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浏览器缓存

article 2024/11/15 13:50:29

浏览器缓存是一种存储机制，它允许浏览器将网页的部分或全部内容（如HTML文件、图像、JavaScript文件等）存储在用户的本地设备上。这样，当用户再次访问同一个网站时，浏览器可以从缓存中加载这些资源，而不需要重新从服务器下载，从而加快了页面的加载速度并减少了网络流量。

以下是关于浏览器缓存的一些关键概念和技术细节：

类型

强制缓存 (MUST-Cache):
- Expires Header: 指定资源过期的时间点。
- Cache-Control Header: 包含max-age指令来指定资源的有效时间。
验证缓存 (Validate Cache):
- 当资源可能已经过期但仍然可能有效时，浏览器会使用条件请求向服务器验证资源是否已更新。
- Last-Modified 和 If-Modified-Since Headers: 用于检查资源是否已有新的修改版本。
- ETag 和 If-None-Match Headers: 使用唯一标识符来确定资源是否改变。

如何工作

浏览器第一次加载资源，服务器返回200，浏览器从服务器下载资源文件，并缓存资源文件和response header，以供下次加载时对比使用；

下次加载资源时，由于强制缓存优先级更高，所以会执行强制缓存策略。

基于Expires字段实现的强缓存

在以前，我们通常会使用响应头的Expires字段去实现强缓存。该字段的作用是，设定一个强缓存时间。在此时间范围内，则命中强缓存，直接从内存（或磁盘）中读取缓存返回。但是该字段存在问题：过度依赖本地时间。

基于Cache-control实现的强缓存（代替Expires的强缓存实现方法）

字段在http1.1中被增加，Cache-control完美解决了Expires本地时间和服务器时间不同步的问题。是当下的项目中实现强缓存的最常规方法。

Cache-control的使用方法很简单，只要在资源的响应头上写上需要缓存多久就好了，单位是秒。

Cache-Control: max-age=3600

该字段还有其他属性，详情见：https://blog.csdn.net/hyupeng1006/article/details/126599764

如果资源过期，则表明强制缓存没有被命中，则开始执行协商缓存策略。

基于last-modified的协商缓存

基于 Last-Modified 的协商缓存是一种机制，用于确定客户端（通常是浏览器）中的缓存副本是否仍然是最新的。这种机制依赖于服务器端的 Last-Modified 响应头和客户端发出的 If-Modified-Since 请求头。其具体策略是：

1.在第一次请求时，服务器返回响应，并在响应头中包含 Last-Modified 字段，指示该资源最后一次被修改的时间；

2.缓存资源；

3.再次发送请求访问相同资源，浏览器在请求头中包含 If-Modified-Since 字段，其值为上次接收到的 Last-Modified 值；

4.服务器检查资源的最后修改时间是否与 If-Modified-Since 中的时间相同；

如果资源没有被修改，则服务器返回一个 304 Not Modified 响应，则客户端直接从缓存中加载资源。
如果资源已被修改，则服务器返回一个新的 200 OK 响应，其中包含新的 Last-Modified 时间戳以及资源的新内容，同时更新缓存。

const http = require('http');
const fs = require('fs');

const server = http.createServer((req, res) => {
  const filePath = 'example.html';
  
  // 获取文件的最后修改时间
  fs.stat(filePath, (err, stats) => {
    if (err) {
      res.writeHead(500);
      res.end('Internal Server Error');
      return;
    }
    
    const lastModifiedTime = stats.mtime.toUTCString();
    const ifModifiedSince = req.headers['if-modified-since'];

    // 检查是否需要发送304响应
    if (ifModifiedSince === lastModifiedTime) {
      res.writeHead(304);
      res.end();
    } else {
      // 发送200响应
      res.writeHead(200, { 'Last-Modified': lastModifiedTime });
      fs.createReadStream(filePath).pipe(res);
    }
  });
});

server.listen(3000, () => {
  console.log('Server running on port 3000');
});

优点

减少了不必要的数据传输，提高了性能。
降低了服务器负载。

缺点

只能精确到秒，如果资源在同一秒内多次修改，可能会导致缓存问题。
如果资源经常在短时间内被修改，可能会导致额外的网络请求。

基础ETag的协商缓存

为了克服 Last-Modified 的缺点，通常会结合使用 ETag。ETag 提供了一个唯一的标识符（文件指纹）来区分资源的不同版本，即使是同一秒内的修改也能被识别出来。

其具体流程与last-modified类似，只不过是将标识符赋给if-None-Match字段，并进行对比。

const http = require('http');
const fs = require('fs');

const server = http.createServer((req, res) => {
  const filePath = 'example.html';
  
  // 获取文件的哈希值作为ETag
  fs.readFile(filePath, (err, data) => {
    if (err) {
      res.writeHead(500);
      res.end('Internal Server Error');
      return;
    }

    const etag = `"${Buffer.from(data).toString('base64')}"`; // 使用文件内容的Base64编码作为ETag
    const ifNoneMatch = req.headers['if-none-match'];

    // 检查是否需要发送304响应
    if (ifNoneMatch === etag) {
      res.writeHead(304);
      res.end();
    } else {
      // 发送200响应
      res.writeHead(200, { 'ETag': etag });
      res.end(data);
    }
  });
});

server.listen(3000, () => {
  console.log('Server running on port 3000');
});