细说HTTP缓存

为什么要使用缓存 ?

缓存是可以自动保存为常见文档副本的 HTTP 设备,当 web 请求抵达缓存时。如果本地有已缓存了的副本,就可以从本地存储设备上直接提取这个文档,而不用去服务器中提取。

缓存可以帮助我们:

  • 缓解服务器压力,提高了网站性能
  • 加快了网页加载速度,提升了用户的使用体验
  • 减少了冗余的数据传输,帮助网络运营减少了流量

HTTP 缓存处理流程

《细说HTTP缓存》

第一步:接收请求并解析

缓存从网络中读取抵达的请求报文,然后将请求报文解析成片段,将首部的各个部分放入易于操作的数据结构中,这样缓存就更容易处理首部字段并修改它们了

第二步:查找缓存副本

缓存获取 URL,查找本地副本。本地副本存储在内存、本地磁盘等地方,缓存会确认本地缓存中是否有这个对象,查找会有以下两种结果:

第一种结果:未找到可用副本

到达缓存的请求因为没有查找到可用的副本,会将请求转发给原始服务器去获取资源(缓存未命中),并将该资源缓存在本地

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第二种结果:已找到可用副本

到达缓存的请求查找到了可用副本,在向客户端提供该文档之前,HTTP 会对此文档进行新鲜度检测

HTTP 通过缓存将服务器文档的副本保留一段时间,这段时间内(默认一小时或一天)都认为文档是新鲜的,缓存可以在不联系服务器的情况下直接提供向客户提供该文档(缓存命中,200 OK)。

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一旦已缓存副本停留的时间过长,超过了文档的新鲜度限值,就会认为该对象不新鲜,这种情况下缓存会向服务器发送一个再验证请求来进行确认,以便查看文档是否发生了变化,再验证可能的结果如下:

  • 再验证命中

如果内容没有变化,服务器会向客户端发送一个HTTP 304 Not Modified 的响应,缓存知道副本仍然有效了,就会对该缓存文档新鲜度进行更新,然后将缓存文档返回给客户端。

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  • 再验证未命中

如果服务器的内容有变化,就从服务器上重新获取该资源,并更新本地的缓存数据(200 OK)

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  • 对象被删除

如果内容被删除,服务器返回一个404 Not Found,缓存也会将其副本删除掉。

新鲜度检测流程:

  • 浏览器第一次向服务器发起请求:

    服务端在响应头返回协商缓存的头属性:ETag、Last-Modified;

  • 浏览器第二次向服务器发发起请求:

    在请求头中带上与 ETag 对应的 If-Not-Match(值为上次请求时返回响应头的 ETag 值)和与 Last-Modified 对应的 If-Modified-Since。

服务器接收到这两个参数后会作比较,看看资源有没有失效或者有更改。如果返回的是 304 状态码,则表示资源没有任何修改,缓存会标记副本为新鲜并把资源返回给客户端,否则服务器会返回200 状态码,直接返回一份新的资源。

第三步:创建响应

缓存将副本返回给客户端的时候,会将已缓存的服务器响应首部作为响应首部的起点,然后在这基础上对首部进行了修改和扩充,以便于客户端的要求相匹配,而且还会插入新鲜度的值信息(Cache-control、Age、Expires首部)及一个Via首部来说明该请求来自代理缓存。

第四步:发送相应给客户端

响应首部准备完毕后,缓存会将该响应返回给客户端。

HTTP 缓存的分类

HTTP 可分为强缓存协商缓存,两者的本质区别就在于是否要和服务器进行交互,详细如下:

第一类:强缓存

在缓存未失效的情况下,可直接由缓存提供资源给客户端使用(状态码 200),而不用去请求服务端。缓存命中就属于强缓存。

和强缓存有关属性有(优先级由高到低):Pragma、Cache-Control、Expires

  • Pragma

html<meta http-equiv='Pragma' content='no-cache'/>

如果 html 的 meta 标签如果这样的话,它的意思是可以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。这种方法使用上很简单,但只有部分浏览器可以支持,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。

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。这种方法使用上很简单,但只有部分浏览器可以支持,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。

  • Expire

http/1.0 提出,一个表示资源过期时间的 header,描述的是一个绝对时间,由服务器返回,值是用 GMT 格式的字符串表示,如:Expires:Thu, 31 Dec 2016 23:55:55 GMT

读取缓存数据条件:缓存过期时间(服务器的)< 当前时间(客户端的)

缺点:它是服务器返回的一个绝对时间,因此如果客户端和服务端时间不匹配的话,就容易出现误差,因此 http/1.1版本开始使用 Cache-Control 来代替它

  • Cache-Control

它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来判断的,所以想比较 Expire 来说,Cache-Control 更有效更安全一些,它的可选属性如下:

  1. no-cache:不使用强缓存,使用协商缓存
  2. no-store:不适用缓存,每次都是请求新的下载资源
  3. max-age:缓存时长(秒)
  4. public/private:缓存共有或私有
  5. must-revalidate:每次访问需要缓存校验

第二类:协商缓存

已缓存副本停留时间过长,被认为不新鲜的时候,缓存要和服务器进行交互,向服务器发送再验证请求缓存再验证命中(状态码 304)缓存再验证未命中(状态码 200)就属于协商缓存。

和协商缓存有关的属性有(优先级由高到低):ETag/If-Not-Match、Last-Modified/If-Modified-Since:

  • ETag:hash值,能精确的判断资源有没有被修改,可识别一秒内的修改次数
  • Last-Modified:GMT格式的最后修改时间,只要资源有修改,无论内容是否变化都会将资源返回客户端,以时刻作为表示,无法获取一秒内的修改变化

如何设置 HTTP 缓存?

缓存一般情况下都是在服务器上配置的,但是如果我们想在无需 web 服务器的配置文件进行交互的情况下控制缓存,可以通过HTML 的 meta 标签来配置,如下:

html 页面配置缓存

<meta http-equiv='Cache-Control' content='max-age=7200'/>
<meta http-qeuiv='Expires' content='Mon, 20 Aug 2018 23:00:00 GMT'/>

html 页面禁用缓存配置

<meta http-equiv='Pragma' content='no-cache'/>
<meta http-equiv='Cache-Control' content='no-cache'/>
<meta http-equiv='Expires' content='0'/>

以上这些配置方法,web 服务器会为 html 解析 html <meta http-equiv>标签,并将规定首部插入 HTTP 响应中,部首名称从 HTTP-EQUIV 属性中获取,部首值从 CONTENT 属性中获取。

但是支持这个可选特性会增加服务器额外负载,这些值也只是静态的,并且只支持 html,不支持其他文件类型,所以很少有 web 服务器和代理支持此特性。

而且,这种方式的效果也不是很好,大多数软件都会忽略 HTTP-EQUIV 标签,即使支持 HTTP-EQUIV 标签的 html 浏览器使用的 Cache-Control 规则可能也会与拦截代理缓存所用的规则不同,这样会使缓存的过期处理行为发生混乱。

因此,由经过正确配置的服务器发送的 HTTP 首部来交流对文档的缓存控制请求是唯一可靠的办法。

实际应用

我们在项目中,如果很好的应用缓存呢?

一般情况下,我们会对css、js、logo、图片等这些不太经常变动的资源应用缓存,一些设计到业务的比较敏感的文件不适合应用缓存。

资料

🍃 说说web缓存-强缓存、协商缓存

🍃 一文读懂http缓存(超详细)

🍃 《HTTP 权威指南》

    原文作者:西西里___
    原文地址: https://segmentfault.com/a/1190000020438846
    本文转自网络文章,转载此文章仅为分享知识,如有侵权,请联系博主进行删除。
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