http缓存 及 Etag 记录
1、HTTP报文简介
HTTP报文就是浏览器和服务器间通信时发送及响应的数据块。
浏览器向服务器请求数据,发送请求(request)报文;服务器向浏览器返回数据,返回响应(response)报文。
报文信息主要包含如下:
1.起始行 ---------------------- 报文的第一行就是起始行,在请求报文中用来说明要做些什么,在响应报文中说明出现了什么情况
2.包含属性的首部(header) ------- 附加信息(cookie,缓存信息等)与缓存相关的规则信息,均包含在header中
3.包含数据的主体部分(body)------- HTTP请求真正想要传输的部分
2、缓存规则解析
为方便大家理解,我们认为浏览器存在一个缓存数据库,用于存储缓存信息。
在客户端第一次请求数据时,此时缓存数据库中没有对应的缓存数据,需要请求服务器,服务器返回后,将数据存储至缓存数据库中。
HTTP缓存有多种规则,根据是否需要重新向服务器发起请求来分类,我将其分为两大类(强制缓存,对比缓存)
在详细介绍这两种规则之前,先通过时序图的方式,让大家对这两种规则有个简单了解。
对缓存机制不太了解的同学可能会问,基于对比缓存的流程下,不管是否使用缓存,都需要向服务器发送请求,那么还用缓存干什么?
这个问题,我们暂且放下,后文在详细介绍每种缓存规则的时候,会带给大家答案。
我们可以看到两类缓存规则的不同,强制缓存如果生效,不需要再和服务器发生交互,而对比缓存不管是否生效,都需要与服务端发生交互。
两类缓存规则可以同时存在,强制缓存优先级高于对比缓存,也就是说,当执行强制缓存的规则时,如果缓存生效,直接使用缓存,不再执行对比缓存规则。
3、强制缓存
从上文我们得知,强制缓存,在缓存数据未失效的情况下,可以直接使用缓存数据,那么浏览器是如何判断缓存数据是否失效呢?
我们知道,在没有缓存数据的时候,浏览器向服务器请求数据时,服务器会将数据和缓存规则一并返回,缓存规则信息包含在响应header中。
对于强制缓存来说,响应header中会有两个字段来标明失效规则(Expires/Cache-Control)
使用chrome的开发者工具,可以很明显的看到对于强制缓存生效时,网络请求的情况
Expires
Expires的值为服务端返回的到期时间,即下一次请求时,请求时间小于服务端返回的到期时间,直接使用缓存数据。
不过Expires 是HTTP 1.0的东西,现在默认浏览器均默认使用HTTP 1.1,所以它的作用基本忽略。
另一个问题是,到期时间是由服务端生成的,但是客户端时间可能跟服务端时间有误差,这就会导致缓存命中的误差。
所以HTTP 1.1 的版本,使用Cache-Control替代。
Cache-Control
Cache-Control 是最重要的规则。常见的取值有private、public、no-cache、max-age,no-store,默认为private。
private: 客户端可以缓存 public: 客户端和代理服务器都可缓存(前端的同学,可以认为public和private是一样的) max-age=xxx: 缓存的内容将在 xxx 秒后失效 no-cache: 需要使用对比缓存来验证缓存数据(后面介绍) no-store: 所有内容都不会缓存,强制缓存,对比缓存都不会触发(对于前端开发来说,缓存越多越好,so...基本上和它说886)
4、对比缓存
对比缓存,顾名思义,需要进行比较判断是否可以使用缓存。
浏览器第一次请求数据时,服务器会将缓存标识与数据一起返回给客户端,客户端将二者备份至缓存数据库中。
再次请求数据时,客户端将备份的缓存标识发送给服务器,服务器根据缓存标识进行判断,判断成功后,返回304状态码,通知客户端比较成功,可以使用缓存数据。
通过两图的对比,我们可以很清楚的发现,在对比缓存生效时,状态码为304,并且报文大小和请求时间大大减少。
原因是,服务端在进行标识比较后,只返回header部分,通过状态码通知客户端使用缓存,不再需要将报文主体部分返回给客户端。
对于对比缓存来说,缓存标识的传递是我们着重需要理解的,它在请求header和响应header间进行传递,
一共分为两种标识传递,接下来,我们分开介绍。
Last-Modified / If-Modified-Since
Last-Modified:
服务器在响应请求时,告诉浏览器资源的最后修改时间。
If-Modified-Since:
再次请求服务器时,通过此字段通知服务器上次请求时,服务器返回的资源最后修改时间。
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;
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。
Etag / If-None-Match(优先级高于Last-Modified / If-Modified-Since)
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)。
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。
4、缓存机制总结
对于强制缓存,服务器通知浏览器一个缓存时间,在缓存时间内,下次请求,直接用缓存,不在时间内,执行比较缓存策略。
对于比较缓存,将缓存信息中的Etag和Last-Modified通过请求发送给服务器,由服务器校验,返回304状态码时,浏览器直接使用缓存。
5、关于 Etag 的补充
什么是ETag
ETag:是实体标签(Entity Tag)的缩写。ETag一般不以明文形式相应给客户端。在资源的各个生命周期中,它都具有不同的值,用于标识出资源的状态。当资源发生变更时,如果其头信息中一个或者多个发生变化,或者消息实体发生变化,那么ETag也随之发生变化。
ETag值的变更说明资源状态已经被修改。往往可以通过时间戳就可以便宜的得到ETag头信息。在服务端中如果发回给消费者的相应从一开始起就由ETag控制,那么可以确保更细粒度的ETag升级完全由服务来进行控制。服务计算ETag值,并在相应客户端请求时将它返回给客户端。
总的来讲:Etag是资源的特定版本的标识符 表现为一段hash,当资源更新时,ETag值也需要更新。
计算ETag值
在HTTP1.1协议中并没有规范如何计算ETag。ETag值可以是唯一标识资源的任何东西,如持久化存储中的某个资源关联的版本、一个或者多个文件属性,实体头信息和校验值、(CheckSum),也可以计算实体信息的散列值。有时候,为了计算一个ETag值可能有比较大的代价,此时可以采用生成唯一值等方式(如常见的GUID)。
将时间戳作为字符串作为一种廉价的方式来获取ETag值。对于不是经常变化的消息,它是一种足够好的方案。计算ETag值开销最大的一般是计算采用哈希算法获取资源的表述值。可以只计算资源的哈希值,也可以将头信息和头信息的值也包含进去。如果包含头信息,那么注意不要包含计算机标识的头信息。同样也应该避免包含Expires、Cache-Control和Vary头信息。注意:在通过哈希算法计算ETag值时,先要组装资源的表述。若组装也比较耗时,可以采用生成GUID的方式。优化ETag值的获取。
ETag的类型 及他们之间的区别
ETag有两种类型:强ETag(strong ETag)与弱ETag(weak ETag)。
强ETag表示形式: "22FAA065-2664-4197-9C5E-C92EA03D0A16" 弱ETag表现形式: w/"22FAA065-2664-4197-9C5E-C92EA03D0A16"
强、弱ETag类型的出现与Apache服务器计算ETag的方式有关。Apache默认通过 FileEtag 中 FileEtag INode Mtime Size的配置自动生成ETag(当然也可以通过用户自定义的方式)。
INode: 文件的索引节点(inode)数 MTime: 文件的最后修改日期及时间 Size: 文件的字节数
在大型多WEB集群时,使用ETag时有问题,所以有人建议使用WEB集群时不要使用ETag,其实很好解决,因为多服务器时,INode不一样,所以不 同的服务器生成的ETag不一样,所以用户有可能重复下载(这时ETag就会不准),明白了上面的原理和设置后,解决方法也很容易,让ETag后面二个参 数,MTime和Size就好了.只要ETag的计算没有INode参于计算,就会很准了.
ETag 与 Last-Modified 区别
按照HTTP标准,Last-Modified只能精确到秒级。ETag的出现可以很好的解决这个问题。
同时设置了 Cache-Control 与 Etag
服务器同时设置了Cache-Control/max-age 和 Expires时,会同时使用,也就是说在完全匹配 If-Modified-Since 和 If-None-Match 即检查完修改时间和 Etag 之后,服务器才能返回304.