HTTP 缓存

缓存

什么是缓存

缓存称为数据交换的缓存区。

当某一个硬件要读取数据时候，会首先从缓存中查找数据，如果有，直接将数据返回，如果没有再从内存中获取数据。缓存获取数据的速度远比内存快。所以HTTP请求都采用缓存的策略，避免重复请求服务器，增加服务器压力。

缓存分类

强缓存

所谓强缓存，是客户端第一次请求服务器，服务器会将数据及过期时间返回给客户端，客户端将二者存放在缓存数据库中，再次请求，客户端首先判断缓存是否过期，没有过期就读取缓存数据，否则再次向服务器请求。

协商缓存

浏览器第一次请求数据时，服务器会将缓存标识与数据一起返回给客户端，客户端将二者备份至缓存数据库中。 再次请求数据时，客户端将备份的缓存标识发送给服务器，服务器根据缓存标识进行判断，判断成功后，返回304状态码（表示客户端拥有可能过期的缓存会携带Etag,时间询问服务器，服务器返回304则表示缓存有效）也就是缓存有效，通知客户端比较成功，可以使用缓存数据。

内容协商

内容协商机制指的是客户端与服务器就响应的资源进行交涉，让服务器返回最适合客户端的资源，比如浏览器语言设置不同的中文或英文，当访问Google时，就会显示中文或英文搜索。内容协商会以语言，字符集以及编码进行判断. 有三种协商：

1. 服务器驱动协商 ：由服务器进行内容协商，以请求首部为参考，服务器自动处理；
2. 客户端驱动协商：客户端进行内容协商，用户从浏览器可选列表中进行手动选择；
3. 透明协商：是服务器与客户端驱动的结合体，是服务端与客户端各自进行内容协商的一种方法；

常见的协商因素

1. 质量因子q：表示内容的质量，可接受类型的优先级。比如： Accept：text/html、application/xml;q=0.8 在媒体类型后用分号隔开，使用q来表示权重，优先级，没有指定q即为1.0，优先级最高，范围是0-1可以精确到小数后3位
2. 字符编码：由于UTF-8格式使用多，原先的Accept-Charset（优先字符集）已经被废弃
3. 内容编码：主要指的是压缩算法，比如：Accept-Encoding：gzip，deflate,br。这样服务器就可以选择一种压缩算法放进Content-Encoding响应头里，将原数据压缩返回给浏览器。
4. 表述语言：Accept-Lauguage:zh-CN,zh

Expires

在HTTP1.0中开始使用，表示一种资源过期的头部，描述的绝对时间是由服务器返回。在客户端第二次请求中，客户端使用本地时间与Expires时间进行对比，没有超出该时间表示缓存资源有效可以使用，并返回200 code。在 HTTP/1.1 中，会优先处理 max-age指令，它优先级高，但是在 HTTP/1.0 中，max-age 指令会被忽略掉，就处理Expires指令。

Cache-Control

是用来控制缓存的行为，在HTTP1.1中，通过Cache-Control通用首部字段来控制缓存

Cache-Control的请求中的值

• max-age：出现在请求报文中，表示缓存资源的时间小于小于该Age值，就接收缓存，并且优先级高于Expires
• max-stale：表示缓存不再新鲜，但资源时间没有超过它所规定的值，客户端仍会使用缓存。当max-stale后没有值，客户端可以一直使用缓存，无论过期多久 max-age 和 max-stale 的区别在于： max-age: 没有超出 max-age, 都会返回缓存数据，但是如果超过了 max-age, 发起新的请求获取数据更新，请求失败直接返回缓存数据。 max-stale: 没有超过 max-stale，和max-age类似返回缓存数据，但是如果超过了 max-stale, 发起请求获取更新数据，请求失败就直接返回失败，并不会返回缓存的数据。 如果无网的时候，stale 缓存时间过了，会报 504 错误（等待服务器请求时超时）
• min-fresh：期望在经过min-fresh时间内仍然有效，缓存仍可以使用
• no-cache：缓存服务器需要向源服务器验证缓存有效性，也就是等到源服务器返回304状态码时候，才能对客户端缓存请求响应，让客户端使用缓存
• no-store：不缓存请求或者响应任何内容
• no-transform：禁止代理服务器修改响应包体内容
• only-if-cache：从缓存获取资源，表示客户端仅在缓存服务器缓存本地目标资源的情况下，才会要求返回。该指令要求缓存服务器不重新加载响应，也不会再次确认资源有效性，没有缓存则返回504状态码

Cache-Control的响应中的值

• must-revalidate：客户端一旦缓存过期，必须向服务器验证后才能使用
• proxy-revalidate：与must-revalidate相似，仅会对代理服务器共享缓存有效
• no-cache：告诉客户端不能直接使用缓存，必须等待原服务器返回304状态码。如果no-cache后面指定头部，但是客户端后续请求与响应不包含这些头部可以直接使用缓存
• max-age：出现在响应报文中，表示缓存在缓存资源服务器保存的时间
• s-maxage：与max-age指令类似，只针对共享缓存，适用于供多位用户的缓存服务器，对于同一个用户重复返回的缓存服务器无效。并且优先级高于max-age与Expires
• public：将资源作为公共缓存，多个用户使用，无论私有缓存还是共享缓存，都可以将该响应缓存，一般存放在代理服务器上
• private：资源私有化，只能被单个用户使用，存放在浏览器上。如果private后指定头部，告诉代理服务器不能缓存指定头部，但可以缓存其他内容
• no-store：所有的代理服务器不能缓存该响应
• no-transform：禁止代理服务器修改响应包体内容

缓存优点

• 缓解服务器压力；
• 降低客户端获取资源的延迟：缓存通常位于内存中，读取缓存的速度更快。缓存地理位置比源服务器优越，例如浏览器缓存；

实现

• 代理服务器进行缓存
• 客户端使用浏览器进行缓存