详解浏览器的缓存机制

浏览器缓存是前端性能优化的重要一环,对于前端效率提升的重要性,不言而喻。

之前对于浏览器缓存也是一知半解,这次借着H5页面缓存优化的东风整理了一下本地浏览器端的缓存机制,如强制缓存、协商缓存等,并且然后结合门户域各部件(官网、云社区、云市场、个人中心、APP)当前的缓存机制进一步分解,旨在呈现下当前华为云官网的缓存策略,供大家参考。

1 浏览器缓存 1.1 浏览器缓存

缓存是一种本地保存远端资源的机制,不管是在客户端、还是在服务端存储着,用相同的URL进行数据请求,可以直接从缓存中请求资源而不再访问源服务器。

Web前端缓存大致可以分为:数据库缓存、服务器端缓存(代理服务器缓存、CDN缓存)、浏览器缓存。

浏览器缓存也包含很多内容:HTTP 缓存、indexDB、cookie、localstorage 等等。这里我们只讨论 HTTP 缓存相关内容。

1.2 浏览器缓存的意义

浏览器在本地对用户对最近请求过的文档进行存储,当用户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件。浏览器缓存的意义主要在:

a. 避免了冗余的数据传输,节省流量;

b. 加快了用户访问网页的速度;

c. 减小了服务器的压力。

2 缓存类型 2.1 第一次请求数据

浏览器第一次请求数据时,浏览器缓存中没有对应的缓存数据,此时需要请求服务器,浏览器返回数据后,会把请求的数据存储至缓存数据库中。

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当浏览器中存在缓存数据后,可以根据是否需要向服务器发送请求,将缓存类型分为:强制缓存和协商缓存。

2.2 强制缓存

用户请求数据,如果命中强缓存,则不向服务器请求,而直接从本地资源获取,返回200状态码,并提示from disk cache或from memory cache(比从disk快)。

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2.3 协商缓存

在用户请求资源时,浏览器直接向服务器发送请求,协商对比服务端和本地的资源,验证本地资源是否失效。

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2.4 强制缓存和协商缓存的关系

强制缓存和协商缓存命中缓存资源后,都是从本地读取资源。如果强制缓存生效,则不需要再向服务器发出请求;而协商缓存,不管是否使用缓存,必须向服务器发送一个请求来协商。

两类缓存规则可以同时存在,强制缓存优先级高于协商缓存,也就是说,当执行强制缓存的规则时,如果缓存生效,直接使用缓存,不再执行协商缓存规则。如果强制缓存规则不生效,则需要进行协商缓存判断。

3 缓存相关header

上文介绍了强制缓存与协商缓存的流程,那么在浏览器中,浏览器如何判定缓存数据是否失效呢?如何确认是否使用缓存数据呢?

3.1 强制缓存

强制缓存的response header中会有两个字段来表明失效规则(Expires/Cache-Control)

1. Expires:Expires的值为服务端返回的到期时间,即下一次请求时,请求时间小于服务端返回的到期时间,直接使用缓存数据。不过Expires 是HTTP 1.0的东西,现在默认浏览器均默认使用HTTP 1.1,所以它的作用基本忽略。另一个问题是,到期时间是由服务端生成的,但是客户端时间可能跟服务端时间有误差,这就会导致缓存命中的误差。 所以HTTP 1.1 的版本,使用Cache-Control替代。

2. Cache-Control:Cache-Control 是最重要的规则。常见的取值有private、public、no-cache、max-age,

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Expires和Cache-Control的关系:

a. 相同点:两者都是强缓存。

b. 不同点:

Expires是http1.0规定的,而Cache-Control是http1.1规定的。

Expires的过期时间采用的是绝对时间,容易造成差错; 而Cache-Control的过期时间采用的时相对时间,在缓存上不会出现问题。

两者可以同时存在于一次请求中,但是不会同时在一次请求中起作用。 在HTTP1.0的环境下,Cache-Control不起作用,Expires起作用; 在HTTP1.1的环境之下, Expires不起作用,而Cache-Control起作用。当前一般都是http1.1的情况,所以Expires是作为一种向下兼容的形式而存在的。

Cache-Control的选择更多,功能更为强大,推荐使用。 Expires作为强缓存,功能单一,不推荐使用。

例如:下图(华为云官网首页)中,文件global.js的Cache-Control指定的缓存失效时间max-age为86400s(1天):

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3.2 协商缓存

协商缓存一般是使用 if-modified-since/Last-Modified 和 if-none-match/Etag 由服务器来决定浏览器缓存的资源是否可以使用。

1. Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified:服务器响应请求时,告诉浏览器资源最后的修改时间。

If-Modified-Since:浏览器再次请求资源时,浏览器通知服务器,上次请求时,返回的资源最后修改时间。

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