從未如此簡單：5分鐘搞懂 HTTP 緩存機制
什么是 HTTP 緩存
HTTP 緩存可以說是HTTP性能優化中簡單高效的一種優化方式了，緩存是一種保存資源副本并在下次請求時直接使用該副本的技術，當 web 緩存發現請求的資源已經被存儲，它會攔截請求，返回該資源的拷貝，而不會去源服務器重新下載。
一個優秀的緩存策略可以縮短網頁請求資源的距離，減少延遲，節省網絡流量，并且由于緩存文件可以重復利用，降低網絡負荷，提高客戶端響應。
所以，學會利用 HTTP 緩存是很有必要的。
在此，我會向大家系統的介紹HTTP緩存機制，期望對各位正確的理解HTTP緩存有所幫助。
緩存策略
在闡述HTTP不同緩存策略之前，我們需要知道用戶刷新/訪問行為 的手段分成三類：
- 在URI輸入欄中輸入然后回車/通過書簽訪問
- F5/點擊工具欄中的刷新按鈕/右鍵菜單重新加載
- Ctl+F5 （完全不使用HTTP緩存）
不同的刷新手段，會導致瀏覽器使用不同的緩存策略，我們下面會分析到
HTTP 緩存主要是通過請求和響應報文頭中的對應 Header 信息，來控制緩存的策略。
響應頭中相關字段為Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag。
HTTP緩存的類型很多，根據是否需要重新向服務器發起請求來分類包括兩種：強制緩存和對比緩存
假設瀏覽器有一個緩存數據庫用于本地緩存，先看看瀏覽器請求資源的情況：
強制緩存
在瀏覽器已經緩存數據的情況下，使用強制緩存去請求數據的流程是這樣的：
從流程圖可以看到，強制緩存，在緩存數據未失效的情況下，可以直接使用緩存數據，不需要再請求服務器，那么瀏覽器是如何判斷緩存數據是否失效呢？
對于強制緩存來說，響應header中會有兩個字段來標明失效規則（Expires/Cache-Control）：
- Expires：
Expires 是 HTTP1.0 的產物了，現在默認瀏覽器均默認使用 HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。但是很多網站還是對它做了兼容。它的值為服務端返回的到期時間，即下一次請求時，請求時間小于服務端返回的到期時間，直接使用緩存數據。
但有一個問題是到期時間是由服務端生成的，如果客戶端時間跟服務器時間不一致，這就會導致緩存命中的誤差。
在 HTTP 1.1 的版本，Expires 被 Cache-Control 替代。
- Cache-Control：
Cache-Control 是最重要的規則。常見的取值有 private、public、no-cache、max-age，no-store，默認為 private。
1) max-age：用來設置資源（representations）可以被緩存多長時間，單位為秒；
2) s-maxage：和 max-age 是一樣的，不過它只針對代理服務器緩存而言；
3) public：指示響應可被任何緩存區緩存；
4) private：只能針對個人用戶，而不能被代理服務器緩存；
5) no-cache：強制客戶端直接向服務器發送請求,也就是說每次請求都必須向服務器發送。服務器接收到請求，然后判斷資源是否變更，是則返回新內容，否則返回304，未變更。這個很容易讓人產生誤解，使人誤以為是響應不被緩存。實際上Cache-Control: no-cache是會被緩存的，只不過每次在向客戶端（瀏覽器）提供響應數據時，緩存都要向服務器評估緩存響應的有效性。
6) no-store：禁止一切緩存（這個才是響應不被緩存的意思）。
舉個例子，比如一個資源響應頭是：
- cache-control: public, max-age= 31536000
那么這個資源會被緩存31536000秒（365天），在365天內再次請求這條數據，都會直接獲取緩存數據庫中的數據，直接使用。
那么我們試試再次訪問資源，會有以下的響應：
可以看到HTTP狀態碼是200，Size這個字段顯示：disk cache，說明瀏覽器確實走了強制緩存，沒有再跟瀏覽器交互。
我們上面說了，不同的訪問/刷新手段，會使瀏覽器使用不同的緩存策略，要讓瀏覽器走強制緩存對請求方式有一個要求: 在URI輸入欄中輸入然后回車/通過書簽訪問。
對比緩存
在瀏覽器已經緩存數據的情況下，使用對比緩存去請求數據的流程是這樣的。
有同學可能會問，基于對比緩存的流程下，不管是否使用緩存，都需要向服務器發送請求，那么還用緩存干什么？
這個問題，我們現在來探討一下。
對比緩存，顧名思義，需要進行比較判斷是否可以使用緩存。
瀏覽器第一次請求數據時，服務器會將緩存標識與數據一起返回給瀏覽器，瀏覽器將二者備份至緩存數據庫中。
當瀏覽器再次請求數據時，瀏覽器將備份的緩存標識發送給服務器，服務器根據緩存標識進行判斷，判斷成功后，返回304狀態碼，通知客戶端比較成功，可以使用緩存數據。
舉個例子，第一次訪問：
第二次訪問：
對于對比緩存來說，響應 header 中會有兩個字段來標明規則
- Last-Modified / If-Modified-Since
服務器響應請求時，會告訴瀏覽器一個告訴瀏覽器資源的最后修改時間：Last-Modified，瀏覽器之后再請求的時候，會帶上一個頭：If-Modified-Since，這個值就是服務器上一次給的 Last-Modified 的時間，服務器會比對資源當前最后的修改時間，如果大于If-Modified-Since，則說明資源修改過了，瀏覽器不能再使用緩存，否則瀏覽器可以繼續使用緩存，并返回304狀態碼。
- Etag / If-None-Match（優先級高于Last-Modified / If-Modified-Since）
服務器響應請求時，通過Etag頭部告訴瀏覽器當前資源在服務器的唯一標識（生成規則由服務器決定），瀏覽器再次請求時，就會帶上一個頭If-None-Match，這個值就是服務器上一次給的Etag的值，服務器比對一下資源當前的Etag是否跟If-None-Match一致，不一致則說明資源修改過了，瀏覽器不能再使用緩存，否則瀏覽器可以繼續使用緩存，并返回304狀態碼。
看個例子：第一次請求，服務器的響應頭包含了：
第二次請求，瀏覽器的請求頭
總結
我們再看一下HTTP緩存的一個總概流程圖：
- HTTP緩存主要分強制緩存和對比緩存
- 強制緩存的 HTTP 相關頭部 Cache-Control，Exipres（HTTP1.0），瀏覽器直接讀本地緩存，不會再跟服務器端交互，狀態碼 200。
- 對比緩存的 HTTP 相關頭部 Last-Modified / If-Modified-Since， Etag / If-None-Match (優先級比Last-Modified / If-Modified-Since高)，每次請求需要讓服務器判斷一下資源是否更新過，從而決定瀏覽器是否使用緩存，如果是，則返回304，否則重新完整響應。
