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【前端 · 面试 】HTTP 总结(九)—— HTTP 协商缓存

编程三昧
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最近我在做前端面试题总结系列,感兴趣的朋友可以添加关注,欢迎指正、交流。

争取每个知识点能够多总结一些,至少要做到在面试时,针对每个知识点都可以侃起来,不至于哑火。

前言

通过前面的介绍,我们知道 HTTP 缓存分为两种:

  • 强缓存
  • 协商缓存

HTTP 缓存分类

在上一篇文章中,我们了解了 HTTP 强缓存,今天我们来了解一下协商缓存相关的内容。

协商缓存

特点

协商缓存,也称为对比缓存,从名称可以看出,它没有强制缓存那么霸道,可以有商有量的来确定是否使用缓存资源。

协商缓存机制下,浏览器需要发送缓存标识,去向服务器验证缓存标识是否有效,进而判断是重新发起请求、下载完整的响应,还是从本地获取缓存的资源。

如果服务端提示缓存资源未改动(Not Modified),资源会被重定向到浏览器缓存,这种情况下网络请求对应的状态码是 304,比如:

image-20210809205941306

规则

协商缓存的整体规则如下所示:

image-20210809211515291

从上图可以看出,虽然客户端仍然发起了 HTTP 请求服务器,但是服务器只做了标志对比来确认是否使用缓存,如果确认使用缓存,就不会再返回具体的资源了。这样做虽然没有减少请求数量,但是极大减小了请求负荷,可以明显提升请求速度和减小网络带宽。

上图是缓存标识正常有效的时序图,但其实协商缓存的验证结果也存在两种情况:

  • 标识有效
  • 标识过期

协商缓存需要配合强缓存使用,使用协商缓存需要先设置 Cache-Control:no-cache 或者 pragma:no-cache 来告诉浏览器不走强缓存。

标识过期

image-20210809211805478

属性

对于协商缓存来说,缓存标识的传递是我们着重需要理解的,它在 Response Header 和 Request Header 之间进行传递。

缓存标识可以分为两类:

  • Last-Modified 和 If-Modified-Since
  • Etag 和 If-None-Match

我们一般会说,协商缓存的缓存标识是 Last-Modified(最后修改时间) 和 Etag(标签或名称),因为它们两个都是由服务端确定并返回的。

浏览器携带的是具有判断意味的属性 —— If-Modified-Since(从什么时间以来是否改变) 和 If-None-Match(是否匹配不到)。

缓存标识的携带位置如下图所示:

image-20210810115518959

在具体的网络请求中,缓存标识如下图所示:

image-20210810141436762

Last-Modified 和 If-Modified-Since

Last-Modified 和 If-Modified-Since 是 HTTP 1.0 引入的。

Last-Modified

当浏览器第一次访问一个资源的时候,服务器会在 Response 、Header 中返回一个 Last-Modified,代表这个资源最后的修改时间。

If-Modified-Since

再次请求服务器时,请求头会携带此字段,值为上次请求时服务器返回的 Last-Modified 的值。

服务器收到请求后发现有头 If-Modified-Since 则与被请求资源的最后修改时间进行比对:

  • 若资源的最后修改时间大于 If-Modified-Since,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码 200 和最新的资源,响应头中携带最新的缓存标识 Last-Modified。
  • 若资源的最后修改时间小于或等于 If-Modified-Since,说明资源无新修改,则响应 HTTP 304,告知浏览器继续使用所保存的 cache。

缺陷

使用 Last-Modified 是有一定缺陷的:

  • 如果资源更新的速度是秒以下单位,那么该缓存是不能被使用的,因为 If-Modified-Since 只能检查到以秒为最小计量单位的时间差。
  • 如果文件是通过服务器动态生成的,那么该方法的更新时间永远是生成的时间,尽管文件可能没有变化,所以起不到缓存的作用。
  • 我们编辑了文件,但文件的内容没有改变。服务端并不清楚我们是否真正改变了文件,它仍然通过最后编辑时间进行判断。因此这个资源在再次被请求时,会被当做新资源,进而引发一次完整的响应——不该重新请求的时候,也会重新请求。

为了解决上面服务器没有正确感知文件变化的问题,Etag 作为 Last-Modified 的补充出现了。

Etag 和 If-None-Match

Etag 和 If-None-Match 是一对报文头,属于HTTP 1.1。

ETag 和 If-None-Match 的值是一串 hash 码,代表的是一个资源的标识符,当服务端的文件变化的时候,它的 hash 码会随之改变。

Etag

服务器响应请求时,告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识(生成规则由服务器决定)。

ETag 又有强弱校验之分,如果 hash 码是以 “W/” 开头的一串字符串,说明此时协商缓存的校验是弱校验的,只有服务器上的文件差异(根据 ETag 计算方式来决定)达到能够触发 hash 值后缀变化的时候,才会真正地请求资源,否则返回 304 并加载浏览器缓存。

If-None-Match

再次请求服务器时,通过此字段通知服务器客户段缓存数据的唯一标识。

服务器收到请求后发现有头 If-None-Match 则与被请求资源的唯一标识进行比对:

  • 不同,说明资源又被改动过,则响应整片资源内容,返回状态码 200。
  • 相同,说明资源无新修改,则响应 HTTP 304,告知浏览器继续使用所保存的 cache。

缺陷

Etag 的生成过程需要服务器额外付出开销,会影响服务端的性能,这是它的弊端。

因此启用 Etag 需要我们审时度势:

  • Etag 并不能替代 Last-Modified,它只能作为 Last-Modified 的补充和强化存在。
  • Etag 在感知文件变化上比 Last-Modified 更加准确,优先级也更高。
  • 当 Etag 和 Last-Modified 同时存在时,以 Etag 为准。

两种属性比较

  • 在精确度上,Etag 要优于 Last-Modified,Last-Modified 的时间单位是秒,如果某个文件在 1 秒内改变了多次,那么他们的 Last-Modified 其实并没有体现出来修改,但是 Etag 每次都会改变确保了精度。
  • 在性能上,Etag 要逊于 Last-Modified,毕竟 Last-Modified 只需要记录时间,而 Etag 需要服务器通过算法来计算出一个 hash 值。
    在优先级上,服务器校验优先考虑 Etag。

总结

总结一下上面的内容:

  • 协商缓存是依靠缓存标识来判断资源是否有效。
  • 缓存标识包括 Last-Modified(If-Modified-Since)和 Etag(If-None-Match)。
  • 响应头携带的是 Last-Modified 和 Etag。
  • 请求头携带的是 If-Modified-Since 和 If-None-Match。
  • Etag 是 Last-Modified 的补充和完善,并不能完全替代 Last-Modified。
  • Etag 的优先级高于 Last-Modified。
  • Last-Modified 的性能要高于 Etag,但是精确性却逊色于 Etag。

以上就是 HTTP 协商缓存的相关内容。

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~本文完,感谢阅读!

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