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http请求中浏览器缓存机制

在Web开发过程中,我们可能会经常遇到浏览器缓存的问题。本文作者详细解释了浏览器缓存的机制,帮助读者更深层次的认识浏览器的缓存。

流程

当资源第一次被访问的时候,HTTP头部如下:

(Request-Line)  GET /a.html HTTP/1.1
host    127.0.0.1
User-Agent  Mozilla/5.0 (X11; U; Linux i686; zh-CN; rv:1.9.0.15) Gecko/2009102815 Ubuntu/9.04 (jaunty) Firefox/3.0.15
accept              text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language     zh-cn,zh;q=0.5
Accept-Encoding     gzip,deflate
Accept-Charset      gb2312,utf-8;q=0.7,;q=0.7
Keep-Alive          300
Connection          keep-alive

HTTP返回头部如下:

(Status-Line)       HTTP/1.1 200 OK
date                Thu, 26 Nov 2009 13:50:54 GMT
Server              Apache/2.2.11 (Unix) PHP/5.2.9
last-Modified       Thu, 26 Nov 2009 13:50:19 GMT
Etag                "8fb8b-14-4794674acdcc0"
Accept-Ranges       bytes
Content-Length      20
Keep-Alive          timeout=5, max=100
Connection          Keep-Alive
Content-type        text/html

当资源第一次被访问的时候,http返回200的状态码,并在头部携带上当前资源的一些描述信息,如:

Last-Modified      // 指示最后修改的时间
Etag                // 指示资源的状态唯一标识
Expires             // 指示资源在浏览器缓存中的过期时间

接着浏览器会将文件缓存到Cache目录下,并同时保存文件的上述信息

当第二次请求该文件时,浏览器会先检查Cache目录下是否含有该文件,如果有,并且还没到Expires设置的时间,即文件还没有过期,那么此时浏览器将直接从Cache目录中读取文件,而不再发送请求

如果文件此时已经过期,则浏览器会发送一次HTTP请求到WebServer,并在头部携带上当前文件的如下信息:

If-Modified-Since   Thu, 26 Nov 2009 13:50:19 GMT
If-None-Match       "8fb8b-14-4794674acdcc0"

即把上一次修改的时间,以及上一次请求返回的Etag值一起发送给服务器。服务器在接收到这个请求的时候,先解析Header里头的信息,然后校验该头部信息。

如果该文件从上次时间到现在都没有过修改或者Etag信息没有变化,则服务端将直接返回一个304的状态,而不再返回文件资源,状态头部如下:

(Status-Line) HTTP/1.1 304 Not Modified Date Thu, 26 Nov 2009 14:09:07 GMT Server Apache/2.2.11 (Unix) php/5.2.9 Connection Keep-Alive Keep-Alive timeout=5, max=100 Etag "8fb8b-14-4794674acdcc0"

这样,就能够很大程度上减少网络带宽以及提升用户的浏览器体验。

当然,如果服务器经过匹配发现文件修改过了,就会将文件资源返回,并带上新文件状态信息。

基本字段

Pragma

Pragma头域用来包含实现特定的指令,最常用的是Pragma:no-cache。在HTTP/1.1协议中,它的含义和Cache- Control:no-cache相同。

Expires

文件在本地缓存的过期时间,如果浏览器发现缓存中的文件没有过期,则不发送请求(有例外,后面介绍)

Cache-Control

Cache -Control指定请求和响应遵循的缓存机制。

在请求消息或响应消息中设置 Cache-Control并不会修改另一个消息处理过程中的缓存处理过程。请求时的缓存指令包括

no-cache、no-store、max-age、 max-stale、min-fresh、only-if-cached

响应消息中的指令包括

public、private、no-cache、no- store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age

各个消息中的指令含义如下:

  • Public指示响应可被任何缓存区缓存。
  • 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。
  • no-cache指示请求或响应消息不能缓存
  • 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。
  • 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。
  • min-fresh指示客户机可以接收响应时间小于当前时间加上指定时间的响应。
  • max-stale指示客户机可以接收超出超时期间的响应消息。如果指定max-stale消息的值,那么客户机可以接收超出超时期指定值之内的响应消息。

Etag/If-None-Match

一对验证文件实体的标记“Entity Tag”的响应/请求头Apache中,ETag的值,默认是对文件的索引节(INode),大小(Size)和最后修改时间(MTime)进行Hash后得到的

Last-Modified/If-Modified-Since

一对验证文件的修改时间的响应/请求头

Expires、Cache-Control、Last-Modified、ETag是RFC 2616(HTTP/1.1)协议中和网页缓存相关的几个字段。

前两个用来控制缓存的失效日期,浏览器可通过它来判定,需不需要发出HTTP请求;后两个用来验证网页的有效性,服务器端利用它来验证这个文件是否需要重新返回。

Last-Modified VS Etag

既然有了Last-Modified,为什么还要用ETag字段呢?因为如果在一秒钟之内对一个文件进行两次更改,Last-Modified就会不正确。因此,HTTP/1.1利用Entity Tag头提供了更加严格的验证。

不同的情况

上面描述的是一个普通的浏览器缓存状态,在实际应用中,如页面跳转(点击页面链接跳转,window.open,在地址栏敲回车,刷新页面)等操作,会有一些区别

普通页面跳转

  • 普通页面跳转包括链接点击跳转,用js脚本打开新页面(window.open)
  • 无缓存情况下,请求会返回所有资源结果
  • 设置Expires并且未过期时,浏览器将不会发出http请求
  • 如果Expires过期,则会发送相应请求,并附带上Last-Modifed等信息,供服务器校验

页面刷新(F5)

这种情况一下,一般会看到很多304的请求,就是说即便资源设置了Expires且未过期,浏览器也会发送相应请求,IE和FF稍有区别。

IE:

If-Modified-Since   Wed, 18 Nov 2009 15:54:52 GMT
If-None-Match   "2360492659"
Pragma: no-cache    // 禁止缓存

FF:

If-Modified-Since   Wed, 18 Nov 2009 15:54:52 GMT
If-None-Match   "2360492659"
Cache-Control   max-age=0   // 文件立即过期

强制刷新(Ctrl+F5)

效果和无缓存时候一致,返回200的结果。

一些特殊的资源

  • IFRAME
  • FLASH
  • 异步获取的数据

延伸阅读

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