最近在看面試題的時候總會看到有一些關於Http緩存的題目，但是總是一知半解，不甚理解；尤其是Http頭信息中有一大堆的字段，什麼if-modified-since，什麼if-none-match，真是令人頭疼。後來突然想到，要是能通過自己構建一個服務器，自己添加頭信息，然後看實現的效果，不就更好了麼。說幹就幹，在網上各種找資料，然後再使用expressjs添加各種頭信息，就能夠很好的理解Http緩存了。

個人博客瞭解下謝小飛的博客

Http簡介

瀏覽器和服務器之間通信是通過HTTP協議，HTTP協議永遠都是客戶端發起請求，服務器回送響應。模型如下：

HTTP報文就是瀏覽器和服務器間通信時發送及響應的數據塊。瀏覽器向服務器請求數據，發送請求(request)報文；服務器向瀏覽器返回數據，返回響應(response)報文。報文信息主要分爲兩部分：

報文頭部：一些附加信息（cookie，緩存信息等），與緩存相關的規則信息，均包含在頭部中
數據主體部分：HTTP請求真正想要傳輸的數據內容

本文用到的一些報文頭如下：

字段名稱	字段所屬
Pragma	通用頭
Expires	響應頭
Cache-Control	通用頭
Last-Modified	響應頭
If-Modified-Sice	請求頭
ETag	響應頭
If-None-Match	請求頭

Http緩存的分類

Http緩存可以分爲兩大類，強制緩存（也稱強緩存）和協商緩存。兩類緩存規則不同，強制緩存在緩存數據未失效的情況下，不需要再和服務器發生交互；而協商緩存，顧名思義，需要進行比較判斷是否可以使用緩存。

兩類緩存規則可以同時存在，強制緩存優先級高於協商緩存，也就是說，當執行強制緩存的規則時，如果緩存生效，直接使用緩存，不再執行協商緩存規則。

原始模型

我們先簡單搭建一個Express的服務器，不加任何緩存信息頭。

const express = require('express');
const app = express();
const port = 8080;
const fs = require('fs');
const path = require('path');

app.get('/',(req,res) => {
    res.send(`<!DOCTYPE html>
    <html lang="en">
    <head>
        <title>Document</title>
    </head>
    <body>
        Http Cache Demo
        <script src="/demo.js"></script>
    </body>
    </html>`)
})

app.get('/demo.js',(req, res)=>{
    let jsPath = path.resolve(__dirname,'./static/js/demo.js');
    let cont = fs.readFileSync(jsPath);
    res.end(cont)
})

app.listen(port,()=>{
    console.log(`listen on ${port}`)    
})
複製代碼

我們可以看到請求結果如下：

請求過程如下：

瀏覽器請求靜態資源demo.js
服務器讀取磁盤文件demo.js，返給瀏覽器
瀏覽器再次請求，服務器又重新讀取磁盤文件 a.js，返給瀏覽器。
循環請求。。

看得出來這種請求方式的流量與請求次數有關，同時，缺點也很明顯：

浪費用戶流量
浪費服務器資源，服務器要讀磁盤文件，然後發送文件到瀏覽器
瀏覽器要等待js下載並且執行後才能渲染頁面，影響用戶體驗

接下來我們開始在頭信息中添加緩存信息。

一、強制緩存

強制緩存分爲兩種情況，Expires和Cache-Control。

Expires

Expires的值是服務器告訴瀏覽器的緩存過期時間（值爲GMT時間，即格林尼治時間），即下一次請求時，如果瀏覽器端的當前時間還沒有到達過期時間，則直接使用緩存數據。下面通過我們的Express服務器來設置一下Expires響應頭信息。

//其他代碼...
const moment = require('moment');

app.get('/demo.js',(req, res)=>{
    let jsPath = path.resolve(__dirname,'./static/js/demo.js');
    let cont = fs.readFileSync(jsPath);
    res.setHeader('Expires', getGLNZ()) //2分鐘
    res.end(cont)
})

function getGLNZ(){
    return moment().utc().add(2,'m').format('ddd, DD MMM YYYY HH:mm:ss')+' GMT';
}
//其他代碼...
複製代碼

我們在demo.js中添加了一個Expires響應頭，不過由於是格林尼治時間，所以通過momentjs轉換一下。第一次請求的時候還是會向服務器發起請求，同時會把過期時間和文件一起返回給我們；但是當我們刷新的時候，纔是見證奇蹟的時刻：

可以看出文件是直接從緩存（memory cache）中讀取的，並沒有發起請求。我們在這邊設置過期時間爲兩分鐘，兩分鐘過後可以刷新一下頁面看到瀏覽器再次發送請求了。

雖然這種方式添加了緩存控制，節省流量，但是還是有以下幾個問題的：

由於瀏覽器時間和服務器時間不同步，如果瀏覽器設置了一個很後的時間，過期時間一直沒有用
緩存過期後，不管文件有沒有發生變化，服務器都會再次讀取文件返回給瀏覽器

不過Expires 是HTTP 1.0的東西，現在默認瀏覽器均默認使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。

Cache-Control

針對瀏覽器和服務器時間不同步，加入了新的緩存方案；這次服務器不是直接告訴瀏覽器過期時間，而是告訴一個相對時間Cache-Control=10秒，意思是10秒內，直接使用瀏覽器緩存。

app.get('/demo.js',(req, res)=>{
    let jsPath = path.resolve(__dirname,'./static/js/demo.js');
    let cont = fs.readFileSync(jsPath);
    res.setHeader('Cache-Control', 'public,max-age=120') //2分鐘
    res.end(cont)
})
複製代碼

二、協商緩存

強制緩存的弊端很明顯，即每次都是根據時間來判斷緩存是否過期；但是當到達過期時間後，如果文件沒有改動，再次去獲取文件就有點浪費服務器的資源了。協商緩存有兩組報文結合使用：

Last-Modified和If-Modified-Since
ETag和If-None-Match

Last-Modified

爲了節省服務器的資源，再次改進方案。瀏覽器和服務器協商，服務器每次返回文件的同時，告訴瀏覽器文件在服務器上最近的修改時間。請求過程如下：

瀏覽器請求靜態資源demo.js
服務器讀取磁盤文件demo.js，返給瀏覽器，同時帶上文件上次修改時間 Last-Modified（GMT標準格式）
當瀏覽器上的緩存文件過期時，瀏覽器帶上請求頭If-Modified-Since（等於上一次請求的Last-Modified）請求服務器
服務器比較請求頭裏的If-Modified-Since和文件的上次修改時間。如果果一致就繼續使用本地緩存（304），如果不一致就再次返回文件內容和Last-Modified。
循環請求。。

代碼實現過程如下：

app.get('/demo.js',(req, res)=>{
    let jsPath = path.resolve(__dirname,'./static/js/demo.js')
    let cont = fs.readFileSync(jsPath);
    let status = fs.statSync(jsPath)

    let lastModified = status.mtime.toUTCString()
    if(lastModified === req.headers['if-modified-since']){
        res.writeHead(304, 'Not Modified')
        res.end()
    } else {
        res.setHeader('Cache-Control', 'public,max-age=5')
        res.setHeader('Last-Modified', lastModified)
        res.writeHead(200, 'OK')
        res.end(cont)
    }
})
複製代碼

我們多次刷新頁面，可以看到請求結果如下：

雖然這個方案比前面三個方案有了進一步的優化，瀏覽器檢測文件是否有修改，如果沒有變化就不再發送文件；但是還是有以下缺點：

由於Last-Modified修改時間是GMT時間，只能精確到秒，如果文件在1秒內有多次改動，服務器並不知道文件有改動，瀏覽器拿不到最新的文件
如果服務器上文件被多次修改了但是內容卻沒有發生改變，服務器需要再次重新返回文件。

ETag

爲了解決文件修改時間不精確帶來的問題，服務器和瀏覽器再次協商，這次不返回時間，返回文件的唯一標識ETag。只有當文件內容改變時，ETag才改變。請求過程如下：

瀏覽器請求靜態資源demo.js
服務器讀取磁盤文件demo.js，返給瀏覽器，同時帶上文件的唯一標識ETag
當瀏覽器上的緩存文件過期時，瀏覽器帶上請求頭If-None-Match（等於上一次請求的ETag）請求服務器
服務器比較請求頭裏的If-None-Match和文件的ETag。如果一致就繼續使用本地緩存（304），如果不一致就再次返回文件內容和ETag。
循環請求。。

const md5 = require('md5');

app.get('/demo.js',(req, res)=>{
    let jsPath = path.resolve(__dirname,'./static/js/demo.js');
    let cont = fs.readFileSync(jsPath);
    let etag = md5(cont);

    if(req.headers['if-none-match'] === etag){
        res.writeHead(304, 'Not Modified');
        res.end();
    } else {
        res.setHeader('ETag', etag);
        res.writeHead(200, 'OK');
        res.end(cont);
    }
})
複製代碼

請求結果如下：

一些額外的東西

在報文頭的表格中我們可以看到有一個字段叫Pragma，這是一段塵封的歷史....

在“遙遠的”http1.0時代，給客戶端設定緩存方式可通過兩個字段--Pragma和Expires。雖然這兩個字段早可拋棄，但爲了做http協議的向下兼容，你還是可以看到很多網站依舊會帶上這兩個字段。

關於Pragma

當該字段值爲no-cache的時候，會告訴瀏覽器不要對該資源緩存，即每次都得向服務器發一次請求才行。

res.setHeader('Pragma', 'no-cache') //禁止緩存
res.setHeader('Cache-Control', 'public,max-age=120') //2分鐘
複製代碼

通過Pragma來禁止緩存，通過Cache-Control設置兩分鐘緩存，但是重新訪問我們會發現瀏覽器會再次發起一次請求，說明了Pragma的優先級高於Cache-Control

關於Cache-Control

我們看到Cache-Control中有一個屬性是public，那麼這代表了什麼意思呢？其實Cache-Control不光有max-age，它常見的取值private、public、no-cache、max-age，no-store，默認值爲private，各個取值的含義如下：

private: 客戶端可以緩存
public: 客戶端和代理服務器都可緩存
max-age=xxx: 緩存的內容將在 xxx 秒後失效
no-cache: 需要使用對比緩存來驗證緩存數據
no-store: 所有內容都不會緩存，強制緩存，對比緩存都不會觸發

所以我們在刷新頁面的時候，如果只按F5只是單純的發送請求，按Ctrl+F5會發現請求頭上多了兩個字段Pragma: no-cache和Cache-Control: no-cache。

緩存的優先級

上面我們說過強制緩存的優先級高於協商緩存，Pragma的優先級高於Cache-Control，那麼其他緩存的優先級順序怎麼樣呢？網上查閱了資料得出以下順序（PS：有興趣的童鞋可以驗證一下正確性告訴我）：

Pragma > Cache-Control > Expires > ETag > Last-Modified

如果覺得寫得還不錯，請關注我的掘金主頁。更多文章請訪問謝小飛的博客

參考資料：

通過express框架簡單實踐幾種設置HTTP對緩存的控制

前端也要懂Http緩存機制

Http簡介

Http緩存的分類

原始模型

一、強制緩存

Expires

Cache-Control

二、協商緩存

Last-Modified

ETag

一些額外的東西

關於Pragma

關於Cache-Control

緩存的優先級

lightdb hash index的性能和限制

前端也要懂Http緩存機制

前端學習文檔記錄

數組對象比較處理（面試題，附答案）

自定義客戶管理系統開發過程中遇到的問題總結

阿里雲呼叫中心

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結