浏览器缓存知识梳理

在前端性能优化的方式中，最重要的当然是缓存了，使用好了缓存，对项目有很大的帮助。比如我们访问网页时，使用网页后退功能，会发现加载的非常快，体验感很好，这就是缓存的力量。

什么是缓存呢？

当我们第一次访问网站的时候，比如 juejin.cn，电脑会把网站上的图片和数据下载到电脑上，当我们再次访问该网站的时候，网站就会从电脑中直接加载出来，这就是缓存。

缓存有哪些好处？

1. 缓解服务器压力，不用每次都去请求某些数据了。

2.提升性能，打开本地资源肯定会比请求服务器来的快。

3.减少带宽消耗，当我们使用缓存时，只会产生很小的网络消耗，至于为什么打开本地资源也会产生网络消耗，下面会有说明。

Web缓存种类： 数据库缓存，CDN缓存，代理服务器缓存，浏览器缓存。

所谓浏览器缓存其实就是指在本地使用的计算机中开辟一个内存区，同时也开辟一个硬盘区作为数据传输的缓冲区，然后用这个缓冲区来暂时保存用户以前访问过的信息。

浏览器缓存过程： 强缓存，协商缓存。

浏览器缓存位置一般分为四类： Service Worker–>Memory Cache–>Disk Cache–>Push Cache。

1. 强缓存

强缓存是当我们访问URL的时候，不会向服务器发送请求，直接从缓存中读取资源，但是会返回200的状态码。

如何设置强缓存？

我们第一次进入页面，请求服务器，然后服务器进行应答，浏览器会根据response Header来判断是否对资源进行缓存，如果响应头中expires、pragma或者cache-control字段，代表这是强缓存，浏览器就会把资源缓存在memory cache 或 disk cache中。

第二次请求时，浏览器判断请求参数，如果符合强缓存条件就直接返回状态码200，从本地缓存中拿数据。否则把响应参数存在request header请求头中，看是否符合协商缓存，符合则返回状态码304，不符合则服务器会返回全新资源。

expires

是HTTP1.0控制网页缓存的字段，值为一个时间戳，准确来讲是格林尼治时间，服务器返回该请求结果缓存的到期时间，意思是，再次发送请求时，如果未超过过期时间，直接使用该缓存，如果过期了则重新请求。

有个缺点，就是它判断是否过期是用本地时间来判断的，本地时间是可以自己修改的。

Cache-Control

是HTTP1.1中控制网页缓存的字段，当Cache-Control都存在时，Cache-Control优先级更高，主要取值为：

public：资源客户端和服务器都可以缓存。

privite：资源只有客户端可以缓存。

no-cache：客户端缓存资源，但是是否缓存需要经过协商缓存来验证。

no-store：不使用缓存。

max-age：缓存保质期。

Cache-Control使用了max-age相对时间，解决了expires的问题。

pragma

这个是HTTP1.0中禁用网页缓存的字段，其取值为no-cache，和Cache-Control的no-cache效果一样。

2. 缓存位置

上面我们说，强缓存我们会把资源房放到memory cache 和 disk cache中，那什么资源放在memory cache，什么资源放在disk cache中？

存存储图像和网页等资源主要缓存在disk cache，操作系统缓存文件等资源大部分都会缓存在memory cache中。具体操作浏览器自动分配，看谁的资源利用率不高就分给谁。

可以看到memory cache请求时间都是0ms，这个是不是太神奇了，这方面我来梳理下。

查找浏览器缓存时会按顺序查找: Service Worker–>Memory Cache–>Disk Cache–>Push Cache。

1. Service Worker

是运行在浏览器背后的独立线程，一般可以用来实现缓存功能。使用 Service Worker的话，传输协议必须为 HTTPS。因为 Service Worker 中涉及到请求拦截，所以必须使用 HTTPS 协议来保障安全。Service Worker 的缓存与浏览器其他内建的缓存机制不同，它可以让我们自由控制缓存哪些文件、如何匹配缓存、如何读取缓存，并且缓存是持续性的。

2. Memory Cache

内存中的缓存，主要包含的是当前中页面中已经抓取到的资源，例如页面上已经下载的样式、脚本、图片等。读取内存中的数据肯定比磁盘快，内存缓存虽然读取高效，可是缓存持续性很短，会随着进程的释放而释放。一旦我们关闭 Tab 页面，内存中的缓存也就被释放了。

3. Disk Cache

存储在硬盘中的缓存，读取速度慢点，但是什么都能存储到磁盘中，比之 Memory Cache 胜在容量和存储时效性上。

在所有浏览器缓存中，Disk Cache 覆盖面基本是最大的。它会根据 HTTP Herder 中的字段判断哪些资源需要缓存，哪些资源可以不请求直接使用，哪些资源已经过期需要重新请求。并且即使在跨站点的情况下，相同地址的资源一旦被硬盘缓存下来，就不会再次去请求数据。绝大部分的缓存都来自 Disk Cache。

memory cache 要比 disk cache 快的多。举个例子：从远程 web 服务器直接提取访问文件可能需要500毫秒(半秒)，那么磁盘访问可能需要10-20毫秒，而内存访问只需要100纳秒，更高级的还有 L1缓存访问(最快和最小的 CPU 缓存)只需要0.5纳秒。

很神奇的，我们又看到了一个prefetch cache，这个又是什么呢?

prefetch cache(预取缓存)

link标签上带了prefetch，再次加载会出现。

prefetch是预加载的一种方式，被标记为prefetch的资源，将会被浏览器在空闲时间加载。

4. Push Cache

Push Cache（推送缓存）是 HTTP/2 中的内容，当以上三种缓存都没有命中时，它才会被使用。它只在会话（Session）中存在，一旦会话结束就被释放，并且缓存时间也很短暂，在Chrome浏览器中只有5分钟左右，同时它也并非严格执行HTTP头中的缓存指令。

5. CPU、内存、硬盘

这里提到了硬盘，内存，可能有些小伙伴对硬盘，内存没什么直观的概念。

CPU、内存、硬盘都是计算机的主要组成部分。

CPU：中央处理单元(CntralPocessingUit)的缩写，也叫处理器，是计算机的运算核心和控制核心。电脑靠CPU来运算、控制。让电脑的各个部件顺利工作，起到协调和控制作用。

硬盘：存储资料和软件等数据的设备，有容量大，断电数据不丢失的特点。

内存：负责硬盘等硬件上的数据与CPU之间数据交换处理。特点是体积小，速度快，有电可存，无电清空，即电脑在开机状态时内存中可存储数据，关机后将自动清空其中的所有数据。

3. 协商缓存

协商缓存就是强缓存失效后，浏览器携带缓存标识向服务器发送请求，由服务器根据缓存标识来决定是否使用缓存的过程。

主要有以下两种情况：

协商缓存生效，返回304

协商缓存失效，返回200和请求结果

如何设置协商缓存？

Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified是服务器响应请求时，返回该资源文件在服务器最后被修改的时间。

If-Modified-Since则是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的Last-Modified值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的最后被修改时间。服务器收到该请求，发现请求头含有If-Modified-Since字段，则会根据If-Modified-Since的字段值与该资源在服务器的最后被修改时间做对比，若服务器的资源最后被修改时间大于If-Modified-Since的字段值，则重新返回资源，状态码为200；否则则返回304，代表资源无更新，可继续使用缓存文件。

Etag / If-None-Match

Etag是服务器响应请求时，返回当前资源文件的一个唯一标识(由服务器生成)。

If-None-Match是客户端再次发起该请求时，携带上次请求返回的唯一标识Etag值，通过此字段值告诉服务器该资源上次请求返回的唯一标识值。服务器收到该请求后，发现该请求头中含有If-None-Match，则会根据If-None-Match的字段值与该资源在服务器的Etag值做对比，一致则返回304，代表资源无更新，继续使用缓存文件；不一致则重新返回资源文件，状态码为200。

Etag / If-None-Match优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since，同时存在则只有Etag / If-None-Match生效。

4. 缓存方案

目前的项目大多使用这种缓存方案的：

• HTML: 协商缓存；

• css、js、图片：强缓存，文件名带上hash。

5. 强缓存与协商缓存的区别

1. 强缓存不发请求到服务器，所以有时候资源更新了浏览器还不知道，但是协商缓存会发请求到服务器，所以资源是否更新，服务器肯定知道。

2. 大部分web服务器都默认开启协商缓存。

6. 刷新对于强缓存和协商缓存的影响

1. 当ctrl+f5强制刷新网页时，直接从服务器加载，跳过强缓存和协商缓存。

2. 当f5刷新网页时，跳过强缓存，但是会检查协商缓存。

3. 浏览器地址栏中写入URL，回车 浏览器发现缓存中有这个文件了，不用继续请求了，直接去缓存拿。（最快）