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作者: 蘇蘇同學(xué)

前端緩存

前端緩存，這是一個老生常談的話題，也常被作為前端面試的一個知識點。今天我們再來總結(jié)一下。

分類

前端緩存分為強(qiáng)緩存和協(xié)商緩存兩種。

強(qiáng)緩存

強(qiáng)緩存主要使用Expires、Cache-Control 兩個頭字段，兩者同時存在Cache-Control 優(yōu)先級更高。當(dāng)命中強(qiáng)緩存的時候，客戶端不會再求，直接從緩存中讀取內(nèi)容，并返回HTTP狀態(tài)碼200。

• Expires

響應(yīng)頭，代表該資源的過期時間。是一個GMT 格式的標(biāo)準(zhǔn)時間。

當(dāng)客戶端請求服務(wù)器的時候，服務(wù)器會返回資源的同時還會帶上響應(yīng)頭Expires，表示資源的過期具體時間，如果客戶端在過期時間之前再次獲取該資源，就不需要再請求我服務(wù)器了，可以直接在緩存里面拿。

使用Expires強(qiáng)緩存優(yōu)點：

• 在過期時間以內(nèi)，為用戶省了很多流量。

• 減少了服務(wù)器重復(fù)讀取磁盤文件的壓力。

使用Expires強(qiáng)緩存缺點

• 緩存過期以后，服務(wù)器不管文件有沒有變化會再次請求服務(wù)器。

• 緩存過期時間是一個具體的時間，這個時間依賴于客戶端的時間，如果時間不準(zhǔn)確或者被改動緩存也會隨之受到影響。

• Cache-Control

請求/響應(yīng)頭，緩存控制字段，精確控制緩存策略。

為了讓強(qiáng)緩存更精確，HTTP1.1增加了Cache-Control字段。Cache-Control既能出現(xiàn)在請求頭又能出現(xiàn)在響應(yīng)頭，其不同的值代表不同的意思，下面我們具體分析一下。

Cache-Control 服務(wù)端參數(shù)：

• max-age: 在多少秒內(nèi)有效，是一個相對時間，這樣比Expires具體的時間就更精確了。當(dāng)為0的時候就是不使用強(qiáng)緩存，類似no-cache。

• s-maxage: 就是用于表示 cache 服務(wù)器上（比如 cache CDN，緩存代理服務(wù)器）的緩存的有效時間的，并只對 public 緩存有效。

• no-cache：不使用本地強(qiáng)緩存。需要使用緩存協(xié)商。

• no-store：直接禁止瀏覽器緩存數(shù)據(jù)，每次用戶請求該資源，都會向服務(wù)器發(fā)送一個請求，每次都會下載完整的資源。

• public：可以被所有的用戶緩存，包括終端用戶和中間代理服務(wù)器。

• private：只能被終端用戶的瀏覽器緩存，不允許中間緩存代理進(jìn)行緩存。（這個是默認(rèn)值）

Cache-Control 客戶端參數(shù)：

• max-stale: 5 表示客戶端到代理服務(wù)器上拿緩存的時候，即使代理緩存過期了也不要緊，只要過期時間在 5 秒之內(nèi)，還是可以從代理中獲取的。

• min-fresh: 5 表示代理緩存需要一定的新鮮度，不要等到緩存剛好到期再拿，一定要在到期前 5 秒之前的時間拿，否則拿不到。

• only-if-cached 這個字段加上后表示客戶端只會接受代理緩存，而不會接受源服務(wù)器的響應(yīng)。如果代理緩存無效，則直接返回 504（Gateway Timeout）。

協(xié)商緩存

協(xié)商緩存主要有四個頭字段，它們兩兩組合配合使用，If-Modified-Since 和 Last-Modified一組，Etag 和 If-None-Match一組，當(dāng)同時存在的時候會以Etag 和 If-None-Match為主。當(dāng)命中協(xié)商緩存的時候，服務(wù)器會返回HTTP狀態(tài)碼304，讓客戶端直接從本地緩存里面讀取文件。

• If-Modified-Since

請求頭，資源最近修改時間，由瀏覽器告訴服務(wù)器。其實就是第一次訪問服務(wù)端返回的Last-Modified的值。

• Last-Modified

響應(yīng)頭，資源最近修改時間，由服務(wù)器告訴瀏覽器。

• Etag

響應(yīng)頭，資源標(biāo)識，由服務(wù)器告訴瀏覽器。

• If-None-Match

請求頭，緩存資源標(biāo)識，由瀏覽器告訴服務(wù)器。其實就是第一次訪問服務(wù)端返回的Etag的值。

Last-Modified 和 If-Modified-Since

當(dāng)客戶端第一次請求服務(wù)器的時候，服務(wù)端會返回一個Last-Modified響應(yīng)頭，該字段是一個標(biāo)準(zhǔn)時間?？蛻舳苏埱蠓?wù)器的時候會帶上If-Modified-Since請求頭字段，該字段的值就是服務(wù)器返回的Last-Modified的值。服務(wù)器接收到請求后會比較這兩個值是否一樣，一樣就返回304，讓客戶端從緩存中讀取，不一樣就會返回新文件給客戶端并更新Last-Modified響應(yīng)頭字段的值。

使用If-Modified-Since 和 Last-Modified的優(yōu)點：

• 當(dāng)緩存有效時服務(wù)器不會返回文件給客戶端，而是直接返回304狀態(tài)碼，讓客戶端從緩存中獲取文件。大大節(jié)省了流量和帶寬以及服務(wù)器的壓力。

使用If-Modified-Since 和 Last-Modified的缺點：

• Last-Modified 過期時間只能精確到秒。如果在同一秒既修改了文件又獲取文件，客戶端是獲取不到最新文件的。

Etag 和 If-None-Match

為了解決文件修改時間只能精確到秒帶來的問題，我們引入 Etag 響應(yīng)頭。Etag 是由文件修改時間與文件大小計算而成，只有當(dāng)文件文件內(nèi)容或修改時間變了Etag的值才會發(fā)生變化。

當(dāng)客戶端第一次請求服務(wù)器的時候，服務(wù)端會返回一個Etag響應(yīng)頭?？蛻舳苏埱蠓?wù)器的時候會帶上If-None-Match請求頭字段，該字段的值就是服務(wù)器返回的Etag的值。服務(wù)器接收到請求后會比較這兩個值是否一樣，一樣就返回304，讓客戶端從緩存中讀取，不一樣就會返回新文件給客戶端并更新Etag響應(yīng)頭字段的值。

使用Etag 和 If-None-Match的優(yōu)點：

• 當(dāng)緩存有效時服務(wù)器不會返回文件給客戶端，而是直接返回304狀態(tài)碼，讓客戶端從緩存中獲取文件。大大節(jié)省了流量和帶寬以及服務(wù)器的壓力。

• 并且解決了一秒內(nèi)修改并讀取的問題。

擴(kuò)展

緩存失效問題

引入了緩存固然是好事，能大大提升響應(yīng)速度以及減輕服務(wù)端的壓力，但是也會出現(xiàn)一些問題，比如我們明明更新了系統(tǒng)版本，為什么客戶端看到的還是老文件。在不同的時代有不同的解決方案。

老方案

老方案通過人工自己修改文件名或者在文件名后帶上版本號、時間戳，這樣客戶端就會當(dāng)新文件請求并使用，之前的強(qiáng)緩存就算在有效期內(nèi)也會失效。

新方案

在現(xiàn)在的構(gòu)建階段基本上都不需要人工操作了，都是使用構(gòu)建工具比如Wbpack、Gulp、Grunt等構(gòu)建工具自動構(gòu)建。比如在使用Webpack構(gòu)建的時候，會根據(jù)文件名或文件內(nèi)容自動計算hash值來給文件命名，當(dāng)內(nèi)容或文件名發(fā)生改變的時候，構(gòu)建出來的文件名也一定會不一樣，這樣也解決了強(qiáng)緩存還在有效期內(nèi)的問題。

pragma

pragma是舊產(chǎn)物，已經(jīng)逐步拋棄，有些網(wǎng)站為了向下兼容還保留了這個字段。pragma的值為no-cache時，表示禁用緩存。優(yōu)先級是 pragma > cache-control > expires。

流程圖

有了這張流程圖，可以讓你們理解的更清楚。

緩存的配置

如果我們使用Nginx作為Web服務(wù)器，我們可以如下配置

location / {

  # 其它配置
  ...

  if ($request_uri ~* .*[.](js|css|map|jpg|png|svg|ico)$) {
    #非html緩存1個月
    add_header Cache-Control "public, max-age=2592000";
  }

  if ($request_filename ~* ^.*[.](html|htm)$) {
    #html文件使用協(xié)商緩存
    add_header Cache-Control "no-cache";
  }
}

緩存到底存在哪？

很多小伙伴會好奇，這緩存到底存在哪里了呢？別急，我們接著往下講。

按緩存位置分類我們可以分為memory cache、disk cache、Service Worker三類，我們可以在 Chrome 的開發(fā)者工具中，Network -> Size 一列看到一個請求最終的處理方式：如果是大小 (多少 K， 多少 M 等) 就表示是網(wǎng)絡(luò)請求，否則會列出 from memory cache、from disk cache、from ServiceWorker就表示命中了緩存。

• memory cache 是內(nèi)存中的緩存，(與之相對 disk cache 就是硬盤上的緩存)。按照操作系統(tǒng)的常理：先讀內(nèi)存，再讀硬盤。

• disk cache 也叫 HTTP cache，顧名思義是存儲在硬盤上的緩存，因此它是持久存儲的，是實際存在于文件系統(tǒng)中的。而且它允許相同的資源在跨會話，甚至跨站點的情況下使用，例如兩個站點都使用了同一張圖片。

• 上述的緩存策略以及緩存/讀取/失效的動作都是由瀏覽器內(nèi)部判斷進(jìn)行的，我們只能設(shè)置響應(yīng)頭的某些字段來告訴瀏覽器，而不能自己操作。service work給予了我們另外一種更加靈活，可以直接的操作方式。我們可以從 Chrome 的 Application找到Service Workers。這個緩存是永久性的，即關(guān)閉 TAB 或者瀏覽器，下次打開依然還在(而 memory cache 不是)。有兩種情況會導(dǎo)致這個緩存中的資源被清除：手動調(diào)用 API cache.delete(resource)?或者容量超過限制，被瀏覽器全部清空。

后記

感謝小伙伴們的耐心觀看，本文為筆者個人學(xué)習(xí)筆記，如有謬誤，還請告知，萬分感謝！如果本文對你有所幫助，還請點個關(guān)注點個贊~，您的支持是筆者不斷更新的動力！