图解|图解 HTTP 缓存图解HTTP缓存

????这是第 48 篇不掺水的原创，想要了解更多，请戳上方蓝色字体：政采云前端团队关注我们吧～

本文首发于政采云前端团队博客：图解 HTTP 缓存
https://www.zoo.team/article/http-cache

文章图片

前言 HTTP 的缓存机制，可以说这是前端工程师需要掌握的重要知识点之一。本文将针对 HTTP 缓存整体的流程做一个详细的讲解，争取做到大家读完整篇文章后，对缓存有一个整体的了解。
HTTP 缓存分为 2 种，一种是强缓存，另一种是协商缓存。主要作用是可以加快资源获取速度，提升用户体验，减少网络传输，缓解服务端的压力。这是缓存运作的一个整体流程图：

文章图片
Http缓存.jpg 强缓存不需要发送请求到服务端，直接读取浏览器本地缓存，在 Chrome 的 Network 中显示的 HTTP 状态码是 200 ，在 Chrome 中，强缓存又分为 Disk Cache（存放在硬盘中）和 Memory Cache（存放在内存中），存放的位置是由浏览器控制的。是否强缓存由 Expires、Cache-Control 和 Pragma 3 个 Header 属性共同来控制。
○ Expires
Expires 的值是一个 HTTP 日期，在浏览器发起请求时，会根据系统时间和 Expires 的值进行比较，如果系统时间超过了 Expires 的值，缓存失效。由于和系统时间进行比较，所以当系统时间和服务器时间不一致的时候，会有缓存有效期不准的问题。Expires 的优先级在三个 Header 属性中是最低的。
○ Cache-Control
Cache-Control 是 HTTP/1.1 中新增的属性，在请求头和响应头中都可以使用，常用的属性值如有：

max-age：单位是秒，缓存时间计算的方式是距离发起的时间的秒数，超过间隔的秒数缓存失效
no-cache：不使用强缓存，需要与服务器验证缓存是否新鲜
no-store：禁止使用缓存（包括协商缓存），每次都向服务器请求最新的资源
private：专用于个人的缓存，中间代理、CDN 等不能缓存此响应
public：响应可以被中间代理、CDN 等缓存
must-revalidate：在缓存过期前可以使用，过期后必须向服务器验证

○ Pragma
Pragma 只有一个属性值，就是 no-cache ，效果和 Cache-Control 中的 no-cache 一致，不使用强缓存，需要与服务器验证缓存是否新鲜，在 3 个头部属性中的优先级最高。
本地通过 express 起一个服务来验证强缓存的 3 个属性，代码如下：

const express = require('express'); const app = express(); var options = { etag: false, // 禁用协商缓存 lastModified: false, // 禁用协商缓存 setHeaders: (res, path, stat) => { res.set('Cache-Control', 'max-age=10'); // 强缓存超时时间为10秒 }, }; app.use(express.static((__dirname + '/public'), options)); app.listen(3000);

第一次加载，页面会向服务器请求数据，并在 Response Header 中添加 Cache-Control ，过期时间为 10 秒。

文章图片
缓存1.jpg 第二次加载，Date 头属性未更新，可以看到浏览器直接使用了强缓存，实际没有发送请求。

文章图片
缓存2.jpg 过了 10 秒的超时时间之后，再次请求资源：

文章图片
缓存3.jpg 当 Pragma 和 Cache-Control 同时存在的时候，Pragma 的优先级高于 Cache-Control。

文章图片
缓存5.jpg 协商缓存当浏览器的强缓存失效的时候或者请求头中设置了不走强缓存，并且在请求头中设置了If-Modified-Since 或者 If-None-Match 的时候，会将这两个属性值到服务端去验证是否命中协商缓存，如果命中了协商缓存，会返回 304 状态，加载浏览器缓存，并且响应头会设置 Last-Modified 或者 ETag 属性。
○ ETag/If-None-Match
ETag/If-None-Match 的值是一串 hash 码，代表的是一个资源的标识符，当服务端的文件变化的时候，它的 hash码会随之改变，通过请求头中的 If-None-Match 和当前文件的 hash 值进行比较，如果相等则表示命中协商缓存。ETag 又有强弱校验之分，如果 hash 码是以 "W/" 开头的一串字符串，说明此时协商缓存的校验是弱校验的，只有服务器上的文件差异（根据 ETag 计算方式来决定）达到能够触发 hash 值后缀变化的时候，才会真正地请求资源，否则返回 304 并加载浏览器缓存。
○ Last-Modified/If-Modified-Since
Last-Modified/If-Modified-Since 的值代表的是文件的最后修改时间，第一次请求服务端会把资源的最后修改时间放到 Last-Modified 响应头中，第二次发起请求的时候，请求头会带上上一次响应头中的 Last-Modified 的时间，并放到 If-Modified-Since 请求头属性中，服务端根据文件最后一次修改时间和 If-Modified-Since 的值进行比较，如果相等，返回 304 ，并加载浏览器缓存。
本地通过 express 起一个服务来验证协商缓存，代码如下：

const express = require('express'); const app = express(); var options = { etag: true, // 开启协商缓存 lastModified: true, // 开启协商缓存 setHeaders: (res, path, stat) => { res.set({ 'Cache-Control': 'max-age=00', // 浏览器不走强缓存 'Pragma': 'no-cache', // 浏览器不走强缓存 }); }, }; app.use(express.static((__dirname + '/public'), options)); app.listen(3001);

第一次请求资源:

文章图片
缓存6.jpg 第二次请求资源，服务端根据请求头中的 If-Modified-Since 和 If-None-Match 验证文件是否修改。

文章图片
缓存7.jpg 我们再来验证一下 ETag 在强校验的情况下，只增加一行空格，hash 值如何变化，在代码中，我采用的是对文件进行 MD5 加密来计算其 hash 值。
注：只是为了演示用，实际计算不是通过 MD5 加密的，Apache 默认通过 FileEtag 中 FileEtag INode Mtime Size 的配置自动生成 ETag，用户可以通过自定义的方式来修改文件生成 ETag 的方式。
为了保证 lastModified 不影响缓存，我把通过 Last-Modified/If-Modified-Since 请求头删除了，源码如下：

const express = require('express'); const CryptoJS = require('crypto-js/crypto-js'); const fs = require('fs'); const app = express(); var options = { etag: true, // 只通过Etag来判断 lastModified: false, // 关闭另一种协商缓存 setHeaders: (res, path, stat) => { const data = https://www.it610.com/article/fs.readFileSync(path,'utf-8'); // 读取文件 const hash = CryptoJS.MD5((JSON.stringify(data))); // MD5加密 res.set({ 'Cache-Control': 'max-age=00', // 浏览器不走强缓存 'Pragma': 'no-cache', // 浏览器不走强缓存 'ETag': hash, // 手动设置Etag值为MD5加密后的hash值 }); }, }; app.use(express.static((__dirname + '/public'), options)); app.listen(4000); // 使用新端口号，否则上面验证的协商缓存会一直存在

第一次和第二次请求如下：

文章图片
缓存10.jpg

文章图片
缓存11.jpg 然后我修改了 test.js ，增加一个空格后再删除一个空格，保持文件内容不变，但文件的修改时间改变，发起第三次请求，由于我生成 ETag 的方式是通过对文件内容进行 MD5 加密生成，所以虽然修改时间变化了，但请求依然返回了 304，读取浏览器缓存。

文章图片
缓存13.jpg ETag/If-None-Match 的出现主要解决了 Last-Modified/If-Modified-Since 所解决不了的问题：

如果文件的修改频率在秒级以下，Last-Modified/If-Modified-Since 会错误地返回 304
如果文件被修改了，但是内容没有任何变化的时候，Last-Modified/If-Modified-Since 会错误地返回 304，上面的例子就说明了这个问题

总结在实际使用场景中，比如政采云的官网。图片、不常变化的 JS 等静态资源都会使用缓存来提高页面的加载速度。例如政采云首页的顶部导航栏，埋点 SDK 等等。
【图解|图解 HTTP 缓存】在文章的最后，我们再次回到这张流程图，这张图涵盖了 HTTP 缓存的整体流程，大家对整体流程熟悉后，也可以自己动手通过 Node 来验证下 HTTP 缓存。

文章图片