前言

瀏覽器緩存是前端性能優化的重要一環，對于前端效率提升的重要性，不言而喻。

之前對于瀏覽器緩存也是一知半解，這次借著H5頁面緩存優化的東風整理了一下本地瀏覽器端的緩存機制，如強制緩存、協商緩存等，并且然后結合門戶域各部件（官網、云社區、云市場、個人中心、APP）當前的緩存機制進一步分解，旨在呈現下當前華為云官網的緩存策略，供大家參考。

1 瀏覽器緩存

1.1 瀏覽器緩存

緩存是一種本地保存遠端資源的機制，不管是在客戶端、還是在服務端存儲著，用相同的URL進行數據請求，可以直接從緩存中請求資源而不再訪問源服務器。

Web前端緩存大致可以分為：數據庫緩存、服務器端緩存（代理服務器緩存、CDN緩存）、瀏覽器緩存。

瀏覽器緩存也包含很多內容：HTTP 緩存、indexDB、cookie、localstorage 等等。這里我們只討論 HTTP 緩存相關內容。

1.2 瀏覽器緩存的意義

瀏覽器在本地對用戶對最近請求過的文檔進行存儲，當用戶再次訪問同一頁面時，瀏覽器就可以直接從本地磁盤加載文件。瀏覽器緩存的意義主要在：

a. 避免了冗余的數據傳輸，節省流量；

b. 加快了用戶訪問網頁的速度；

c. 減小了服務器的壓力。

2 緩存類型

2.1 第一次請求數據

瀏覽器第一次請求數據時，瀏覽器緩存中沒有對應的緩存數據，此時需要請求服務器，瀏覽器返回數據后，會把請求的數據存儲至緩存數據庫中。

當瀏覽器中存在緩存數據后，可以根據是否需要向服務器發送請求，將緩存類型分為：強制緩存和協商緩存。

2.2 強制緩存

用戶請求數據，如果命中強緩存，則不向服務器請求，而直接從本地資源獲取，返回200狀態碼，并提示from disk cache或from memory cache（比從disk快）。

2.3 協商緩存

在用戶請求資源時，瀏覽器直接向服務器發送請求，協商對比服務端和本地的資源，驗證本地資源是否失效。

2.4 強制緩存和協商緩存的關系

強制緩存和協商緩存命中緩存資源后，都是從本地讀取資源。如果強制緩存生效，則不需要再向服務器發出請求；而協商緩存，不管是否使用緩存，必須向服務器發送一個請求來協商。

兩類緩存規則可以同時存在，強制緩存優先級高于協商緩存，也就是說，當執行強制緩存的規則時，如果緩存生效，直接使用緩存，不再執行協商緩存規則。如果強制緩存規則不生效，則需要進行協商緩存判斷。

3 緩存相關header

上文介紹了強制緩存與協商緩存的流程，那么在瀏覽器中，瀏覽器如何判定緩存數據是否失效呢？如何確認是否使用緩存數據呢？

3.1 強制緩存

強制緩存的response header中會有兩個字段來表明失效規則（Expires/Cache-Control）

1. Expires：Expires的值為服務端返回的到期時間，即下一次請求時，請求時間小于服務端返回的到期時間，直接使用緩存數據。不過Expires 是HTTP 1.0的東西，現在默認瀏覽器均默認使用HTTP 1.1，所以它的作用基本忽略。另一個問題是，到期時間是由服務端生成的，但是客戶端時間可能跟服務端時間有誤差，這就會導致緩存命中的誤差。 所以HTTP 1.1 的版本，使用Cache-Control替代。

2. Cache-Control：Cache-Control 是最重要的規則。常見的取值有private、public、no-cache、max-age，

Expires和Cache-Control的關系：

a. 相同點：兩者都是強緩存。

b. 不同點：

• Expires是http1.0規定的，而Cache-Control是http1.1規定的。
• Expires的過期時間采用的是絕對時間，容易造成差錯； 而Cache-Control的過期時間采用的時相對時間，在緩存上不會出現問題。
• 兩者可以同時存在于一次請求中，但是不會同時在一次請求中起作用。 在HTTP1.0的環境下，Cache-Control不起作用，Expires起作用； 在HTTP1.1的環境之下， Expires不起作用，而Cache-Control起作用。當前一般都是http1.1的情況，所以Expires是作為一種向下兼容的形式而存在的。
• Cache-Control的選擇更多，功能更為強大，推薦使用。 Expires作為強緩存，功能單一，不推薦使用。

例如：下圖（華為云官網首頁）中，文件global.js的Cache-Control指定的緩存失效時間max-age為86400s（1天）：

3.2 協商緩存

協商緩存一般是使用 if-modified-since/Last-Modified 和 if-none-match/Etag 由服務器來決定瀏覽器緩存的資源是否可以使用。

1. Last-Modified / If-Modified-Since

Last-Modified：服務器響應請求時，告訴瀏覽器資源最后的修改時間。

If-Modified-Since：瀏覽器再次請求資源時，瀏覽器通知服務器，上次請求時，返回的資源最后修改時間。

若最后修改時間小于等于If-Modified-Since，則response header返回304，告知瀏覽器繼續使用所保存的cache。若大于If-Modified-Since，則說明資源被改動過，返回狀態碼200；

2. If-none-match / Etag

Etag：服務器響應請求時，告訴瀏覽器當前資源在瀏覽器的唯一標識（生成規則由服務器確定）

If-None-Match：再次請求服務器時，通過此字段通知服務器客戶端緩存數據的唯一標識。服務器收到請求后發現有If-None-Match 則與被請求資源的唯一標識進行比對，不同，說明資源又被改動過，則響應整片資源內容，返回狀態碼200；相同，說明資源無新修改，則響應HTTP 304，告知瀏覽器繼續使用所保存的cache。

Etag與Last-Modified對比：

1.在精確度上，Etag優于Last-Modified。Last-Modified精確到s，如果1s內，資源多次改變，Etag是可以判斷出來并返回最新的資源。

2.在性能上，Last-Modified優于Etag，因為Last-Modified只需要記錄時間，而Etag需要服務器重新生成hash值，所以性能上略差。

3.在優先級上，Etag優于Last-Modified，Etag和Last-Modified可同時存在。本地緩存時間到期后，瀏覽器向服務端發送請求報文，其中Request Header中包含If-none-match和Last-Modified-Since（與服務端Etag和Last-Modified對比，Etag優先級高），用以驗證本地緩存數據驗證是否與服務端保持一致。在服務器端會優先判斷Etag。如果相同，返回304；如果不同，就繼續比較Last-Modified，然后決定是否返回新的資源。若服務端驗證本地緩存與服務端一致，返回304，瀏覽器加載本地緩存；否則，服務器返回請求的資源，同時給出新的Etag以及Last-Modified時間。

3.3 緩存請求

以下為瀏覽器緩存的流程：

4 實例分析

對于客戶端來說，瀏覽器在使用本地緩存數據時，需要對齊本地與服務器的資源；但是，對于服務端，服務器將資源下發給客戶端，服務端就失去了對齊的控制權。比如，服務端設定緩存失效的max-age，在這段時間內，哪怕服務端資源已發生更改，服務端也無法通知客戶端資源更新通知。所以，對于一個網頁來說，需要合理的指定緩存的廢棄與更新的響應策略，從而既能提升頁面加載速度，同時確保頁面的準確性。

以下結合華為云官網各部件，分析緩存的廢棄和更新的響應策略：

4.1 官網首頁：

注釋：

• Html：緩存有效時間為0s，頁面加載時，強制瀏覽器每次向源服務器確認數據；
• Css：改動頻率較低，允許使用本地緩存，且存在強制緩存時間（各個css文件不同，按需設置）；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Js：允許使用本地緩存，且存在強制緩存時間（各個js文件不同，按需設置）；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Image：圖片修改頻率更低，允許使用本地緩存，且存在強制緩存時間（各個image文件不同，按需設置）；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Gif：官網中gif主要存在于banner輪播，因此確保時效性，使用no-cache，不允許緩存，強制每次向源服務器確認數據。

注意（以下已官網首頁為例，介紹緩存與版本號的關系，其余各部件都存在相同問題，后續不一一解釋。）：

上圖描述的是可緩存文件的緩存策略。但是，網頁中還有很多文件，比如global.js、global.css等，更新頻率較快，如果一直使用本地緩存可能會影響頁面的正確性。因此，在引用這部分文件時，會在文件后添加個版本號，用以刷新緩存，以此確保本地資源的時效性，添加版本號的目的是為了強制要求文件每次加載重新向服務端請求。如下，左圖給出了部分文件的版本號后綴。這部分文件在瀏覽器重新加載后，請求報文的頭文件，Request Header的Cache-control值為no-cache，即無緩存，重新請求數據。如下右圖所示：

4.2 社區

注釋：

• Html：緩存權限為public；本地緩存到期時間expires為固定Thu, 19 Nov 1981 08:52:00 GMT，也就是本地緩存永遠是到期的；因此，每次加載頁面都需要重新向源服務器獲取資源。
• Css：改動頻率較低，允許使用本地緩存，且強制緩存時間為1天；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Js：允許使用本地緩存，且強制緩存時間為1天；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Image：圖片修改頻率更低，png格式文件允許使用本地緩存，且強制緩存時間為1周，jpg格式文件為一月； 本地緩存到期后，會繼續通過判定Etag和Last-Modified，驗證本地緩存的有效性，（方法見3.2，優先級）。圖片的緩存策略中，強緩存和協商緩存同時存在，因為頁面中一般圖片資源較大，但是修改頻率較低，所以使用緩存可以提升瀏覽器加載速度。

4.3 云市場

注釋：

• Css：強制緩存時間為1天；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Js：強制緩存時間為1天；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Image：強制緩存時間為1周；強制緩存失效再進行協商緩存；

4.4 個人中心

注釋：

• Css：強制緩存時間為1天；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Js：強制緩存時間為1天或1周，不同文件不同；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Image：強制緩存時間為1周；強制緩存失效再進行協商緩存；

4.5 論壇

注釋：

• Css：強制緩存時間為1周；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Js：強制緩存時間為1周，不同文件不同；強制緩存失效再進行協商緩存；
• Image：強制緩存時間為1周；強制緩存失效再進行協商緩存；

4.6 App

移動端緩存策略參考其余部件緩存機制，不另做展示。

總結

在現網頁面中，css、js、image等不同類型文件的緩存策略大致相同。即同時存在強緩存和協商緩存策略。對于強緩存，給定本地緩存的有效時間max-age，一般根據不同文件類型的確定max-age大小；對于協商緩存，給定Last-Modified和Etag標識，服務器端驗證客戶端緩存的有效性。本章中給出了，官網各部件瀏覽器端緩存策略的簡介。但是，部分文件會存在特殊的緩存設置。比如，頁面中很多的js、css、image等會添加版本號，強制刷新緩存等。

以上就是詳解瀏覽器的緩存機制的詳細內容，更多關于瀏覽器的緩存機制的資料請關注腳本之家其它相關文章！