深入理解浏览器缓存原理

浏览器缓存将文件保存在客户端，好的缓存策略可以减少对网络带宽的占用，可以提高访问速度，提高用户的体验，还可以减轻服务器的负担。因此我们有必要了解它的实现原理，用来提高网站的性能。 
当一个客户端请求web服务器, 请求的内容可以从以下几个地方获取：服务器、浏览器缓存中或缓存服务器中。这取决于服务器端输出的页面信息。页面文件有三种缓存状态。 
1.最新的：选择不缓存页面，每次请求时都从服务器获取最新的内容。 
2.未过期的：在给定的时间内缓存，如果用户刷新或页面过期则去服务器请求，否则将读取本地的缓存，这样可以提高浏览速度。 
3.过期的：也就是陈旧的页面，当请求这个页面时，必须进行重新获取。 
  
页面的缓存状态是由http header决定的，一个浏览器请求信息，一个是服务器响应信息。主要包括Pragma: no-cache、Cache-Control、 Expires、 Last-Modified、If-Modified-Since。其中Pragma: no-cache由HTTP/1.0规定，Cache-Control由HTTP/1.1规定。 
  
Cache-Control的主要参数 
  
Cache-Control: private/public Public 响应会被缓存，并且在多用户间共享。 Private 响应只能够作为私有的缓存，不能再用户间共享。 
Cache-Control: no-cache：不进行缓存 
Cache-Control: max-age=x：缓存时间 以秒为单位 
Cache-Control: must-revalidate：如果页面是过期的 则去服务器进行获取。 
  
Expires：显示的设置页面过期时间 
Last-Modified：请求对象最后一次的修改时间 用来判断缓存是否过期 通常由文件的时间信息产生 
If-Modified-Since ：客户端发送请求附带的信息 指浏览器缓存请求对象的最后修改日期 用来和服务器端的Last-Modified做比较 
  
如IE的设置里面有四种方式(如图)的"每次访问页面检查"，用户使用重新加载或超过了过期日期，浏览器就会认为这个页面是陈旧的(它将发送附加一个If - Modified-Since的信息. 如果页面没有改变，服务器端响应一个304状态 Not Modified，而不发送整个页面，这样就会很快，但服务器必须要生成有效的Last-Modified headers且服务器时间必须是有效的。 
  
  
  
一个不进行缓存的服务器端响应 
  
HTTP/1.0 200 OK 
Content-Type: text/html 
Content-Length: 19662 
Pragma: no-cache 
Cache-Control: no-cache 
Server: Roxen/2.1.185 
Accept-Ranges: bytes 
Expires: Wed, 03 Jan 2001 00:18:55 GMT 
  
有时候仅仅设置Pragma: no-cache Cache-Control: no-cache 还是不保险，需要将过期时间设置成过去的时间就确保了对象不被缓存。 
  
一个允许缓存的服务器端响应 
  
HTTP/1.1 200 OK 
Date: Tue, 13 Feb 2001 14:50:31 GMT 
Server: Apache/1.3.12 
Cache-Control: max-age=43200 
Expires: Wed, 14 Feb 2001 02:50:31 GMT 
Last-Modified: Sun, 03 Dec 2000 23:52:56 GMT 
ETag: "1cbf3-dfd-3a2adcd8" 
Accept-Ranges: bytes 
Content-Length: 3581 
Connection: close 
Content-Type: text/html 
  
Cache-Control: max-age=43200 表示缓存12个小时 
  
我们来看一个浏览器缓存的具体例子 
第一次请求文件 
Request： 
GET /file.html HTTP/1.1 
Accept: image/gif, image/x-xbitmap, image/jpeg, image/pjpeg, application/vnd.ms-powerpoint, application/vnd.ms-excel, application/msword, application/x-comet, */* 
Accept-Language: en-us 
Accept-Encoding: gzip, deflate 
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 5.0) 
Host: 24.5.203.101 
Connection: Keep-Alive 
  
Response： 
HTTP/1.1 200 OK 
Date: Tue, 13 Feb 2001 20:00:22 GMT 
Server: Apache 
Cache-Control: max-age=604800 
Last-Modified: Wed, 29 Nov 2000 15:28:38 GMT 
ETag: "1df-28f1-3a2520a6" 
Accept-Ranges: bytes 
Content-Length: 10481 
Keep-Alive: timeout=5, max=100 
Connection: Keep-Alive 
Content-Type: text/html 
  
这里返回了Last-Modified和ETag，这两个信息就是用来以后比较当前浏览器缓存的文件是否和服务器端文件一致，如果不一直就获取最新，一直则读取本地缓存。 
  
第二次请求 
Request： 
GET /file.html HTTP/1.1 
Accept: */* 
Accept-Language: en-us 
Accept-Encoding: gzip, deflate 
If-Modified-Since: Wed, 29 Nov 2000 15:28:38 GMT 
If-None-Match: "1df-28f1-3a2520a6" 
User-Agent: Mozilla/4.0 (compatible; MSIE 5.5; Windows NT 5.0) 
Host: 24.5.203.101 
Connection: Keep-Alive 
  
Response： 
HTTP/1.1 304 Not Modified 
Date: Tue, 13 Feb 2001 20:01:07 GMT 
Server: Apache 
Connection: Keep-Alive 
Keep-Alive: timeout=5, max=100 
ETag: "1df-28f1-3a2520a6" 
Cache-Control: max-age=604800 
  
请求中的If-None-Match信息就是第一次响应的ETag，用来验证和当前响应的ETag是否一致。服务器返回Not Modified，浏览器就读取本地缓存。 
  
我们还可以使用专门缓存服务器来改善性能。他的原理和浏览器的缓存原理一样，所有的浏览器请求将由缓存服务器响应，缓存服务器可以用自己的缓存文件或获取新的文件来响应用户的请求。因此有了缓存服务器的，将大大提高网站的性能。