HTTP缓存的工作原理和实现机制

HTTP缓存的工作原理

• 接收：读取请求报文
• 解析：对请求报文进行解析，提取URL和各种首部字段
• 查询：查看是否有本地缓存可用，如果没有，则从服务器获取并存储到本地
• 新鲜度(有效期)检查：缓存不会一直有效，是有过期时间的，在有效期之内才可以使用，否则需要向服务器查询对应资源是否有更新。
• 创建响应：缓存会用新的首部字段和缓存的响应主体来构建响应报文
• 发送：将相应发送给客户端
• 日志：缓存可以创建一条日志来记录这个HTTP事务

流程如下图所示：

HTTP缓存的实现机制

基于HTTP协议的HTTP缓存是通过在请求头和响应头中设置相应的字段值来实现的。

Expires

Expires字段的值为服务器返回的缓存资源的到期时间(绝对时间),即下一次请求时间小于服务端返回的到期时间，直接使用缓存数据。

Expires是HTTP/1.0的东西，现在浏览器默认使用HTTP/1.1，所以基本忽略。

Cache-Control

Cache-Control字段可以设置多个属性值，常见属性及含义如下所示

• no-store：禁止进行缓存，缓存中不得存储任何客户端请求服务端响应的内容，每次客户端发起的请求都会从服务端下载完整的响应内容；
• no-cache：强制确认缓存，每次请求发出时，缓存会将此请求发送到服务器，服务器会验证请求中所描述的缓存是否过期，若未过期，则缓存才使用本地缓存副本。
• public：用于共享缓存，任何中间代理都可以缓存响应
• private：用于私有缓存，只有客户端浏览器才可以缓存响应，没有指定public时，默认为private
• max-age：用于设置缓存有效期，max-age是距离请求发起时间的秒数，是一个相对值，如果响应头中存在Expires和max-age以max-age为准。
• must-revalidate使用该指令时，意味着缓存在考虑使用一个陈旧的资源时，必须先验证他的状态，已过期的缓存将不被使用，该属性与no-cache的区别在于，使用no-cache时，不管本地资源缓存副本是否过期，使用资源缓存副本前一定要到源服务器进行副本有效性校验，而must-revalidate则不然，只有在本地资源缓存副本过期后，才去源服务器进行有效性检测。

Last-Modified/If-Modified-Since

Last-Modified字段常用于响应头中，告知客户端资源的最后修改时间，这样当客户端再次请求该资源时，会在If-Modified-Since请求字段中带上上次请求返回的最后修改时间，服务器收到请求报文后发现请求头包含If-Modified-Since字段，则与请求资源的最后修改时间对比。如果资源的最后修改时间大于If-Modified-Since字段值，说明资源又被修改过，则返回完整的资源内容，对应响应状态码为200；如果资源的最后修改时间小于或等于If-Modified-Since字段值，说明资源没有做新的修改，则返回状态码304，告知浏览器使用本地保存的缓存作为响应实体。

Etag/If-None-Match

Etag用于响应头中，告知客户端资源在服务器的唯一标识（生成规则有服务器指定，每当资源发生修改后Etag值会变化），当客户端再次请求资源时，通过If-None-Match字段通知服务器客户端缓存资源的唯一标识。服务器收到请求报文发现请求头中包含If-None-Match字段，则与被请求资源的唯一标识作对比，如果不同则说明资源被改动过，则返回资源的完成内容，状态码为200；如果相同说明资源没有修改，返回状态码304，告知浏览器使用本地保存的缓存作为响应实体。

Etag/If-None-Match 的优先级要高于 Last-Modified/If-Modified-Since，如果同时出现，以前者为准。