我们来聊一聊浏览器缓存机制

浏览器缓存，也就是客户端缓存，既是网页性能优化里面静态资源相关优化的一大利器，也是无数web开发人员在工作过程不可避免的一大问题，所以在产品开发的时候我们总是想办法避免缓存产生，而在产品发布之时又在想策略管理缓存提升网页的访问速度。了解浏览器的缓存命中原理，是开发web应用的基础，本文着眼于此，学习浏览器缓存的相关知识，总结缓存避免和缓存管理的方法，结合具体的场景说明缓存的相关问题。希望能对有需要的人有所帮助。

1.浏览器缓存基本知识

它分为强缓存和协商缓存：（http缓存的数据存储在缓存数据库中）

1）浏览器在加载资源时，先根据这个资源的一些http header判断它是否命中强缓存，强缓存如果命中，浏览器直接从自己的缓存中读取资源，不会发请求到服务器。比如某个css文件，如果浏览器在加载它所在的网页时，这个css文件的缓存配置命中了强缓存，浏览器就直接从缓存中加载这个css，连请求都不会发送到网页所在服务器；

2）当强缓存没有命中的时候，浏览器一定会发送一个请求到服务器，通过服务器端依据资源的另外一些http header验证这个资源是否命中协商缓存，如果协商缓存命中，服务器会将这个请求返回，但是不会返回这个资源的数据，而是告诉客户端可以直接从缓存中加载这个资源，于是浏览器就又会从自己的缓存中去加载这个资源；

3）强缓存与协商缓存的共同点是：如果命中，都是从客户端缓存中加载资源，而不是从服务器加载资源数据；区别是：强缓存不发请求到服务器，协商缓存会发请求到服务器。

4）当协商缓存也没有命中的时候，浏览器直接从服务器加载资源数据。

2.浏览器缓存两大策略

1.强缓存：不会向服务器发送请求，直接命中内存中的缓存资源，从chorme Network中可以看到资源200，且from disk cache（来自磁盘缓存） 或from memory cache（来自内存缓存）。

2.协商缓存：向服务器发送请求，服务器根据request header内的参数来判断是否需要更新此资源，如果不需要更新，服务器返回304的状态码，然后通知浏览器读取本地缓存。

3.强缓存原理

当浏览器对某个资源的请求命中了强缓存时，返回的http状态为200，在chrome的开发者工具的network里面size会显示为from cache（来自缓存），比如京东的首页里就有很多静态资源配置了强缓存，用chrome打开几次，再用f12查看network，可以看到有不少请求就是从缓存中加载的：

强缓存是利用Cache-Control或者Expires这两个http response header实现的，它们都用来表示资源在客户端缓存的有效期。当Cache-Control（表示一个时间段）和Expires（未来的一个时间点）同时存在时优先取Cache-Control的值。

Expires是http1.0提出的一个表示资源过期时间的header，它描述的是一个绝对时间，由服务器返回，用GMT格式的字符串表示，如：Expires:Thu, 31 Dec 2037 23:55:55 GMT，它的缓存原理是： 1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Expires的header，如：

2）浏览器在接收到这个资源后，会把这个资源连同所有response header一起缓存下来（所以缓存命中的请求返回的header并不是来自服务器，而是来自之前缓存的header）；

3）浏览器再请求这个资源时，先从缓存中寻找，找到这个资源后，拿出它的Expires跟当前的请求时间比较，如果请求时间在Expires指定的时间之前，就能命中缓存，否则就不行。

4）如果缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Expires Header在重新加载的时候会被更新。

Expires是较老的强缓存管理header，由于它是服务器返回的一个绝对时间，在服务器时间与客户端时间相差较大时，缓存管理容易出现问题，比如随意修改下客户端时间，就能影响缓存命中的结果。所以在http1.1的时候，提出了一个新的header，就是Cache-Control，这是一个相对时间，在配置缓存的时候，以秒为单位，用数值表示，如：Cache-Control:max-age=315360000，它的缓存原理是：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Cache-Control的header，如：

2）浏览器在接收到这个资源后，会把这个资源连同所有response header一起缓存下来；

3）浏览器再请求这个资源时，先从缓存中寻找，找到这个资源后，根据它第一次的请求时间和Cache-Control设定的有效期，计算出一个资源过期时间，再拿这个过期时间跟当前的请求时间比较，如果请求时间在过期时间之前，就能命中缓存，否则就不行。

4）如果缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Cache-Control Header在重新加载的时候会被更新。

4.强缓存管理

如何启用强缓存

1）通过前端代码的方式，在web服务器返回的响应中添加Expires和Cache-Control Header；

2）通过配置web服务器的方式，让web服务器在响应资源的时候统一添加Expires和Cache-Control Header。

1.强缓存主要由以下几个key决定。

1.Cache-Control内又有多个属性值，常见的是max-age，指定资源缓存的过期时间（s），例如：

Cache-Control : max-age=300

2.Pragma一般用于调试，现在在response头上手动处理Pragma的很少很少。

3.Expires和max-age类似，差别在于expires是一个固定的服务器时间点。

5.协商缓存原理

当浏览器对某个资源的请求没有命中强缓存，就会发一个请求到服务器，验证协商缓存是否命中，如果协商缓存命中，请求响应返回的http状态为304并且会显示一个Not Modified的字符串，比如你打开京东的首页，按f12打开开发者工具，再按f5刷新页面，查看network，可以看到有不少请求就是命中了协商缓存的：

协商缓存是利用的是【Last-Modified，If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】这两对Header来管理的。

【Last-Modified，If-Modified-Since】的控制缓存的原理是：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上Last-Modified的header，这个header表示这个资源在服务器上的最后修改时间：

2）浏览器再次跟服务器请求这个资源时，在request的header上加上If-Modified-Since的header，这个header的值就是上一次请求时返回的Last-Modified的值：

3）服务器再次收到资源请求时，根据浏览器传过来If-Modified-Since和资源在服务器上的最后修改时间判断资源是否有变化，如果没有变化则返回304 Not Modified，但是不会返回资源内容；如果有变化，就正常返回资源内容。当服务器返回304 Not Modified的响应时，response header中不会再添加Last-Modified的header，因为既然资源没有变化，那么Last-Modified也就不会改变，这是服务器返回304时的response header：

4）浏览器收到304的响应后，就会从缓存中加载资源。

5）如果协商缓存没有命中，浏览器直接从服务器加载资源时，Last-Modified Header在重新加载的时候会被更新，下次请求时，If-Modified-Since会启用上次返回的Last-Modified值。

【Last-Modified，If-Modified-Since】都是根据服务器时间返回的header，一般来说，在没有调整服务器时间和篡改客户端缓存的情况下，这两个header配合起来管理协商缓存是非常可靠的，但是有时候也会服务器上资源其实有变化，但是最后修改时间却没有变化的情况，而这种问题又很不容易被定位出来，而当这种情况出现的时候，就会影响协商缓存的可靠性。所以就有了另外一对header来管理协商缓存，这对header就是【ETag、If-None-Match】。它们的缓存管理的方式是：

1）浏览器第一次跟服务器请求一个资源，服务器在返回这个资源的同时，在respone的header加上ETag的header，这个header是服务器根据当前请求的资源生成的一个唯一标识，这个唯一标识是一个字符串，只要资源有变化这个串就不同，跟最后修改时间没有关系，所以能很好的补充Last-Modified的问题：

2）浏览器再次跟服务器请求这个资源时，在request的header上加上If-None-Match的header，这个header的值就是上一次请求时返回的ETag的值：

3）服务器再次收到资源请求时，根据浏览器传过来If-None-Match和然后再根据资源生成一个新的ETag，如果这两个值相同就说明资源没有变化，否则就是有变化；如果没有变化则返回304 Not Modified，但是不会返回资源内容；如果有变化，就正常返回资源内容。与Last-Modified不一样的是，当服务器返回304 Not Modified的响应时，由于ETag重新生成过，response header中还会把这个ETag返回，即使这个ETag跟之前的没有变化：

4）浏览器收到304的响应后，就会从缓存中加载资源。

6.协商缓存管理

协商缓存跟强缓存不一样，强缓存不发请求到服务器，所以有时候资源更新了浏览器还不知道，但是协商缓存会发请求到服务器，所以资源是否更新，服务器肯定知道。大部分web服务器都默认开启协商缓存，而且是同时启用【Last-Modified，If-Modified-Since】和【ETag、If-None-Match】，比如apache:

协商缓存需要配合强缓存使用，你看前面这个截图中，除了Last-Modified这个header，还有强缓存的相关header，因为如果不启用强缓存的话，协商缓存根本没有意义。

7.浏览器行为对缓存的影响

如果资源已经被浏览器缓存下来，在缓存失效之前，再次请求时，默认会先检查是否命中强缓存，如果强缓存命中则直接读取缓存，如果强缓存没有命中则发请求到服务器检查是否命中协商缓存，如果协商缓存命中，则告诉浏览器还是可以从缓存读取，否则才从服务器返回最新的资源。这是默认的处理方式，这个方式可能被浏览器的行为改变：

1）当ctrl+f5强制刷新网页时，直接从服务器加载，跳过强缓存和协商缓存；

2）当f5刷新网页时，跳过强缓存，但是会检查协商缓存；

7.总结

通常情况下，强缓存和协商缓存都是同时使用。

对于强制缓存，服务器通知浏览器一个缓存时间，在缓存时间内，下次请求，直接用缓存，不在时间内，执行比较缓存策略。

对于比较缓存，将缓存信息中的Etag和Last-Modified通过请求发送给服务器，由服务器校验，返回304状态码时，浏览器直接使用缓存。

浏览器第一次请求：

浏览器再次请求时：