HTTP缓存

本文浅谈了下http缓存
文中有任何错误,欢迎批评指正

前因

在通过HTTTP协议获取网页内容的时候,下载文件的速度开销是很大的,尤其是大型的网页,而且每次的响应都需要重复的往返通信。这就导致了浏览器处理内容时间加长,也增加了流量费用。
本文主要摘抄一部分理论,具体操作可以查看参考中的链接

什么是缓存

缓存是指存储指定资源的一份拷贝,并在下次请求该资源时提供该拷贝的技术。

缓存机制

缓存是跟HTTP协议有关的,所以通过设置HTTP的报文首部字段可以指定是否需要缓存和一些其他的缓存功能。

HTTP协议中与缓存相关的首部字段

1.通用首部字段

字段名称 说明
Cache-Control 控制缓存的行为
Pragma http1.0的旧社会遗物,值为“no-cache”时禁用缓存

2.请求首部字段

字段名称 说明
If-Match 比较ETag是否一致
If-None-Match 比较ETag是否不一致
If-Modefied-Since 比较资源最后更新的时间是否一致
If-Unmodefied-Since 比较资源最后更新的时间是否不一致

3.响应首部字段

字段名称 说明
ETag 资源的匹配信息

4.实体首部字段

字段名称 说明
Expires http1.0的遗留物,实体主题过期的时间
Last-Modefied 资源的最后一次修改的时间

使用Cache-Control

在http1.0时代,使用PragmaExpires
到了http1.1的时候,现在网站基本都是用的http1.1,增加了Cache-Control来定义缓存过期时间,若报文中同时出现了 Pragma、Expires 和 Cache-Control,会以 Cache-Control 为准。所以,使用cache-control就够了。
Cache-Control 的格式为:

"Cache-Control" ":" cache-directive

作为请求首部时,cache-directive的可选值有:

字段名称 说明
no-cache 告知(代理)服务器不直接使用缓存,要求向原服务器发起请求
no-store 所有内容都不会被保存到缓存或Internet临时文件中
max-age=delta-seconds 告知服务器客户端希望接收一个存在时间(Age)不大于delta-second秒的资源
max-stale[=delta-seconds] 告知(代理)服务器,客户端愿意接收一个超过缓存时间的资源,若有定义delta-seconds则为delta-seconds秒,若没有则为任意超出的时间
min-fresh=delta-seconds 告知(代理)服务器,客户端希望接收一个在小于delta-seconds秒内被更新过的资源
no-transform 告知(代理)服务器,客户端希望获取实体数据没有被转换(比如压缩)过的资源
only-if-cached 告知(代理)服务器,客户端希望获取缓存的内容(若有),而不用向原服务器发送请求
cache-extension 自定义扩展值,若服务器不识别该值将被忽略掉

作为响应首部时,cache-directive的可选值有:

字段名称 说明
public 表明任何情况下都得缓存该资源(即使是需要HTTP认证的资源)
Private[="field-name"] 表明返回报文中全部或部分(若指定了field-name则为field-name的字段数据)仅开放给某些用户(服务器指定的share-user,如代理服务器)做缓存使用,其他用户则不能换粗这些数据
no-cache 不直接使用缓存,要求向服务区发起(新鲜度校验)请求
no-store 所有内容都不会被保存到缓存或Internet临时文件中
no-transform 告知客户端缓存文件是不得对实体数据做任何改变
only-if-cached 告知(代理)服务器客户端希望获取缓存的内容(若有),而不用向原服务器发送请求
must-revalidate 当前资源一定是向原服务器发去验证请求的,若请求失败会返回504(而非代理服务器上的缓存)
proxy-revalidate 与must-revalidate类似,但仅能应用于共享缓存(如代理)
max-age=delta-seconds 告知客户端该资源在delta-sec秒内是新鲜的,无需向服务器发请求
s-maxage=delta-seconds 同max-age,但仅应用于共享缓存(如代理)
cache-extension 自定义扩展值,若服务器不识别该值将被忽略掉

Cache-Control可以自由组合可选值,比如

Cache-Control: max-age=3600, must-revalidate

它意味着该资源是从原服务器上取得的,且其缓存(新鲜度)的有效时间为一小时,在后续一小时内,用户重新访问该资源则无须发送请求。 当然这种组合的方式也会有些限制,比如 no-cache 就不能和 max-age、min-fresh、max-stale 一起搭配使用。

缓存校验字段

Last-ModifiedETag
现在有一个问题就是,客户端向服务器发送了请求,那服务器是不是一定要发送所有请求的内容呢?
因为请求的内容可能还是与服务器上是一致的,所以Http1.1新增了几个首部字段来做这件事情。
1.Last-Modified
服务器将资源传递给客户端时,会将资源最后更改的时间以“Last-Modified: GMT”的形式加在实体首部上一起返回给客户端。

Last-Modified: Fri, 22 Jul 2016 01:47:00 GMT

有两个请求报文字段来标记修改时间
⑴ If-Modified-Since: Last-Modified-value

If-Modified-Since: Thu, 31 Mar 2016 07:07:52 GMT

如果一致就返回304和响应报头
⑵ If-Unmodified-Since: Last-Modified-value
如果Last-Modified匹配不上(资源在服务端的最后更新时间改变了),则返回412(Precondition Failed) 状态码给客户端。

2.ETag
上文中的Last-Modified存在一个问题,在服务器上一个资源被修改了,但实际的内容却并没有修改,还是会返回整个请求的资源。
为了解决这个可能存在的不准确问题,HTTP1.1推出了ETag实体首部字段。ETag是缓存的一个强校验器。
客户端使用If-None-Match这个请求头字段来验证缓存。
⑴ If-None-Match: ETag-value
告诉服务端如果 ETag 没匹配上需要重发资源数据,否则直接回送304 和响应报头即可。
⑵ If-Match: ETag-value
若匹配不到ETag,或者收到了“*”值而当前并没有该资源实体,则应当返回412(Precondition Failed) 状态码给客户端。否则服务器直接忽略该字段。

参考文章
HTTP缓存控制小结
浅谈浏览器http的缓存机制
HTTP 缓存 | MDN
HTTP 缓存|Web|Google Developers
Cache-Control

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