網路 HTTP的快取機制及原理

2021-09-16 20:05:40 字數 3698 閱讀 3830

http快取機制是作為web效能優化的重要手段。我們要更好的了解,http的快取原理才能更好的懂得其實如何工作的,以及平時老說的快取是什麼,並且是如何實現的?

對於了解http快取之前,首先要了解一下http的報文。這是因為對於http得快取就是和http得報文有著極大的關係。

http報文,http報文就是瀏覽器以及伺服器之間進行通訊是傳送及響應的資料塊。

瀏覽器向伺服器請求資料時,傳送請求(request)報文;伺服器向瀏覽器返回資料時,返回響應(response)報文

報文資訊主要分為四部分:

首行:請求方法,http協議版本,狀態碼以及狀態碼描述

頭部:key,value的鍵值對,用來儲存記錄,資料長度,資料型別,是否快取,以及資料匹配等資訊

空行:分割首部和正文

主體:http請求以及響應時傳輸資料的地方

假定瀏覽器有著自己的乙個快取資料庫,專門用來快取資訊。

在客戶端第一次請求資料時,此時快取資料庫中沒有對應的快取資料,需要請求伺服器,伺服器返回後,將資料儲存在快取資料庫中。

http快取有著許多種,根據是否需要重新向伺服器發起請求,我們將其分成兩類:強制快取和對比快取

已存在快取資料,僅基於強制快取,請求資料的流程如下:

已存在快取資料,僅基於對比快取,請求資料的流程如下:

我們可以看到兩類快取規則的不同,強制快取如果生效,不需要在和伺服器發生互動,而對比快取不管是否生效,都需要和服務端發生互動。

兩類快取可以同時存在,強制快取優先順序高於對比快取,也就是說當執行強制快取的規則時,如果快取生效,直接使用快取,不在執行對比快取規則。

從上文得知,強制快取,在快取資料未失效的情況下,可以直接使用快取資料,那麼瀏覽器是如何判斷快取資料是否失效呢?

我們知道,在沒有快取資料的時候,瀏覽器向伺服器請求資料時,伺服器會將資料以及快取規則一併返回快取規則資訊則包含在header中。

對於強制快取來說,響應header中會有兩個欄位來標識失效規則(expires/cache-control)使用chrome的開發者工具,可以很明顯的看到對於強制快取生效是,網路請求的情況。

expires的值為服務返回的到期時間,即下一次請求時,請求時間小於服務端返回的到期時間,直接使用快取資料。不過expires是http 1.0的東西,現在預設瀏覽器使用http 1.1,所以它的作用基本忽略。

另外乙個問題是到期時間是有服務端生成的,但是客戶端時間可能跟服務端時間有誤差,這就會導致快取命中的誤差,所以http 1.1版本,使用cache-control替代。

cache-control是最重要的規則。常見的取值有private,public,max-age,no-cache,no-store,預設為private

舉個例子:

圖中cache-control僅指定max-age,所以預設為private,快取時間為3153600秒(365天)也就是說,在365天內再次請求這個資料,直接使用。

對比快取,顧名思義,需要進行比較判斷是否可以使用快取。瀏覽器第一次請求資料時,伺服器會將快取標識與資料一起返回給客戶端,客戶端將二者備份至快取資料庫中。

再次請求資料時,客戶端將備份的快取標識傳送給伺服器,伺服器根據快取標識進行判斷,判斷成功後,返回304狀態碼,通知客戶端比較成功,可以使用快取資料。

第一次訪問:

第二次訪問:

通過兩圖的對比,我們可以清楚的發現,在對比快取生效時,狀態碼為304,並且報文大小和資料量大大減少

原因是,服務端在進行快取標識後,只返回header部分,通過狀態碼通知客戶端使用快取,不在需要將報文主體部分返回給客戶端。

對於對比快取來說,快取標識的傳遞使我們著重需要理解的,他在請求header和響應header間傳遞。

一共下面兩種傳遞:

伺服器在響應請求是,告訴瀏覽器資源的最後修改時間。

再次請求伺服器的時候,那麼瀏覽器將在請求中新增引數if-modified-since(值為上次響應裡面的last-modified),伺服器收到請求之後發現有頭if-modified-since則與被請求資源的最後修改時間進行比對。

若資源的最後修改時間大於if-modified-since,說明資源有被改動過,則響應整片資源內容,返回狀態碼200;若資源的最後修改時間小於或者等於if-modified-since,說明資源無新修改,則響應http 304,告知瀏覽器繼續使用儲存的cache。

伺服器響應請求時,告訴瀏覽器當前資源在伺服器的唯一標識(生成規則有伺服器決定)。

再次請求伺服器時,通過此欄位通知伺服器客戶端快取資料的唯一標識。伺服器收到請求後發現有頭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,說明資源沒有新修改,則響應http 304,告知瀏覽器繼續使用所儲存的cache。

對於強制快取,伺服器通知瀏覽器乙個快取時間,在快取時間內,下次請求,直接用快取,不在時間內,執行比較快取策略。

對於比較快取,將快取資訊中的etag和last-modified通過請求傳送給伺服器,由伺服器校驗,返回304狀態碼時,瀏覽器直接使用快取。

瀏覽器第一次請求:

瀏覽器第二次請求:

HTTP快取機制及原理

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