tangyuxian
文章77
标签36
分类5
浏览器-浏览器缓存机制相关

浏览器-浏览器缓存机制相关

通过一些资料总结一篇关于浏览器缓存机制相关

一 缓存位置

img

从缓存位置上来说分为四种,并且各自有优先级,当依次查找缓存且都没有命中的时候,才会去请求网络。

  1. Service Worker
  2. Memory Cache
  3. Disk Cache
  4. Push Cache

1.Service Worker

Service Worker 是运行在浏览器背后的独立线程,是一个离线缓存,具有以下特点:

  1. 运行在 worker 上下文,因此它不能访问 DOM
  2. 独立于主线程之外,不会造成阻塞;
  3. 设计完全异步,所以同步 API(如 XHR 和 localStorage )不能在 Service Worker 中使用;
  4. 出于安全考虑,必须在 HTTPS 环境下才可以使用;
  5. 允许开发者自己操控缓存

2.Memory Cache

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。 一旦我们关闭 Tab 页面,内存中的缓存也就被释放了

memory cache 机制保证了一个页面中如果有两个相同的请求 (例如两个 src 相同的 ,两个 href 相同的)都实际只会被请求最多一次,避免浪费。

不过在匹配缓存时,除了匹配完全相同的 URL 之外,还会比对他们的类型,CORS 中的域名规则等。因此一个作为脚本 (script) 类型被缓存的资源是不能用在图片 (image) 类型的请求中的,即便他们 src 相等。

在从 memory cache 获取缓存内容时,浏览器会忽视例如 max-age=0, no-cache 等头部配置。例如页面上存在几个相同 src 的图片,即便它们可能被设置为不缓存,但依然会从 memory cache 中读取。这是因为 memory cache 只是短期使用,大部分情况生命周期只有一次浏览而已。而 max-age=0 在语义上普遍被解读为“不要在下次浏览时使用”,所以和 memory cache 并不冲突。

不想让一个资源进入缓存,就连短期也不行,那就需要使用 no-store

3.Disk Cache

Disk Cache 也就是存储在硬盘中的缓存,比之 Memory Cache 胜在容量存储时效性上。disk cache 会严格根据 HTTP 头信息中的各类字段来判定哪些资源可以缓存,哪些资源不可以缓存;哪些资源是仍然可用的,哪些资源是过时需要重新请求的。当命中缓存之后,浏览器会从硬盘中读取资源,虽然比起从内存中读取慢了一些,但比起网络请求还是快了不少的。绝大部分的缓存都来自 disk cache。

浏览器会把哪些文件丢进内存中?哪些丢进硬盘中?
关于这点,网上说法不一,不过以下观点比较靠得住:

  1. 对于大文件来说,大概率是不存储在内存中的,反之优先
  2. 当前系统内存使用率高的话,文件优先存储进硬盘

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。

阅读Jake ArchibaldHTTP/2 push is tougher than I thought 这篇文章,文章中的几个结论:

  1. 所有的资源都能被推送,并且能够被缓存,但是 Edge 和 Safari 浏览器支持相对比较差
  2. 可以推送 no-cache 和 no-store 的资源
  3. 一旦连接被关闭,Push Cache 就被释放
  4. 多个页面可以使用同一个HTTP/2的连接,也就可以使用同一个Push Cache。这主要还是依赖浏览器的实现而定,出于对性能的考虑,有的浏览器会对相同域名但不同的tab标签使用同一个HTTP连接。
  5. Push Cache 中的缓存只能被使用一次
  6. 浏览器可以拒绝接受已经存在的资源推送
  7. 你可以给其他域名推送资源

5 总结

memory cache 是浏览器为了加快读取缓存速度而进行的自身的优化行为,一般不受开发者控制Service Worker 是由开发者编写的额外的脚本,且缓存位置独立,出现也较晚,使用还不算太广泛。所以我们平时最为熟悉的其实是 disk cache,也叫 HTTP cache (因为不像 memory cache,它遵守 HTTP 协议头中的字段)。平时所说的强制缓存,对比缓存,以及 Cache-Control 等,也都归于此类。

如果以上四种缓存都没有命中的话,那么只能发起请求来获取资源了。

那么为了性能上的考虑,大部分的接口都应该选择好缓存策略,通常浏览器缓存策略分为两种:强缓存和协商缓存,并且缓存策略都是通过设置 HTTP Header 来实现的

二 缓存过程

img

三级缓存原理 (访问缓存优先级)

img

  1. 先在内存中查找,如果有,直接加载。
  2. 如果内存中不存在,则在硬盘中查找,如果有直接加载。
  3. 如果硬盘中也没有,那么就进行网络请求。
  4. 请求获取的资源缓存到硬盘和内存。

三 缓存策略

img

img

1 强缓存

不会向服务器发送请求,直接从缓存中读取资源,在chrome控制台的Network选项中可以看到该请求返回200的状态码,并且Size显示from disk cachefrom memory cache。强缓存可以通过设置两种 HTTP Header 实现:Expires 和 Cache-Control

1)Expires

缓存过期时间,用来指定资源到期的时间,是服务器端的具体的时间点。Expires=max-age + 请求时间,需要和Last-modified结合使用。

Expires 是 HTTP/1 的产物,受限于本地时间,如果修改了本地时间,可能会造成缓存失效。Expires: Wed, 22 Oct 2018 08:41:00 GMT表示资源会在 Wed, 22 Oct 2018 08:41:00 GMT 后过期,需要再次请求。

2)Cache-Control

HTTP/1.1中,Cache-Control是最重要的规则,主要用于控制网页缓存。

Cache-Control 可以在请求头或者响应头中设置,并且可以组合使用多种指令:

img

  1. no-cache:需要进行协商缓存,发送请求到服务器确认是否使用缓存。
  2. no-store:禁止使用缓存,每一次都要重新请求数据。
  3. public:可以被所有的用户缓存,包括终端用户和 CDN 等中间代理服务器。
  4. private:只能被终端用户的浏览器缓存,不允许 CDN 等中继缓存服务器对其缓存。

img

3)Expires和Cache-Control两者对比

两者同时存在的话,Cache-Control优先级高于Expires;在某些不支持HTTP1.1的环境下,Expires就会发挥用处。所以Expires其实是过时的产物,现阶段它的存在只是一种兼容性的写法。

2 协商缓存

协商缓存就是强制缓存失效后,浏览器携带缓存标识向服务器发起请求,由服务器根据缓存标识决定是否使用缓存的过程,主要有以下两种情况

  1. 协商缓存生效,返回304和Not Modified

    img

    协商缓存生效

  2. 协商缓存失效,返回200和请求结果

img

协商缓存失效

协商缓存可以通过设置两种 HTTP Header 实现:Last-Modified 和 ETag 。

1) Last-Modify/If-Modify-Since

浏览器第一次请求一个资源的时候,服务器返回的 header 中会加上 Last-Modify,Last-modify一个时间标识该资源的最后修改时间

当浏览器再次请求该资源时,request请求头中会包含 If-Modify-Since,该值为缓存之前返回的 Last-Modify。服务器收到 If-Modify-Since 后,根据资源的最后修改时间判断是否命中缓存

如果命中缓存,则返回 304,并且不会返回资源内容,并且不会返回 Last-Modify。

缺点:

Last-Modified标注的最后修改只能精确到秒级,如果某些文件在1秒钟以内,被修改多次的话,它将不能准确标注文件的修改时间,

也就是 短时间内资源发生了改变,Last-Modified 并不会发生变化。

周期性变化。如果这个资源在一个周期内修改回原来的样子了,我们认为是可以使用缓存的,但是 Last-Modified 可不这样认为,因此便有了 ETag。

2) ETag/If-None-Match

与 Last-Modify/If-Modify-Since 不同的是,Etag/If-None-Match 返回的是一个校验码。ETag 可以保证每一个资源是唯一的,资源变化都会导致 ETag 变化。服务器根据浏览器上送的 If-None-Match 值来判断是否命中缓存。

与 Last-Modified 不一样的是,当服务器返回 304 Not Modified 的响应时,由于 ETag 重新生成过,response header 中还会把这个 ETag 返回,即使这个 ETag 跟之前的没有变化。

注意:Last-Modified 与 ETag 是可以一起使用的,服务器会优先验证 ETag,一致的情况下,才会继续比对 Last-Modified,最后才决定是否返回 304。

3)两者之间对比:
  1. 首先在精确度上,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;如果是负载均衡的服务器,各个服务器生成的Last-Modified也有可能不一致。

  2. 第二在性能上,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

  3. 第三在优先级上,服务器校验优先考虑Etag

4)其它
  1. 如果什么缓存策略都没设置,浏览器会采用一个启发式的算法,通常会取响应头中的 Date 减去 Last-Modified 值的 10% 作为缓存时间;
  2. 对于频繁变动的资源,首先需要使用Cache-Control: no-cache 使浏览器每次都请求服务器,然后配合 ETag 或者 Last-Modified 来验证资源是否有效。这样的做法虽然不能节省请求数量,但是能显著减少响应数据大小;
  3. 不常变化的资源,给它们的 Cache-Control 配置一个很大的 max-age=31536000 (一年),这样浏览器之后请求相同的 URL 会命中强制缓存。

参考文档:

深入理解浏览器的缓存机制 - 简书 (jianshu.com)

作为面试官,我希望你知道这些浏览器缓存知识 (baidu.com)

浏览器缓存机制总结 - 走看看 (zoukankan.com)

浏览器缓存详解 - 内存网 (ddrv.cn)

本文作者:tangyuxian
本文链接:https://www.tangyuxian.com/2022/06/30/%E5%89%8D%E7%AB%AF/%E6%B5%8F%E8%A7%88%E5%99%A8/%E6%B5%8F%E8%A7%88%E5%99%A8-%E6%B5%8F%E8%A7%88%E5%99%A8%E7%BC%93%E5%AD%98%E6%9C%BA%E5%88%B6%E7%9B%B8%E5%85%B3/
版权声明:本文采用 CC BY-NC-SA 3.0 CN 协议进行许可