web前端缓存机制

前端缓存机制有多种，如浏览器缓存、CDN缓存、DNS缓存、代理服务器缓存等。

CDN全称是Content Delivery Network，即内容分发网络。CDN的原理是将资源存放在各地的缓存服务器上，当用户请求资源时，从就近的服务器上返回缓存的资源，而不需要每次都从源服务器获取，减轻源服务器的压力，又能提升用户的访问速度。

浏览器可以将用户请求的资源进行缓存，存放在本地。浏览器缓存一般通过请求头来设置。

与浏览器缓存有关的头部有：

浏览器会将服务器的域名与IP地址的映射缓存在本地，这样用户在访问网站时，不用每次都去查询DNS映射表。

在浏览器和服务器之间架设的一个服务器 ，这个代理服务器会帮助浏览器去请求页面，然后将页面进行处理和压缩(例如压缩图片和文件)，使页面变小，再传输给浏览器。大部分代理服务器都有缓存的功能，如果浏览器所请求的文件在它本机中存在且是最新的，就不需要再从源服务器请求数据，提高了浏览速度。

在浏览某个页面时，浏览器会判断页面的关联内容，进行预加载。用户在浏览A页面时，就加载好B页面，这样当用户去访问B页面时，B页面很快就出来，提升了用户体验。但这个机制有一定的缺陷，就是预判不一定准确，可能会造成流量和资源的浪费。

一、浏览器缓存

浏览器缓存即http缓存；浏览器缓存根据是否需要向服务器重新发起HTTP请求将缓存过程分为两个部分，分别是 强制缓存 和 协商缓存  。

浏览器第一次请求资源的时候服务器会告诉客户端是否应该缓存资源，根据响应报文中HTTP头的缓存标识，决定是否缓存结果，是则将请求结果和缓存标识存入浏览器缓存中。如下图：

1.强制缓存 ：浏览器会对缓存进行查找，并根据一定的规则确定是否使用缓存。

强制缓存的缓存规则？

HTTP/1.0 Expires 这个字段是绝对时间，比如2018年6月30日12:30，然后在这个时间点之前的请求都会使用浏览器缓存，除非清除了缓存。

这个字段的缺点就是只会同步客户端的时间，这就有可能修改客户端时间导致缓存失效。

HTTP/1.1 cache-Control       这个是1.1的时候替换Expires的，它会有几种取值：

public ：所有内容都将被缓存（客户端和代理服务器都可缓存）

private ：所有内容只有客户端可以缓存， Cache-Control的默认取值

no-cache ：客户端缓存内容，但是是否使用缓存则需要经过协商缓存来验证决定

no-store ：所有内容都不会被缓存，即不使用强制缓存，也不使用协商缓存

max-age=xxx (xxx is numeric) ：缓存内容将在xxx秒后失效

比如max-age=500，则在500秒内再次请求会直接只用缓存。

优先性：cache-Control >Expires

如果同时存在，cache-Control会覆盖Expires。

这个字段的缺点就是：

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，因为它的时间单位最低是秒。

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。

上图中浏览器缓存中存在该资源的缓存结果，并且没有失效，就会直接使用缓存的内容。

上图中浏览器缓存中没有该资源的缓存结果和标识，就会直接向服务器发起HTTP请求。

2.协商缓存： 浏览器的强制缓存失效后(时间过期)，浏览器携带缓存标识请求服务器，由服务器决定是否使用缓存。

服务器决定的规则？

控制协商缓存的字段有 Last-Modified / If-Modified-Since 和 Etag / If-None-Match。

①Last-Modified 是服务器返回给浏览器的本资源的最后修改时间。

当下次再次请求的时候，浏览器会在请求头中带 If-Modified-Since ,即上次请求下来的 Last-Modified 的值，

然后服务器会用这个值和该资源最后修改的时间比较，如果最后修改时间大于这个值，则会重新请求该资源，返回状态码200。

如果这个值和最后修改时间相等，则会返回304，告诉浏览器继续使用缓存。

② Etag 是服务器返回的一个hash值。

当下次再次请求的时候，浏览器会在请求头中带 If-None-Match ,即上次请求下来的 Etag 值，

然后服务器会用这个值和该资源在服务器的 Etag 值比较，如果一致则会返回304，继续使用缓存；如果不一致，则会重新请求，返回200。

二、服务器缓存

上面是一个简单的流程图：

用户1访问A页面，服务器解析A页面返回给用户1，同时在服务器内存上做一定映射，把A页面缓存在硬盘上面

用户2访问A页面，服务器直接根据内存上的映射找到对应的页面缓存，直接返回给用户2，这样就减少了服务器对同一页面的重复解析

服务器缓存和浏览器缓存的区别：

服务器缓存是把页面缓存到服务器上的硬盘里，而浏览器缓存是把页面缓存到用户自己的电脑里

Nginx服务器 

Nginx是一个高性能的HTTP和反向代理服务器。具有非常多的优越性：

在连接高并发的情况下，Nginx是Apache服务器不错的替代品，Nginx在美国是做虚拟主机生意的老板们经常选择的软件平台之一。

Nginx提供了expires、etag、if-modified-since指令来实现浏览器缓存控制。

nginx -s reload#重新加载配置文件 

nginx -s reopen#重新打开log文件 

nginx -s stop#快速关闭nginx服务 

nginx -s quit #优雅的关闭nginx服务，等待工作进程处理完所有的请求

Nginx设置静态文件的缓存过期时间 

location ~.*\.(js|css|html|png|jpg)$ {

  expires 3d

}

 expires    3d//表示缓存3天

expires    3h//表示缓存3小时

expires    max//表示缓存10年

expires    -1//表示永远过期。

如果设置为-1在js、css等静态文件在没有修改的情况下返回的是http 304，如果修改返回http 200

对于静态资源会自动添加ETag，可以通过添加etag off指令禁止生成ETag。如果是静态文件，那么Last-Modified值为文件的最后修改时间。

在开发调试web的时候，经常会碰到因浏览器缓存(cache)而经常要去清空缓存或者强制刷新来测试的烦恼，提供下apache不缓存配置和nginx不缓存配置的设置。在常用的缓存设置里面有两种方式，都是使用add_header来设置：分别为Cache-Control和Pragma。

location ~ .*\.(css|js|swf|php|htm|html )$ {

  add_header Cache-Control no-store

  add_header Pragma no-cache

  }

nginx gzip压缩

使用 gzip 压缩可以降低网站带宽消耗，同时提升访问速度。

主要在nginx服务端将页面进行压缩，然后在浏览器端进行解压和解析，

目前大多数流行的浏览器都迟滞gzip格式的压缩，所以不用担心。

默认情况下，Nginx的gzip压缩是关闭的，同时，Nginx默认只对text/html进行压缩

gzip on

ersio #开启gzip压缩输出

gzip_http_vn 1.0 #默认1.1

#其中的gzip_http_version的设置，它的默认值是1.1，就是说对HTTP/1.1协议的请求才会进行gzip压缩

#如果我们使用了proxy_pass进行反向代理，那么nginx和后端的upstream server之间是用HTTP/1.0协议通信的。

gzip_vary on

#和http头有关系，加个vary头，给代理服务器用的，有的浏览器支持压缩，有的不支持，

#所以避免浪费不支持的也压缩，所以根据客户端的HTTP头来判断，是否需要压缩

gzip_comp_level 6

#设置gzip压缩等级，等级越底压缩速度越快文件压缩比越小，反之速度越慢文件压缩比越大 1-9

gzip_proxied any

#Ngnix作为反向代理的时候启用

#expample:gzip_proxied no-cache

# off – 关闭所有的代理结果数据压缩

# expired – 启用压缩，如果header中包含”Expires”头信息

# no-cache – 启用压缩，如果header中包含”Cache-Control:no-cache”头信息

# no-store – 启用压缩，如果header中包含”Cache-Control:no-store”头信息

# private – 启用压缩，如果header中包含”Cache-Control:private”头信息

# no_last_modified – 启用压缩，如果header中包含”Last_Modified”头信息

# no_etag – 启用压缩，如果header中包含“ETag”头信息

# auth – 启用压缩，如果header中包含“Authorization”头信息

# any – 无条件压缩所有结果数据

gzip_types text/html #压缩的文件类型

#设置需要压缩的MIME类型,非设置值不进行压缩

#param:text/html|application/x-javascript|text/css|application/xml

gzip_buffers 16 8k#设置gzip申请内存的大小,其作用是按块大小的倍数申请内存空间设置gzip申请内存的大小,其作用是按块大小的倍数申请内存空间

#设置gzip申请内存的大小,其作用是按块大小的倍数申请内存空间

# param1:int 增加的倍数

# param2:int(k) 后面单位是k

# example: gzip_buffers 4 8k

# Disable gzip for certain browsers.

gzip_disable “MSIE [1-6].(?!.*SV1)”#ie6不支持gzip，需要禁用掉ie6

浏览器缓存只是计算机缓存的一种

1.内存缓存

将数据存到内存

2.代理服务器缓存

就是个自己找的中介。你拿东西先找中介，中介找房东，房东给中介，中介又给你。比如你需要房子钥匙，房东把钥匙放在中介那，你直接从中介那里拿钥匙。

3.CDN缓存

将数据存到CDN服务器。CDN也是个中介，不过这个中介是根据中介的忙碌程度（CDN服务器忙碌程度）、跟你的距离（CDN服务器和你的距离）自动给你分配的。

4.浏览器缓存（ 我是个前端，只关注浏览器缓存。 ）

根据HTTP协议决定要不要缓存，以什么方式缓存，缓存到哪（内存还是硬盘等）。

浏览器缓存是将浏览器请求过的数据（资源文件）保存到电脑上。需要再次使用的时候，直接从电脑上获取保存的数据（资源文件），这就是浏览器缓存

1.减少网络请求，节省流量

2.减轻服务器压力

3.资源加载速度快了，前端性能就更好了

1.Server Worker

还没搞懂，搞懂了再来写。

2.Memory Cache

内存中的缓存，关闭页面进程就释放内存

3.Disk Memory

硬盘中的缓存，不主动清理就一直在

4、Push Cache

推送缓存，是HTTP/2的内容，并没有严格执行HTTP头部的缓存指令。在Server Worker、Memory Cache、Disk Cache都没有命中的时候，它会被使用。在Session中存在，Session结束就会被释放，缓存时间短暂。

1.先去内存查找，找到直接加载

2.内存找不到，硬盘中找，找到直接加载

3.硬盘找不到进行网络请求

4.把请求获取的资源再缓存到硬盘和内存

1.强缓存

控制强制缓存的字段分别是Expires和Cache-Control，Cache-Control优先级比Expires高

-Expires设置一个绝对时间的GMT格式的时间字符串，这个是资源失效时间（ 客户端的时间小于Expires的值，缺陷就是客户端的时间被改变就有问题 ），在这个时间之前都直接读取缓存。

-Cache-Control替代Expires，它利用的是相对时间，利用header信息字段的max-age值判断。

2.协商缓存

-Last-Modified/If-Modified-Since

Last-Modified:浏览器向服务器发送资源最后的修改时间

If-Modified-Since:当资源过期时，发现响应头具有Last-Modified声明，则再次向服务器请求时带上头if-modified-since，表示请求时间。服务器收到请求后，发现有if-modified-since则与被请求资源的最后修改时间进行对比（Last-Modified）,若最后修改时间较新，说明资源又被改过，则返回最新资源，返回200；若最后修改时间较小，说明资源无新修改，返回304 ，使用缓存文件。

缺点:单位是秒，一秒内多次改变会认为没过期

-ETag/If-None-Match

ETag:由服务器生成返回给前端，帮助服务器控制web端的缓存验证，服务器会生成并且返回当前资源文件的一个唯一标识

If-None-Match:当资源过期时，发现响应头具有Etag声明，则再次向服务器请求时带上头if-none-match（唯一标识Etag值）。服务器收到该请求后，发现有If-None-Match则根据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。

1.强缓存不发请求，协商缓存会发请求给服务器确认有没有过期

2.强缓存文件更新浏览器不知道，协商缓存更新浏览器能实时知道

1.点击浏览器的刷新按钮时，全部走缓存

2.F5或者鼠标右键刷新强制缓存失效，不影响协商缓存

3.CTRL+F5影响强制缓存和协商缓存都失效

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