【一文就够】浏览器缓存机制详细知识点梳理

浏览器缓存机制详细知识点梳理

在前端的性能优化中，浏览器缓存是很重要的一环。比如在页面前进或者后退，发现丝毫不卡顿很流畅，就是缓存机制的力量。

一、什么是缓存

浏览器缓存Brower Caching是浏览器对之前请求过的文件进行缓存，以便再次访问的时候提高页面展示的速度。比如当我们第一次访问CSDN网站的时候，PC会把从网站上的图片和数据下载到电脑上。当再次访问CSDN网站的时候，网站直接从PC加载，这就是缓存。

二、为什么需要缓存？缓存有哪些优势？

（1）浏览器缓存是将文件保存在客户端，减少重复请求浪费网络带宽，只产生很小的网络消耗。

ps：打开本地资源也会产生网络消耗

（2）缓解服务器的压力，不用重复请求数据

（3）提升前端性能，提高访问速度，提供更好的用户体验

三、web缓存的类别

①数据库缓存

将查询后的数据放在内存中进行缓存，下次再查询，直接从内存缓存中获取，提高响应速度

②CDN缓存

发送web请求，cdn计算出路径短且快的路。管理员部署，把经常访问的放入cnd加快响应

③代理服务器缓存

与浏览器缓存机制类似，但代理服务器面向更广大的群体，规模更大。不只是为一个用户服务，而是为一群用户服务。

④浏览器缓存

每个浏览器都实现HTTP缓存。浏览器使用HTTP协议与服务器交互，根据与服务器约定的规则进行缓存工作

四、浏览器缓存的位置

浏览器缓存的位置一般为四类：Server Worker、Memory Cache、Disk Cache、Push Cache

五、浏览器缓存过程

浏览器缓存过程：强缓存、协商缓存

六、浏览器缓存判断流程图

第一次请求

再次请求

七、缓存位置

1、Server Worker

Server Worker 是运行在浏览器的独立线程，一般用来缓存。Server Worker 涉及请求拦截，so传输协议是HTTPS来保障安全。

Server Worker 是“外建”的缓存机制，可以自由控制缓存哪些文件、如何匹配缓存、如何读取缓存，并且缓存是持续性的，这是与其他内建缓存机制的区别。

2、Memory Cache

内存中的缓存，主要包含的是当前中页面中已经抓取到的资源，例如页面上已经下载的样式、脚本、图片等，占据该进程一定的内存资源，但是缓存持续性很短，会随着进程的释放而释放。一旦我们关闭 Tab 页面，内存中的缓存也就被释放了。

内存缓存特点：①读取速度快 ②时效性：页面关闭进程的内存清空释放

3、Disk Memory

硬盘中的缓存。在所有浏览器缓存中，Disk Cache 覆盖面基本是最大的，绝大部分的缓存都来自 Disk Cache。为什么呢？cuz根据 HTTP Herder 中的字段判断哪些资源需要缓存，哪些资源可以不请求直接使用，哪些资源已经过期需要重新请求。在跨站点的情况下，相同地址的资源一旦被硬盘缓存下来，就不会再次去请求数据。

硬盘缓存比内存缓存读取速度慢，读取需要对硬盘进行I/O操作，会导致重新解析缓存内容，造成读取路的复杂。

Memory Cache 和 Disk Cache的相同和不同比较

	Memory Cache	Disk Cache
相同点	只能存储一些派生类资源文件	只能存储一些派生类资源文件
不同点	退出Tag进程时数据会被清除	退出Tag进程时数据不会被清除
存储资源	一般脚本、图片、字体	一般非脚本css等

CSS文件加载一次就可以渲染，不会频繁的读取，存储在Disk Cache；js脚本可能会随时会被执行，存储在Memory Cache，若存储在硬盘中，会因为I/O开销大导致浏览器失去响应。

三级缓存原理

①先去内存查找，找到直接加载

②内存找不到，硬盘中找，找到直接加载

③硬盘找不到进行网络请求

④请求获取的资源缓存到硬盘和内存

prefetch cache 预取缓存

html代码的link标签带有prefetch，prefetch是预加载的一种方式，被标记为prefetch的资源会在浏览器空闲的时间加载

4、Push Cache

推送缓存，是HTTP/2的内容，并没有严格执行HTTP头部的缓存指令。在Server Worker、Memory Cache、Disk Cache都没有命中的时候，它会被使用。在Session中存在，Session结束就会被释放，缓存时间短暂。

八、强缓存

（1）HTTP报文

浏览器缓存机制就是HTTP缓存机制，这个机制HTTP报文的缓存标识进行的。

HTTP请求报文

请求行—HTTP行（通用信息头、请求头、实体头）—请求报文主体（post才有）

HTTP响应(Response)报文

状态行 – HTTP头(通用信息头，响应头，实体头) – 响应报文主体

（2）浏览器并不会向服务器发送任何请求，直接从本地缓存中读取文件，返回200

200 form memory cache	200 from disk cache
不访问服务器！直接从内存中获取。浏览器关闭，资源将被释放，数据将不存在。下次打开页面不是from memory cache	不访问服务器！直接从硬盘中获取。浏览器关闭，资源不会被释放，数据依然存在，下次打开页面依然是from disk cache

控制强制缓存的字段分别是Expires和Cache-Control，Cache-Control优先级比Expires高

（3）Expires

http1.0规范，它设置一个值绝对时间的GMT格式的时间字符串，这个是资源失效时间（客户端的时间小于Expires的值），在这个时间之前都是名中缓存。

Expires:Mon,16 Oct 2066 23:59:59 GMT

缺陷：Expires控制缓存原理是客户端的时间和服务端返回的时间作对比，若两个时间偏差大的话，会造成强制缓存直接失效

（4）Cache-Control

http1.1规范，替代Expires，它利用的是相对时间，利用header信息字段的max-age值判断。

max-age=5000//代表资源的有效期是5000秒

除此之外还有常见的几个值

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	只能被终端用户缓存，不允许CDN等中间缓存器对其缓存（默认取值）
no-cache	客户端缓存，发送请求到服务器确实是否使用协商
no-store	禁止缓存，级禁止强缓存和协商缓存，每次都需要重新请求数据
max-age	缓存内容有效时间

（5）Expires和Cache-Control

Cache-Control的优先级比Expires高，Expires是绝对时间，Cache-Control是相对时间

九、协商缓存

（1）浏览器向服务器发起请求，命中缓存返回304，失效返回200和请求结果

向服务器发起请求，服务器根据这个请求的Request header的一些参数来判断是否命中协商缓存；命中返回304状态码并且会带上新的response header告诉浏览器可以从缓存中读取资源。没有命中返回200状态码和请求的结果。

（2）协商缓存成功，返回304流程图

（3）协商缓存失效，返回200流程图

（4）Last-Modified/If-Modified-Since、ETag/If-None-Match

协商换头字段Last-Modified/If-Modified-Since 和ETag/If-None-Match是成对出现的，呈现一一对应的关系

Last-Modified/If-Modified-Since 是http1.0的头字段，ETag/If-None-Match是http1.1的头字段

Etag / If-None-Match优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since，同时存在则只有Etag / If-None-Match生效

一些概念

①Last-Modified

浏览器向服务器发送资源最后的修改时间

②If-Modified-Since

当资源过期时，发现响应头具有Last-Modified声明，则再次向服务器请求时带上头if-modified-since，表示请求时间。服务器收到请求后，发现有if-modified-since则与被请求资源的最后修改时间进行对比（Last-Modified）,若最后修改时间较新，说明资源又被改过，则返回最新资源，返回200；若最后修改时间较小，说明资源无新修改，返回304 ，使用缓存文件。

③ETag

http1.1属性，由服务器生成返回给前端，帮助服务器控制web端的缓存验证，服务器会生成并且返回当前资源文件的一个唯一标识

④If-None-Match

当资源过期时，发现响应头具有Etag声明，则再次向服务器请求时带上头if-none-match（唯一标识Etag值）。服务器收到该请求后，发现有If-None-Match则根据If-None-Match的字段值与该资源在服务器的Etag值做对比，一致则返回304，代表资源无更新，继续使用缓存文件；不一致则重新返回资源文件，状态码为200。

Etag为什么会出现？

Last-Modified/If-Modified-Since有个缺陷，在短时间内变化，Last-Modified并不会发生变化。在周期性内变化，一个周期内修改为原来的样子，还是可以使用缓存，但是Last-Modified不是这么工作的，所以Etag出现了。

Last-Modify/If-Modify-Since 和ETag/If-None-Match的区别

Etag/If-None-Match 返回的是一个校验码，而Last-Modified/If-Modified-Since 不是。Etag可保证每一个资源的唯一性，资源变化Etag也会变化。服务器根据If-None-Match值来判断是否命中缓存
Last-Modifed/If-Modified-Since的时间精度是秒，而Etag可以更精确
Etag优先级高于Last-Modified，服务器先验证Etag；Etag可以和Last-Modified一起使用，服务器先验证Etag，一致才会继续比对last-Modified，最后才会返回304。