浏览器缓存机制

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常用的缓存

Memory Cache
Memory Cache 也就是内存中的缓存,主要包含的是当前中页面中已经抓取到的资源,例如页面上已经下载的样式、脚本、图片等。读取内存中的数据肯定比磁盘快,内存缓存虽然读取高效,可是缓存持续性很短,会随着进程的释放而释放。 一旦我们关闭 Tab 页面,内存中的缓存也就被释放了。
那么既然内存缓存这么高效,我们是不是能让数据都存放在内存中呢?
这是不可能的。计算机中的内存一定比硬盘容量小得多,操作系统需要精打细算内存的使用,所以能让我们使用的内存必然不多。
需要注意的事情是,内存缓存在缓存资源时并不关心返回资源的HTTP缓存头Cache-Control是什么值,同时资源的匹配也并非仅仅是对URL做匹配,还可能会对Content-Type,CORS等其他特征做校验。

Disk Cache
Disk Cache 也就是存储在硬盘中的缓存,读取速度慢点,但是什么都能存储到磁盘中,比之 Memory Cache 胜在容量和存储时效性上。
在所有浏览器缓存中,Disk Cache 覆盖面基本是最大的。它会根据 HTTP Herder 中的字段判断哪些资源需要缓存,哪些资源可以不请求直接使用,哪些资源已经过期需要重新请求。并且即使在跨站点的情况下,相同地址的资源一旦被硬盘缓存下来,就不会再次去请求数据。绝大部分的缓存都来自 Disk Cache
浏览器会把哪些文件丢进内存中?哪些丢进硬盘中?
关于这点,网上说法不一,不过以下观点比较靠得住:
对于大文件来说,大概率是不存储在内存中的,反之优先
当前系统内存使用率高的话,文件优先存储进硬盘

资源本身大小数值
当http状态为200是实实在在从浏览器获取的资源,当http状态为304时该数字是与服务端通信报文的大小,并不是该资源本身的大小,该资源是从本地获取的

chrome采取措施的准则
什么时候是from memory cache 什么时候是from disk cache 呢?
即哪些资源会放在内存当中,哪些资源浏览器会放在磁盘上呢,结果如下下表所示

状态类型说明
200form memory cache <p>不请求网络资源,资源在内存当中,一般脚本、字体、图片会存在内存当中</p>
200form disk ceche不请求网络资源,在磁盘当中,一般非脚本会存在内存当中,如css等
200资源大小数值从服务器下载最新资源
304报文大小请求服务端发现资源没有更新,使用本地资源

不同浏览器策略是否一致
以上的数据及统计都是在chrome浏览器下进行的
在Firefox下并没有from memory cache以及from disk cache的状态展现
相同的资源在chrome下是from disk/memory cache,但是Firefox统统是304状态码
即Firefox下会缓存资源,但是每次都会请求服务器对比当前缓存是否更改,chrome不请求服务器,直接拿过来用
这也是为啥chrome比较快的原因之一吧,

强缓存

强缓存:不会向服务器发送请求,直接从缓存中读取资源,在chrome控制台的Network选项中可以看到该请求返回200的状态码,并且Size显示from disk cache或from memory cache。强缓存可以通过设置两种 HTTP Header 实现:Expires 和 Cache-Control。

1.Expires
缓存过期时间,用来指定资源到期的时间,是服务器端的具体的时间点。也就是说,Expires=过期时间。Expires是Web服务器响应消息头字段,在响应http请求时告诉浏览器在过期时间前浏览器可以直接从浏览器缓存取数据,而无需再次请求。
Expires 是 HTTP/1 的产物,受限于本地时间,如果修改了本地时间,可能会造成缓存失效。Expires: Wed, 22 Oct 2018 08:41:00 GMT表示资源会在 Wed, 22 Oct 2018 08:41:00 GMT 后过期,需要再次请求。

2.Cache-Control
在HTTP/1.1中,Cache-Control是最重要的规则,主要用于控制网页缓存。比如当Cache-Control:max-age=300时,则代表在这个请求正确返回时间(浏览器也会记录下来)的5分钟内再次加载资源,就会命中强缓存。
3.Expires和Cache-Control两者对比
其实这两者差别不大,区别就在于 Expires 是http1.0的产物,Cache-Control是http1.1的产物,两者同时存在的话,Cache-Control优先级高于Expires;在某些不支持HTTP1.1的环境下,Expires就会发挥用处。所以Expires其实是过时的产物,现阶段它的存在只是一种兼容性的写法。
强缓存判断是否缓存的依据来自于是否超出某个时间或者某个时间段,而不关心服务器端文件是否已经更新

协商缓存

协商缓存就是强制缓存失效后,浏览器携带缓存标识向服务器发起请求,由服务器根据缓存标识决定是否使用缓存的过程,主要有以下两种情况:、
1协商缓存生效,返回304 Not Modified,浏览器会去使用协商缓存
2协商缓存失效,返回200和最小请求结果
协商缓存可以通过设置两种 HTTP Header 实现:Last-Modified 和 ETag

请求示例
image.png

返回示例
image.png

1.Last-Modified和If-Modified-Since
浏览器在第一次访问资源时,服务器返回资源的同时,在response header中添加 Last-Modified的header,值是这个资源在服务器上的最后修改时间,浏览器接收后缓存文件和header;
Last-Modified: Fri, 22 Jul 2016 01:47:00 GMT
浏览器下一次请求这个资源,浏览器检测到有 Last-Modified这个header,于是添加If-Modified-Since这个header,值就是Last-Modified中的值;服务器再次收到这个资源请求,后台代码会根据不同情况进行控制,会根据 If-Modified-Since 中的值与服务器中这个资源的最后修改时间对比,如果没有变化,返回304和空的响应体,直接从缓存读取,如果If-Modified-Since的时间小于服务器中这个资源的最后修改时间,说明文件有更新,于是返回新的资源文件和200

2.ETag和If-None-Match
Etag是服务器响应请求时,返回当前资源文件的一个唯一标识(由服务器生成),只要资源有变化,Etag就会重新生成。浏览器在下一次加载资源向服务器发送请求时,后台代码会根据不同情况进行控制,会将上一次返回的Etag值放到request header里的If-None-Match里,服务器只需要比较客户端传来的If-None-Match跟自己服务器上该资源的ETag是否一致,就能很好地判断资源相对客户端而言是否被修改过了。如果服务器发现ETag匹配不上,那么直接以常规GET 200回包形式将新的资源(当然也包括了新的ETag)发给客户端;如果ETag是一致的,则直接返回304知会客户端直接使用本地缓存即可
两者之间对比:
首先在精确度上,Etag要优于Last-Modified。
Last-Modified的时间单位是秒,如果某个文件在1秒内改变了多次,那么他们的Last-Modified其实并没有体现出来修改,但是Etag每次都会改变确保了精度;如果是负载均衡的服务器,各个服务器生成的Last-Modified也有可能不一致。
第二在性能上,Etag要逊于Last-Modified,毕竟Last-Modified只需要记录时间,而Etag需要服务器通过算法来计算出一个hash值。
第三在优先级上,服务器校验优先考虑Etag

实际场景应用缓存策略

1.频繁变动的资源
Cache-Control: no-cache

对于频繁变动的资源,在请求头配置Cache-Control: no-cache 使浏览器每次都请求服务器,然后配合 ETag 或者 Last-Modified 来验证资源是否有效。这样的做法虽然不能节省请求数量,但是能显著减少响应数据大小。

2.不常变化的资源
Cache-Control: max-age=31536000

通常在处理这类资源时,给响应头的 Cache-Control 配置一个很大的 max-age=31536000 (一年),这样浏览器之后请求相同的 URL 会命中强制缓存。而为了解决更新的问题,就需要在文件名(或者路径)中添加 hash, 版本号等动态字符,之后更改动态字符,从而达到更改引用 URL 的目的,让之前的强制缓存失效 (其实并未立即失效,只是不再使用了而已)。
在线提供的类库 (如 jquery-3.3.1.min.js, lodash.min.js 等) 均采用这个模式。

用户行为对浏览器缓存的影响

所谓用户行为对浏览器缓存的影响,指的就是用户在浏览器如何操作时,会触发怎样的缓存策略。主要有 3 种:
打开网页,地址栏输入地址: 查找 disk cache 中是否有匹配。如有则使用;如没有则发送网络请求。
普通刷新 (F5):因为 TAB 并没有关闭,因此 memory cache 是可用的,会被优先使用(如果匹配的话)。其次才是 disk cache。
强制刷新 (Ctrl + F5):浏览器不使用缓存(包括协商缓存与强缓存),因此发送的请求头部均带有 Cache-control: no-cache(为了兼容,还带了 Pragma: no-cache),服务器直接返回 200 和最新内容。

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