學(xué)會(huì)這篇就夠了，徹底弄懂前端緩存了

2022-04-07 13:02:53

前端緩存，這是一個(gè)老生常談的話題，也常被作為前端面試的一個(gè)知識(shí)點(diǎn)。今天我們?cè)賮?lái)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(gè)頭字段，兩者同時(shí)存在Cache-Control 優(yōu)先級(jí)更高。當(dāng)命中強(qiáng)緩存的時(shí)候，客戶端不會(huì)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(guò)期時(shí)間。是一個(gè)GMT 格式的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。

當(dāng)客戶端請(qǐng)求服務(wù)器的時(shí)候，服務(wù)器會(huì)返回資源的同時(shí)還會(huì)帶上響應(yīng)頭Expires，表示資源的過(guò)期具體時(shí)間，如果客戶端在過(guò)期時(shí)間之前再次獲取該資源，就不需要再請(qǐng)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(diǎn)：

在過(guò)期時(shí)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(diǎn)

緩存過(guò)期以后，服務(wù)器不管文件有沒(méi)有變化會(huì)再次請(qǐng)求服務(wù)器。
緩存過(guò)期時(shí)間是一個(gè)具體的時(shí)間，這個(gè)時(shí)間依賴于客戶端的時(shí)間，如果時(shí)間不準(zhǔn)確或者被改動(dòng)緩存也會(huì)隨之受到影響。
Cache-Control

請(qǐng)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(qǐng)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(gè)相對(duì)時(shí)間，這樣比Expires具體的時(shí)間就更精確了。
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(shí)間的，并只對(duì) 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(qǐng)求該資源，都會(huì)向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求，每次都會(huì)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，默認(rèn)的。

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(shí)候，即使代理緩存過(guò)期了也不要緊，只要過(guò)期時(shí)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(shí)間拿，否則拿不到。
only-if-cached 這個(gè)字段加上后表示客戶端只會(huì)接受代理緩存，而不會(huì)接受源服務(wù)器的響應(yīng)。如果代理緩存無(wú)效，則直接返回 504（Gateway Timeout）。

協(xié)商緩存

協(xié)商緩存主要有四個(gè)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(shí)存在的時(shí)候會(huì)以Etag 和 If-None-Match為主。當(dāng)命中協(xié)商緩存的時(shí)候，服務(wù)器會(huì)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(qǐng)求頭，資源最近修改時(shí)間，由瀏覽器告訴服務(wù)器。其實(shí)就是第一次訪問(wèn)服務(wù)端返回的Last-Modified的值。

Last-Modified

響應(yīng)頭，資源最近修改時(shí)間，由服務(wù)器告訴瀏覽器。

Etag

響應(yīng)頭，資源標(biāo)識(shí)，由服務(wù)器告訴瀏覽器。

If-None-Match

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

If-Modified-Since 和 Last-Modified

當(dāng)客戶端第一次請(qǐng)求服務(wù)器的時(shí)候，服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)Last-Modified響應(yīng)頭，該字段是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間。客戶端請(qǐng)求服務(wù)器的時(shí)候會(huì)帶上If-Modified-Since請(qǐng)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(qǐng)求后會(huì)比較這兩個(gè)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(huì)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(diǎn)：

當(dāng)緩存有效時(shí)服務(wù)器不會(huì)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(diǎn)：

Last-Modified 過(guò)期時(shí)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(shí)間只能精確到秒帶來(lái)的問(wèn)題，我們引入 Etag 響應(yīng)頭。Etag 是由文件修改時(shí)間與文件大小計(jì)算而成，只有當(dāng)文件文件內(nèi)容或修改時(shí)間變了Etag的值才會(huì)發(fā)生變化。

當(dāng)客戶端第一次請(qǐng)求服務(wù)器的時(shí)候，服務(wù)端會(huì)返回一個(gè)Etag響應(yīng)頭。客戶端請(qǐng)求服務(wù)器的時(shí)候會(huì)帶上If-None-Match請(qǐng)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(qǐng)求后會(huì)比較這兩個(gè)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(huì)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(diǎn)：

當(dāng)緩存有效時(shí)服務(wù)器不會(huì)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(wèn)題。

擴(kuò)展

緩存失效問(wèn)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(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)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(shí)代有不同的解決方案。

老方案

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

<script src="http://randy.js?version=1.1.1> </script>
復(fù)制代碼

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(dòng)構(gòu)建。比如在使用Webpack構(gòu)建的時(shí)候，會(huì)根據(jù)文件名或文件內(nèi)容自動(dòng)計(jì)算hash值來(lái)給文件命名，當(dāng)內(nèi)容或文件名發(fā)生改變的時(shí)候，構(gòu)建出來(lái)的文件名也一定會(huì)不一樣，這樣也解決了強(qiáng)緩存還在有效期內(nèi)的問(wèn)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(gè)字段。pragma的值為no-cache時(shí)，表示禁用緩存。優(yōu)先級(jí)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(gè)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 "public, no-cache";
  }
}
復(fù)制代碼

緩存到底存在哪？

很多小伙伴會(huì)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(kāi)發(fā)者工具中，Network -> Size 一列看到一個(gè)請(qǐng)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(qǐng)求，否則會(huì)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(duì) 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。

微信截圖_20220119110918.png

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

微信截圖_20220119110855.png

上述的緩存策略以及緩存/讀取/失效的動(dòng)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(lái)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(gè)緩存是永久性的，即關(guān)閉 TAB 或者瀏覽器，下次打開(kāi)依然還在(而 memory cache 不是)。有兩種情況會(huì)導(dǎo)致這個(gè)緩存中的資源被清除：手動(dòng)調(diào)用 API cache.delete(resource) 或者容量超過(guò)限制，被瀏覽器全部清空。