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【前端 · 面试】HTTP 总结（九）—— HTTP 协商缓存

原创

编程三昧

修改于 2021-08-11 03:03:43

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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

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：

规则

协商缓存的整体规则如下所示：

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

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：

在具体的网络请求中，缓存标识如下图所示：

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。