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学会这篇就够了,彻底弄懂前端缓存了

分类

前端缓存分为强缓存和协商缓存两种。

强缓存

强缓存主要使用Expires、Cache-Control 两个头字段,两者同时存在Cache-Control 优先级更高。当命中强缓存的时候,客户端不会再求,直接从缓存中读取内容,并返回HTTP状态码200。

  • Expires

响应头,代表该资源的过期时间。是一个GMT 格式的标准时间。

当客户端请求服务器的时候,服务器会返回资源的同时还会带上响应头Expires,表示资源的过期具体时间,如果客户端在过期时间之前再次获取该资源,就不需要再请求我服务器了,可以直接在缓存里面拿。

使用Expires强缓存优点:

  • 在过期时间以内,为用户省了很多流量。
  • 减少了服务器重复读取磁盘文件的压力。

使用Expires强缓存缺点

  • 缓存过期以后,服务器不管文件有没有变化会再次请求服务器。
  • 缓存过期时间是一个具体的时间,这个时间依赖于客户端的时间,如果时间不准确或者被改动缓存也会随之受到影响。
  • Cache-Control

 请求/响应头,缓存控制字段,精确控制缓存策略。

为了让强缓存更精确,HTTP1.1增加了Cache-Control字段。Cache-Control既能出现在请求头又能出现在响应头,其不同的值代表不同的意思,下面我们具体分析一下。

Cache-Control 服务端参数:

  • max-age: 在多少秒内有效,是一个相对时间,这样比Expires具体的时间就更精确了。
  • s-maxage: 就是用于表示 cache 服务器上(比如 cache CDN,缓存代理服务器)的缓存的有效时间的,并只对 public 缓存有效。
  • no-cache:不使用本地强缓存。需要使用缓存协商。
  • no-store:直接禁止浏览器缓存数据,每次用户请求该资源,都会向服务器发送一个请求,每次都会下载完整的资源。
  • public:可以被所有的用户缓存,包括终端用户和中间代理服务器。
  • private:只能被终端用户的浏览器缓存,不允许中间缓存代理进行缓存,默认的。

Cache-Control 客户端参数:

  • max-stale: 5 表示客户端到代理服务器上拿缓存的时候,即使代理缓存过期了也不要紧,只要过期时间在 5 秒之内,还是可以从代理中获取的。
  • min-fresh: 5 表示代理缓存需要一定的新鲜度,不要等到缓存刚好到期再拿,一定要在到期前 5 秒之前的时间拿,否则拿不到。
  • only-if-cached 这个字段加上后表示客户端只会接受代理缓存,而不会接受源服务器的响应。如果代理缓存无效,则直接返回 504(Gateway Timeout)。

协商缓存

协商缓存主要有四个头字段,它们两两组合配合使用,If-Modified-Since 和 Last-Modified一组,Etag 和 If-None-Match一组,当同时存在的时候会以Etag 和 If-None-Match为主。当命中协商缓存的时候,服务器会返回HTTP状态码304,让客户端直接从本地缓存里面读取文件。

  • If-Modified-Since

 请求头,资源最近修改时间,由浏览器告诉服务器。其实就是第一次访问服务端返回的Last-Modified的值。

  • Last-Modified

 响应头,资源最近修改时间,由服务器告诉浏览器。

  • Etag

 响应头,资源标识,由服务器告诉浏览器。

  • If-None-Match

请求头,缓存资源标识,由浏览器告诉服务器。其实就是第一次访问服务端返回的Etag的值。

If-Modified-Since 和 Last-Modified

当客户端第一次请求服务器的时候,服务端会返回一个Last-Modified响应头,该字段是一个标准时间。客户端请求服务器的时候会带上If-Modified-Since请求头字段,该字段的值就是服务器返回的Last-Modified的值。服务器接收到请求后会比较这两个值是否一样,一样就返回304,让客户端从缓存中读取,不一样就会返回新文件给客户端并更新Last-Modified响应头字段的值。

使用If-Modified-Since 和 Last-Modified的优点:

  • 当缓存有效时服务器不会返回文件给客户端,而是直接返回304状态码,让客户端从缓存中获取文件。大大节省了流量和带宽以及服务器的压力。

使用If-Modified-Since 和 Last-Modified的缺点:

  • Last-Modified 过期时间只能精确到秒。如果在同一秒既修改了文件又获取文件,客户端是获取不到最新文件的。

Etag 和 If-None-Match

为了解决文件修改时间只能精确到秒带来的问题,我们引入 Etag 响应头。Etag 是由文件修改时间与文件大小计算而成,只有当文件文件内容或修改时间变了Etag的值才会发生变化。

当客户端第一次请求服务器的时候,服务端会返回一个Etag响应头。客户端请求服务器的时候会带上If-None-Match请求头字段,该字段的值就是服务器返回的Etag的值。服务器接收到请求后会比较这两个值是否一样,一样就返回304,让客户端从缓存中读取,不一样就会返回新文件给客户端并更新Etag响应头字段的值。

使用Etag 和 If-None-Match的优点:

  • 当缓存有效时服务器不会返回文件给客户端,而是直接返回304状态码,让客户端从缓存中获取文件。大大节省了流量和带宽以及服务器的压力。
  • 并且解决了一秒内修改并读取的问题。

扩展

缓存失效问题

引入了缓存固然是好事,能大大提升响应速度以及减轻服务端的压力,但是也会出现一些问题,比如我们明明更新了系统版本,为什么客户端看到的还是老文件。在不同的时代有不同的解决方案。

老方案

老方案通过人工自己修改文件名或者在文件名后带上版本号、时间戳,这样客户端就会当新文件请求并使用,之前的强缓存就算在有效期内也会失效。

<script src="http://randy.js?version=1.1.1> </script>
复制代码

新方案

在现在的构建阶段基本上都不需要人工操作了,都是使用构建工具比如Wbpack、Gulp、Grunt等构建工具自动构建。比如在使用Webpack构建的时候,会根据文件名或文件内容自动计算hash值来给文件命名,当内容或文件名发生改变的时候,构建出来的文件名也一定会不一样,这样也解决了强缓存还在有效期内的问题。

pragma

pragma是旧产物,已经逐步抛弃,有些网站为了向下兼容还保留了这个字段。pragma的值为no-cache时,表示禁用缓存。优先级是 pragma > cache-control > expires。

流程图

有了这张流程图,可以让你们理解的更清楚。

缓存的配置

如果我们使用Nginx作为Web服务器,我们可以如下配置。

location / {
# 其它配置
...
if ($request_uri ~* .*[.](js|css|map|jpg|png|svg|ico)$) {
#非html缓存1个月
add_header Cache-Control "public, max-age=2592000";
}
if ($request_filename ~* ^.*[.](html|htm)$) {
#html文件使用协商缓存
add_header Cache-Control "public, no-cache";
}
}
复制代码

缓存到底存在哪?

很多小伙伴会好奇,这缓存到底存在哪里了呢?别急,我们接着往下讲。

按缓存位置分类我们可以分为memory cache、disk cache、Service Worker三类,我们可以在 Chrome 的开发者工具中,Network -> Size 一列看到一个请求最终的处理方式:如果是大小 (多少 K, 多少 M 等) 就表示是网络请求,否则会列出 from memory cache、from disk cache、from ServiceWorker就表示命中了缓存。

  • memory cache 是内存中的缓存,(与之相对 disk cache 就是硬盘上的缓存)。按照操作系统的常理:先读内存,再读硬盘。

微信截图_20220119110918.png

  • disk cache 也叫 HTTP cache,顾名思义是存储在硬盘上的缓存,因此它是持久存储的,是实际存在于文件系统中的。而且它允许相同的资源在跨会话,甚至跨站点的情况下使用,例如两个站点都使用了同一张图片。

微信截图_20220119110855.png

  • 上述的缓存策略以及缓存/读取/失效的动作都是由浏览器内部判断进行的,我们只能设置响应头的某些字段来告诉浏览器,而不能自己操作。service work给予了我们另外一种更加灵活,可以直接的操作方式。我们可以从 Chrome 的 Application找到Service Workers。这个缓存是永久性的,即关闭 TAB 或者浏览器,下次打开依然还在(而 memory cache 不是)。有两种情况会导致这个缓存中的资源被清除:手动调用 API cache.delete(resource) 或者容量超过限制,被浏览器全部清空。

后记

本文为笔者个人学习笔记,如有谬误,还请告知,万分感谢!如果本文对你有所帮助,还请点个赞~~

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