HTTP缓存

参考自MDN文档

什么是HTTP缓存

缓存是一种思想。为了加速效率，把经常访问的内容保存下来。之后就不需要经过低效率的渠道获取内容从而提升效率。

缓存术语

  • 缓存有效期（max-age）

    数据是变动的，一旦缓存就要考虑数据的一致性，HTTP的协议制定者也不是傻子，也考虑到了这点，所以缓存是有一个时限的。

  • 新鲜（fresh）

    如果一个缓存在它的时限之内，则是新鲜的

  • 过时（stale）

    如果一个缓存在它的时限之外，则是过时的

  • 共享缓存Public cache

    缓存可能存放在公共网络中，即CDN等公共网络缓存设备可以对请求进行缓存（开发者应避免个人信息的泄露）

  • 私有缓存Private cache

    缓存可以存放在本地，这部分是用户独享。

  • 存储Store respose

    对可缓存的响应报文进行存储（存放不代表一定能复用）

  • 复用Reuse response

    缓存命中，使用缓存

  • 验证Revalidate response

    询问服务器当前持有的缓存是否过期（通常用于协商缓存）

  • 新鲜响应Fresh response

    缓存没有过期，可以使用

  • 过期响应Stale response

    缓存过期了，需要对缓存进行刷新

  • 缓存年龄Age

    响应请求自生成以后过了多长时间（缓存是以响应生成时间开始计算，而不是接受到响应开始计算）

缓存分为2类

  • 本地缓存

    即缓存在本地的缓存，通常是游览器，或者本地的数据库等。

  • 远程缓存

    即缓存在远端的缓存，也称为web缓存，通常是缓存代理设备，CDN等

缓存结构如下

终端的请求会依次经过Local和Remote缓存，其中只要有一个命中，就不会请求源服务器。

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为了之后描述方便，我们称Local Cache为客户端缓存，Web Cache为服务端缓存。

下图我们姑且称为引入缓存的C/S架构结构

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缓存有时间限制，没超时的是新鲜的可以复用，超时的需要向服务器校验才能使用

校验的结果有两个一个是没过期，一个是过期。没过期服务器不会返回资源，自个用缓存就好，过期了服务端会返回最新的资源

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HTTP缓存是如何实现的

HTTP缓存是通过加Header字段实现的。

Note:

HTTP是协议，协议这种东西只防君子不防小人，也就是说是一个软性规定，得两方都遵守才行。

缓存的过程中需要涉及两类行为

  • 缓存控制

    怎么缓存，缓存多久

  • 缓存验证

    如何判断缓存发生变动

关于缓存控制目前最为流行，兼容性最好的也就是Cache-Control

Cache-Control 通用消息头字段，被用于在 http 请求和响应中，通过指定指令来实现缓存机制。

这里得分两类情况讨论，即

  • Response

    Response是发送给客户端的，所以它可以控制客户端缓存

  • Request

    Request是发送给服务端的，所以它是用于控制服务端缓存

客户端可以在 HTTP 请求中使用的标准 Cache-Control 指令。

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Cache-Control: max-age=<seconds>
Cache-Control: max-stale[=<seconds>]
Cache-Control: min-fresh=<seconds>
Cache-control: no-cache
Cache-control: no-store
Cache-control: no-transform
Cache-control: only-if-cached

服务器可以在响应中使用的标准 Cache-Control 指令。

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Cache-control: must-revalidate
Cache-control: no-cache
Cache-control: no-store
Cache-control: no-transform
Cache-control: public
Cache-control: private
Cache-control: proxy-revalidate
Cache-Control: max-age=<seconds>
Cache-control: s-maxage=<seconds>

关于缓存验证通过

  • If-None-Match/ETag
  • If-Modified-Since/Last-Modified

Cache-Control

客户端缓存是由服务端在Response中指定Cache-Control

服务端缓存时由客户端在Request中指定Cache-Control

Response

  • max-age

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Cache-Control: max-age=604800

即缓存有效期604800秒

  • s-maxage

1
Cache-Control: s-maxage=604800

同max-age只不过是用于告知共享缓存（CDN，Proxy）的有效期为604800秒

  • no-cache

1
Cache-Control: no-cache

不是不采用缓存，是指缓存的有效期为0，即你可以缓存，但是每次使用前得问我有没有过期，过期了我给你新的，没过期你就自己用缓存，我就不发给你了。

  • no-store

1
Cache-Control: no-store

不允许缓存（本地和代理设备都不能缓存）

  • must-revalidate

1
Cache-Control: max-age=604800, must-revalidate

缓存有效期为604800，过期了不允许你擅自使用过期的数据，必须先询问我。

因为有些场景是允许使用脏数据的

  1. 验证了数据没有变
  2. 服务器504（Gateway Timeout）了

  • proxy-revalidate

同must-revalidate指定的是（CDN，Proxy），即web缓存过期后必须校验才能使用。

  • public
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Cache-Control: public

缓存共享，代理设置可以缓存。

  • private
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Cache-Control: private

缓存私有，只要本地可以缓存，网络中间代理不可以缓存。

  • no-transform

有时网络的中间代理为了极致的效率，会对缓存内容进行压缩，比如图片压缩，代码去空格等。该选项告诉中间代理不要做转换。

Request

  • no-cache

    每次请求网络中间代理设备需要校验资源是否发生变动。

  • no-store

    告诉网络中间设备不要缓存资源，即时资源是可以被缓存的。

  • max-age

    网络中间设备缓存的请求不能超过指定时间，否则就得找源服务器校验

  • max-stale

    客户端允许脏数据最大范围

  • min-fresh

    网络中间设备需要包装在这个时间段内保持数据是干净的

  • only-if-cached

    客户端只接受缓存的数据，如果缓存服务器没缓存也不需要向源服务器验证请求的新鲜度。

  • no-transform

    缓存服务不能对请缓存进行修改，保持缓存原有的模样

Validate

缓存过期了需要验证，验证是依据如下两对Header实现的

  • If-None-Match/ETag

    客户端带有If-None-Match: etag header，如果没变服务端会返回403，变了会返回ETag。（这里的Etag近似于摘要）

  • If-Modified-Since/Last-Modified

    客户端带有If-Modified-Since: 时间的header，如果在当前时间内没变服务端会返回403，变了会返回Last-Modified。