强缓存与协商缓存详解

被冷落许久的博客，是时候该更新了。刚好最近又做了些总结，给大家分享分享，有不足之处欢迎指正！
隆重介绍下今天的两位主角------强缓存与协商缓存！

一、为什么要使用缓存？

综合来说，主要由两个优点：高性能、高并发。
1、高性能
当应用程序需要访问数据库或其他外部资源时，如果这些资源的数据不经常变化，那么每次请求都需要重新获取数据，这会导致应用程序的响应时间变慢。使用缓存可以将这些数据存储在缓存中，这样下一次请求相同的数据时就可以直接从缓存中获取，而不需要再次查询数据库或其他外部资源，从而提高了应用程序的性能。同时还能能减少数据库负载。
2、高并发
当多个用户同时访问应用程序时，如果每个用户都需要访问数据库或其他外部资源，那么会对系统造成很大的负担。使用缓存可以将一些常用的数据存储在缓存中，这样多个用户同时访问时就可以共享缓存中的数据，从而减轻了系统的负担。

二、浏览器缓存过程

浏览器发送http请求前，先访问浏览器缓存，有缓存则进行下一步，否则，进行第5步；
在浏览器缓存中查找该请求的结果以及缓存标识：若请求头包含expires和cache-control，则为强缓存策略：根据根据cache-contrle:max-age=xxxx(优先)、expires计算缓存时间，若未超时，则进行第4步，若超时则强制缓存实效，进行下一步；
浏览器会发送请求，若请求头未包含的etag、last-modified，则进行第5步；否则判断为协商缓存，执行协商流程判定：
1). 浏览器首次获取某个资源的时候，服务器会在返回资源的同时在响应头部加上Etag(资源的唯一标识字符串)、Last-Modified（资源最后一次在服务器上被修改的时间）；
2). 当浏览器再次请求该资源的时候，会在请求头加上If-None-Match字段（值为 1) 中Etag值）、If-Modified-Since（值为 1) 中Last-Modified值）
3). 服务器收到传过来的值，再次生成该资源得Etag，并判定Etag与If-None-Match、该资源服务器上的最后修改时间与If-Modified-Since是否相等，如果相同，则满足协商缓存进行第5步。
4). 如果不满足协商缓存，则进行第6步，更新资源并更新Etag的值、Last-Modified的值。
从缓存读取，进行第7步；
向web服务器发送请求，进行下一步；
请求响应，缓存协商，进行下一步；
数据展示

三、强缓存

命中强缓存，不会将请求发送给服务器，http返回码是200，size例显示from cache。
Expires或者Cache-Control两个字段来控制，用来表示资源的缓存时间。Cache-Control的优先级更高。

Expires
缓存过期时间，用来指定资源到期的时间，是服务器端的具体的时间点。如：Expires: Mon, 01 Jul 2024 13:31:00 GMT。客户端的时间与服务器返回的时间进行比较，如果在缓存有效期内，则可以直接使用强缓存。
注意：因为Expires表示的是服务器具体的时间点，如果客户端与服务器端时间有误差，就可能出现强缓存一直是无效的情况。比如强缓存定义的是2024年7月1日13:00之前有效，但是客户端的时间偏快，此时已经13:30了，那一开始强缓存就是无效的。

Cache-Control
Cache-Control是一个相对时间，例如Cache-Control:max-age=3600，代表着资源的有效期是3600秒。由于是相对时间，并且都是与客户端时间比较，所以服务器与客户端时间偏差也不会导致问题。

四、协商缓存

若未命中强缓存，则浏览器会将请求发送至服务器。服务器根据http头信息中的Last-Modify/If-Modify-Since或Etag/If-None-Match来判断是否命中协商缓存。如果命中，则http返回码为304，浏览器从缓存中加载资源。

Last-Modify/If-Modify-Since
浏览器第一次请求一个资源的时候，服务器返回的header中会加上Last-Modify，Last-modify是一个时间标识该资源的最后修改时间，例如Last-Modify: Thu,31 Dec 2037 23:59:59 GMT。
当浏览器再次请求该资源时，发送的请求头中会包含If-Modify-Since，该值为缓存之前返回的Last-Modify。服务器收到If-Modify-Since后，根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存。
如果命中缓存，则返回http304，并且不会返回资源内容，并且不会返回Last-Modify。由于对比的服务端时间，所以客户端与服务端时间差距不会导致问题。
但是有时候通过最后修改时间来判断资源是否修改还是不太准确（资源变化了最后修改时间也可以一致）。于是出现了ETag/If-None-Match。

ETag/If-None-Match
与Last-Modify/If-Modify-Since不同的是，Etag/If-None-Match返回的是一个校验码。ETag可以保证每一个资源是唯一的，资源变化都会导致ETag变化。ETag值的变更则说明资源状态已经被修改。服务器根据浏览器上发送的If-None-Match值来判断是否命中缓存。