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浏览器的缓存机制-强缓存和协商缓存

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Node.js JavaScript

强缓存和协商缓存

浏览器的缓存机制是指浏览器可以缓存数据下来，当再次发起请求时，可以在浏览器的缓存中取出，无需再从服务器请求重复加载新数据。

浏览器的缓存机制是由强缓存和协商缓存实现的，其优点是减少网络数据传输，减少服务器负担，提升客服端加载速度。

强缓存和协商缓存的区别

如果命中强缓存，返回状态码 Status Code: 200 OK (from memory cache)不会向服务器发起请求，直接从缓存中取出资源
如果命中协商缓存，会向服务器发起请求询问资源是否过期，如果未过期返回 Status Code: 304 Not Modified 无需要重新加载新数据，反之重新加载新数据。

图示

强缓存的机制

强缓存根据 expires 和 cache-control 字段来控制的。

首先在 HTTP1.1 版本前，是用 expires 字段控制强缓存，返回的是一个资源过期的时间戳。当想发起服务器请求时，浏览器会根据 expires 的时间戳和本地时间戳对比，如果未过期，则使用浏览器的缓存。

缺点：[根据 expires 的时间戳和本地时间戳对比]，如果修改本地时间，那就不准确了。所以HTTP1.1 版后引入了 cache-control: max-age 字段控制。

max-age 字段返回的是一个时间秒数，它会根据 response headers 返回的响应时间 + max-age 时间内，缓存都有效。

当然 cache-control 还有几个比较常用的值：

public 可以被浏览器和代理服务器缓存
private 只能被浏览器缓存（默认）
s-maxage 和 max-age 同理，s-maxage 是代理服务器的有效期，s-maxage和max-age同时存在的换，s-maxage 优先
no-store 当设置了这个值，浏览器会忽视所有缓存，每次都会向服务器发起新的请求，取最新的数据
no-cache 当设置了这个值，就是协商缓存的机制，浏览器都会先发起向服务器询问请求，询问判断缓存的资源是否可用，如果服务器判断资源可用则返回 304 状态码，缓存数据可以继续使用，从浏览器取出数据即可；反之返回200状态，且最新数据。

Koa2 示例代码 - 强缓存

// 处理加载图片资源
router.get(/\S*\.(jpe?g|png)$/, async (ctx, next) => {
    const { path } = ctx;
    ctx.type = mime.getType(path)

    const imagePath = Path.resolve(__dirname, `.${path}`)
    const imageBuffer = await fs.readFile(imagePath)

    // 同时存在，max-age 优先
    // max-age 设置 120s 内有效
    ctx.set('cache-control', 'max-age=120')
    // expires 设置 60s 内有效
    ctx.set('expires', new Date(Date.now() + 1 * 60 * 1000).toUTCString())

    ctx.body = imageBuffer

    await next()
})

协商缓存的机制

协商缓存的机制实现是根据2对字段实现的：

Last-Modifiled / If-Last-Modifiled 根据文件的修改时间判断资源是否过期
Etag / If-Node-Match 根据文件的修改内容生成唯一Key判断资源是否过期，与 Last-Modifiled 同时存在时，Etag 优先

Last-Modifiled / If-Last-Modifiled

首先、当第一次发起服务器请求数据响应成功回来时，会 Response Headers 会携带 Last-Modifiled 字段回来，该值是服务器返回该资源的修改时间。

然后、当再次发起服务器请求时，浏览器会把 Last-Modifiled 的值会设置到 Request Headers 中的 If-Last-Modifiled 值中，携带发送到服务器

最后服务器会根据 Request Headers 中的 If-Last-Modifiled 的值和 Last-Modifiled 的值对比是否相同，如果相同返回 Status Code: 304 Not Modified，无需要重新加载新数据，反之重新加载新数据。

ETag / If-Node-Match

首先、当第一次发起服务器请求数据响应成功回来时，会 Response Headers 会携带 Etag 字段回来，该值是服务器返回的是根据该资源的最新修改内容生成唯一的Key。

然后、当再次发起服务器请求时，浏览器会把 Etag 的值会设置到 Request Headers 中的 If-None-Match 值中，携带发送到服务器

最后服务器会根据 Request Headers 中的 If-None-Match 的值和 Etag 的值对比是否相同，如果相同返回 Status Code: 304 Not Modified，无需要重新加载新数据，反之重新加载新数据。

Koa2 示例代码 - 协商缓存

// 处理加载图片资源
router.get(/\S*\.(jpe?g|png)$/, async (ctx, next) => {
    const { path } = ctx
    ctx.type = mime.getType(path)

    const imagePath = Path.resolve(__dirname, `.${path}`)
    const imageStatus = await fs.stat(imagePath)
    const lastModified = imageStatus.mtime.toGMTString()
    const ifModifiedSince = ctx.request.headers['if-modified-since']

    // 如果命中，返回状态304
    if(ifModifiedSince === lastModified) {
        ctx.status = 304
    } else {
        const imageBuffer = await fs.readFile(imagePath)
        ctx.set('cache-control', 'no-cache')
        ctx.set('last-modified', lastModified)
        ctx.body = imageBuffer
    }

    await next()
})