一文带您详细了解缓存机制以及“强制缓存和协商缓存”的应用和区别

什么是浏览器缓存？

浏览器缓存(Brower Caching)是浏览器在本地磁盘对用户最近请求过的文档进行存储，当访问者再次访问同一页面时，浏览器就可以直接从本地磁盘加载文档。

浏览器是如何判断是否使用缓存的

浏览器缓存的优点有：

1.减少了冗余的数据传输，节省了网费

2.减少了服务器的负担，大大提升了网站的性能

3.加快了客户端加载网页的速度

浏览器缓存主要有两类：缓存协商和彻底缓存，也有称之为协商缓存和强缓存。

1.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;

2.协商缓存：向服务器发送请求，服务器会根据这个请求的request header的一些参数来判断是否命中协商缓存，如果命中，则返回304状态码并带上新的response header通知浏览器从缓存中读取资源；

两者的共同点是，都是从客户端缓存中读取资源；区别是强缓存不会发请求，协商缓存会发请求。

缓存中header的参数：

强制缓存

Expires：response header里的过期时间，浏览器再次加载资源时，如果在这个过期时间内，则命中强缓存。

Cache-Control：当值设为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。

cache-control除了该字段外，还有下面几个比较常用的设置值：

-no-cache：不使用本地缓存。需要使用缓存协商，先与服务器确认返回的响应是否被更改，如果之前的响应中存在ETag，那么请求的时候会与服务端验证，如果资源未被更改，则可以避免重新下载。

-no-store：直接禁止浏览器缓存数据，每次用户请求该资源，都会向服务器发送一个请求，每次都会下载完整的资源。

-public：可以被所有的用户缓存，包括终端用户和CDN等中间代理服务器。

-private：只能被终端用户的浏览器缓存，不允许CDN等中继缓存服务器对其缓存。

协商缓存

Last-Modify/If-Modify-Since：浏览器第一次请求一个资源的时候，服务器返回的header中会加上Last-Modify，Last-modify是一个时间标识该资源的最后修改时间；当浏览器再次请求该资源时，request的请求头中会包含If-Modify-Since，该值为缓存之前返回的Last-Modify。服务器收到If-Modify-Since后，根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存

Etag：web服务器响应请求时，告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识（生成规则由服务器决定）。

If-None-Match：当资源过期时（使用Cache-Control标识的max-age），发现资源具有Etage声明，则再次向web服务器请求时带上头If-None-Match （Etag的值）。web服务器收到请求后发现有头If-None-Match 则与被请求资源的相应校验串进行比对，决定是否命中协商缓存；

ETag和Last-Modified的作用和用法，他们的区别：

1. 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；

2. 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；

3. 在优先级上，服务器校验优先考虑Etag。

浏览器缓存过程

1.浏览器第一次加载资源，服务器返回200，浏览器将资源文件从服务器上请求下载下来，并把response header及该请求的返回时间一并缓存；

2.下一次加载资源时，先比较当前时间和上一次返回200时的时间差，如果没有超过cache-control设置的max-age，则没有过期，命中强缓存，不发请求直接从本地缓存读取该文件（如果浏览器不支持HTTP1.1，则用expires判断是否过期）；如果时间过期，则向服务器发送header带有If-None-Match和If-Modified-Since的请求

3.服务器收到请求后，优先根据Etag的值判断被请求的文件有没有做修改，Etag值一致则没有修改，命中协商缓存，返回304；如果不一致则有改动，直接返回新的资源文件带上新的Etag值并返回200；；

4.如果服务器收到的请求没有Etag值，则将If-Modified-Since和被请求文件的最后修改时间做比对，一致则命中协商缓存，返回304；不一致则返回新的last-modified和文件并返回200。

强制缓存、协商缓存到底有什么区别和联系？

主要有2点：

1. 触发的先后顺序不同

先去判断文件是否过期(下面会说如何判断是否过期)，没过期触发强制缓存，浏览器直接读取本地文件，http状态码200 (from memory cache)或者 (from disk cache)

from memory cache：从本地读取缓存，本会话由于访问过该网站，部分文件加载到内存中了，可以直接内存中读取，关闭浏览器或tab页后清空，不会出现from memory cache。

from dist cache：从本地读取缓存，内存中没有，读取磁盘中的缓存文件。

文件已经过期了，触发协商缓存，发起请求询问服务器该文件是否有更新,没有更新则使用浏览器本地缓存文件，文件有更新则服务器返回新的文件给客户端，且更新新的过期时间并缓存起来。

2. 强制缓存不访问服务器、协商缓存需要访问服务器

强制缓存是浏览器 自导自演 的行为，发起请求时看该文件是否过期，没过期直接使用。

协商缓存是浏览器发现文件过期了，需要和 服务器端通讯 ，让服务器判断是否过期，没过期就还是用浏览器缓存，过期了就用服务器新返回的文件。

浏览器如何知道一个资源是否过期？

在请求的Reponse Header中,有2个头部字段我们并不陌生：expires、cache-control。

expires是http1.0的产物，代表资源过期的绝对时间，但是每个机器本地时间是不同的会造成不必要的麻烦。固http1.1增加了cache-control代表相对时间，从客户端接收到资源的那一刻起，经过多少时间（秒）才过期。

当 expires和 cache-control都存在， cache-control优先级高。

浏览器在请求一个资源前，通过浏览器本地时间和上次接口返回的Reponse Header中的expires、cache-control时间做判断，就知道是否过期了。

这下知道了判断资源是否过期的方法，没过期就触发强制缓存。

通过上面介绍，我们知道当资源过期后会触发协商缓存，会发起一个请求询问服务器这个资源是否有更新（有变动），那么服务器怎么知道这个资源是否有更新呢？往下看

如何判断一个资源是否更新？

通过请求的Reponse Header2个字段：最后更新时间（last-modified）和文件标识（ETag）来记录。如何实现的呢？

首先在一个请求中，Reponse Header里面服务器会返回文件最后修改时间： Last-Modified 或者最新文件标识ETag。

为什么  Last-Modified不够还需要 ETag呢？是因为某些文件虽然更新时间变化了，但是内容其实并没有变化。所以用 ETag表示文件内容是否变更，相当于一个版本号。

Reponse Header内容如下：

当下次发送相同的请求时，request Header内容如下：

If-Modified-Since的值对应 Last-Modified的值。

If-None-Match的值对应 ETag 的值。

服务器拿到这2个值结合自身的实际情况判断，如果还是没有变更则告诉浏览器（code 304）这个文件没有变化，你可以继续使用缓存中的资源，并且更新expires和cache-control，让这个文件再次缓存服务器设置的时间。如果有变更了，则把新的资源重新返回给客户端（code 200），客户端重新缓存新的资源。

强制缓存和协商缓存就说这么多了，这只是一个简单的区分，让大家有个清晰简单的认识，不至于下次面试官问起一脸蒙蔽，更多细节大家可以自行探索~

总结

强制缓存和协商缓存都针对静态资源，动态资源实现缓存方法参考上方伪代码。

强制缓存在前，协商缓存在后。

资源未过期触发强制缓存，资源过期后再触发协商缓存。

判断过期的方法expires（绝对时间）、cache-control（相对时间）

判断资源是否有更新（Last-Modified 和 ETag）