义如下:

1.  Public指示响应可被任何缓存区缓存。

2.  Private指示对于单个用户的整个或部分响应消息,不能被共享缓存处理。这允许服务器仅仅描述当用户的部分响应消息,

此响应消息对于其他用户的请求无效。

3.  no-cache指示请求或响应消息不能缓存

4.  no-store用于防止重要的信息被无意的发布。在请求消息中发送将使得请求和响应消息都不使用缓存。

5.  max-age指示客户机可以接收生存期不大于指定时间(以秒为单位)的响应。

6.  min-fresh指示客户机可以接收响应时间小于当前时间加上指定时间的响应。

7.  max-stale指示客户机可以接收超出超时期间的响应消息。如果指定max-stale消息的值,

那么客户机可以接收超出超时期指定值之内的响应消息。

Last-Modified/If-Modified-Since

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

Last-Modified:标示这个响应资源的最后修改时间。web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:当资源过期时(使用Cache-Control标识的max-age),发现资源具有Last-Modified声明,则再次向web服务器请求时带上头 If-Modified-Since,表示请求时间。web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。若最后修改时间较新,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容(写在响应消息包体内),HTTP 200;若最后修改时间较旧,说明资源无新修改,则响应HTTP 304 (无需包体,节省浏览),告知浏览器继续使用所保存的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(生成规则由服务器觉得)。Apache中,ETag的值,默认是对文件的索引节(INode),大小(Size)和最后修改时间(MTime)进行Hash后得到的

If-None-Match:当资源过期时(使用Cache-Control标识的max-age),发现资源具有Etage声明,则再次向web服务器请求时带上头If-None-Match (Etag的值)web服务器收到请求后发现有头If-None-Match 则与被请求资源的相应校验串进行比对,决定返回200或304

既生Last-Modified何生Etag

你可能会觉得使用Last-Modified已经足以让浏览器知道本地的缓存副本是否足够新,为什么还需要Etag(实体标识)呢?HTTP1.1中Etag的出现主要是为了解决几个Last-Modified比较难解决的问题:

1.Last-Modified标注的最后修改只能精确到秒级,如果某些文件在1秒钟以内,被修改多次的话,它将不能准确标注文件的修改时间

2.如果某些文件会被定期生成,当有时内容并没有任何变化,但Last-Modified却改变了,导致文件没法使用缓存

3.有可能存在服务器没有准确获取文件修改时间,或者与代理服务器时间不一致等情形

Etag是服务器自动生成或者由开发者生成的对应资源在服务器端的唯一标识符,能够更加准确的控制缓存。Last-Modified与ETag是可以一起使用的,服务器会优先验证ETag,一致的情况下,才会继续比对Last-Modified,最后才决定是否返回304

用户行为与缓存

浏览器缓存行为还有用户的行为有关!!!

用户操作

Expires/Cache-Control

Last-Modified/Etag

地址栏回车

有效

有效

页面链接跳转

有效

有效

新开窗口

有效

有效

前进、后退

有效

有效

F5刷新

无效

有效

Ctrl+F5刷新

无效

无效

(补充)使用:

我们可以在响应报文输出时指定头部   Expires:具体时间、或  Cache-Control:max-age=10  或  Etag  或  Last-modified 的方式去使浏览器缓存生效。

当浏览器发现响应报文有Expires或Cache-Control,即启用本地缓存;当发现有 Etag  或  Last-modified,则下次发送请求给服务器时,会带上对应的if-modified-Since 或 If-none-match首部去询问。

nginx的话,如果指定Expires指令,则它会在响应报文中添加Expires和Cache-Control:max-age。nginx默认给静态文件的响应会加上 Last-modified 首部,旧版的nginx不自动带上Etag,nginx认为使用Last-modified已经足够了,我也认为nginx在实际使用中意义差别不大。

上述为浏览器缓存流程

  1. 强制缓存:用户发送的请求,直接从客户端缓存中获取,不发送请求到服务器,不与服务器发生交互行为。

    • Expires字段
    • Cache-Control字段
  2. 对比缓存:用户发送的请求,发送到服务器后,由服务器判定是否从缓存中获取资源。

    • Last-Modefied字段
    • Etag标识
  3. 浏览器行为引起的缓存变化

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转载自blog.csdn.net/chjunjun/article/details/80723766
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