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HTTP缓存机制

  HTTP/1.1中缓存的目的是为了在很多情况下减少发送请求,也即直接返回缓存;同时在许多情况下可以不需要发送完整响应。前者减少了网络回路的数量,挺高响应速度,HTTP利用一个“过期(expiration)”机制来为此目的。后者减少了网络应用的带宽,HTTP用“验证(validation)”机制来为此目的。

请求处理过程:

  当一个用户发起一个静态资源请求的时候,浏览器会通过以下几步来获取资源
  1.本地缓存阶段:先在本地查找该资源,如果有发现该资源,而且该资源还没有过期,就使用这一个资源,完全不会发送http请求到服务器
  2.协商缓存阶段:如果在本地缓存找到对应的资源,但是不知道该资源是否过期或者已经过期, 则发一个http请求到服务器,然后服务器判断这个请求,如果请求的资源在服务器上没有改动过,则返回304, 让浏览器使用本地找到的那个资源
  3.缓存失败阶段:当服务器发现请求的资源已经修改过,或者这是一个新的请求(在本来没有找到资源),服务器则返回该资源的数据,并且返回200, 当然这个是指找到资源的情况下,如果服务器上没有这个资源,则返回404
  经过上面的流程整理,我们会有以下几个问题需要处理.
  1.本地缓存阶段,如何判断资源在本地是否过期?
  2.协商缓存阶段,如何判断本地资源是否和服务器的资源是否一样?

expire:

  如果apache开启了expire模块, 当浏览器发送该资源请求的时候, apache返回资源的同时,会返回一个名为expire的http头,expire头的内容是一个时间值, 这一个值就是资源在本地的过期时间, 这个值会存在本地.也就是说,在本地缓存阶段,在本地找到了一个对应的资源值,而且当前时间还没超过资源的过期时间, 那么就直接使用这一个资源,不会发送http请求.

cache-control:

  cache-control是http协议中常用的头部之一,顾名思义, 他是负责控制页面的缓存机制,如果该头部指示缓存, 缓存的内容也会存在本地, 操作流程和expire相似,但也有不同的地方, cache-control有更多的选项, 而且也有更多的处理方式.

  该头部有过个值,下面我们来看下各个值的作用
1.Public
指示响应可被任何缓存区缓存。

2.Private
指示对于单个用户的整个或部分响应消息,不能被共享缓存处理。这允许服务器仅仅描述当用户的部分响应消息,此响应消息对于其他用户的请求无效。

3.no-cache
指示请求或响应消息不能缓存

4.no-store
用于防止重要的信息被无意的发布。在请求消息中发送将使得请求和响应消息都不使用缓存

5.max-age
指示客户机可以接收生存期不大于指定时间(以秒为单位)的响应。

6.no-transform
不允许转换存储系统

7.must-revalidate
使得客户端再次浏览当前页时必须发送相关 HTTP 头信息到服务器进行验证,然后才决定是否加载客户端本地 cache

if-modified-since 和 last-modified:

  当apache接收到一个资源请求(假设是用户是第一次访问,没有任何缓存), 服务器返回资源的同时,还会发送一个last-modified的http响应头, last-modified响应头的内容值是该资源在服务器上最后修改的时间.浏览器接受到这个http头后,会把其内容值和资源同时保存起来.
  当用户第二发送资源请求(假设这里expire没有生效或者已经过期), 浏览器在本地找到了一个相同的资源,但是不能确定该资源是否和服务器上的一样(有可能在两次访问期间,服务器上的资源已经被修改过),此时浏览器发送请求的时候,请求头内会附带一个if-modified-since的请求头, 这个头部的内容就是上一次last-modified返回的值, 服务器把这个头的值和请求资源的最后修改时间对比,如果两个值相同,则认为资源没有修改,将会返回304,让浏览器使用本地资源.否则服务器将返回资源,而且返回200状态。

if-none-match 和 etag:

  其实这两个头部和if-modified-since, last-modified的工作原理是一样的, if-none-match作为请求头, etag作为响应头.既然工作原理一样, 为什么etag这对头部会出现呢?
  原因在于, last-modified请求头的内容是以文件最后修改的时间作为对比的,但是unix系统里面, 文件修改的时间只保存到了秒. 如果某些应用内存在1秒内对文件做了多次修改,这样last-modified是不能完成比较功能的.所以要引入一个新的机制(原因可能不止这一个);
  etag的值一般由3个数值组成,资源的inode值, 最后修改时间, 资源大小,以16进制组成一个字符串, 例如:1a-182b-10f; 但这个格式不是固定的, 只要保证该值的唯一性,但不限格式。

浏览器中的操作对缓存的影响:
  1.强制刷新 – 当按下ctrl+F5来刷新页面的时候, 浏览器将绕过各种缓存(本地缓存和协商缓存), 直接让服务器返回最新的资源;
  2.普通刷新 – 当按下F5来刷新页面的时候,浏览器将绕过本地缓蹲来发送请求到服务器, 此时, 协商缓存是有效的
  3.回车或转向 – 当在地址栏上输入回车或者按下跳转按钮的时候, 所有缓存都生效

cache-control 和 expire:

1.两者都是控制本地缓存的头部两者同时存在的时候
2.expire会被cache-control的max-age覆盖
3.expire的值是一个确定的日期, 而max-age的值是一个以秒为单位的数字访问, 表示生存时间.
4.expire只针对静态资源, 而cache-control针对所有页面,但默认为所有的动态页面不缓存(例如php页面).

Pragma 和 cache-control:

  pragma是http/1.0实现的头部, pragma的值会出现在页面meta标签的http-equiv属性中,以此来控制页面缓存
  cache-control是http/1.1实现的头部,在http/1.0下不兼容.

if-modified-since 和 if-none-match的优先级:

  服务器会优先验证if-modified-since请求头,再验证if-none-match,但是必须要两者头通过验证的时候才返回304,其中一个验证失败,都将返回新资源和200状态;

缓存对搜索引擎的影响:

  相对动态页面,搜索引擎一般都更喜欢静态页面,因为静态页面一般都有expire或cache-control这两个头,这样可以明显地表明他们的过期时间,让搜索引擎知道什么时候应该去更新他们.
  如果没有这个表示,搜索引擎将要经常性得访问站点,才能保证内容的更新.每一次访问都要消耗搜索引擎的资源,同时,每一个搜索都是一个访问,这样也会增加服务器的负担.

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