前端需要知道的缓存知识总结

程序员成长指北

共 8830字,需浏览 18分钟

 ·

2024-05-22 23:15

   

大厂技术  高级前端  Node进阶

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引言📇

HTTP缓存是一种用于提高网站性能和减少带宽使用的技术。当用户访问一个网页时,浏览器会下载页面上的所有资源(如HTML、CSS、JavaScript等),这些资源会占用大量的带宽和时间。为了减少这些资源的加载时间,HTTP缓存机制被引入。📚︎

缓存分为强缓存协商缓存两种,强缓存不能缓存地址栏访问的文件,协商缓存可以缓存地址栏访问的文件。

1、强缓存🛅

由服务器设置过期时间,在该时间到期之前,浏览器会直接从本地缓存中获取资源。

强缓存的实现方式有两种:ExpiresCache-Control

1.1、Expires❤️❤️🤍🤍🤍

Expires 是 HTTP 缓存机制中实现强缓存的一种方式,它通过在响应头部中加入一个过期时间来控制缓存。Expires 的值是一个日期,格式为:Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT。它表示该资源的过期时间。当浏览器再次请求该资源时,会判断是否在该过期时间内,如果是则直接从缓存中获取资源,否则重新向服务器请求。

要设置 Expires 头部,需要在服务器端进行配置。例如,在 Nginx 中可以使用expires指令来设置过期时间:

location / {
expires 1h;
}

注意⚡⚡:由于Expires是基于客户端时间计算的,如果客户端的时间与服务器的时间不一致,则可能会影响缓存效果。

1.2、Cache-Control❤️❤️❤️🤍🤍

Cache-Control 是通过在响应头部中加入 Cache-Control 字段,并设置max-age值来表示该资源在多少秒内有效(即缓存的最大时长)。

Cache-Control响应头的最常用格式为:

Cache-Control: max-age=<seconds> // seconds 是缓存的时间,单位是秒

当浏览器请求资源得到的响应头中带有 Cache-Control 响应头时,浏览器会将该资源缓存到本地。在下一次访问该资源时,同时满足下述条件,浏览器就会使用本地资源(即缓存),而不重新去服务器请求该资源:

  1. 缓存时间未过期
  2. URL未发生变化
  3. 请求头中没有 Cache-Control: no-cachePragma: no-cache 这两个信息(强制刷新会在请求头中添加 Cache-Control: no-cache

注意⚡⚡:直接通过浏览器的地址栏访问的资源缓存会失效(跟强制刷新一样会在请求头中添加 Cache-Control: no-cache

接下来我们通过一个简单的页面来实践一下:

目录结构,我们准备两个文件 index.jsindex.html ,再准备两张图片:

http
|--- index.js
|--- index.html
|--- 1.jpg
|___ 2.jpg

index.js

提供一个 node 服务,用于返回浏览器请求的资源(index.html 和图片)

// index.js
const http = require('http')
const fs = require('fs')
const path = require('path')

const server = http.createServer((req, res) => {

  let filePath = path.resolve(__dirname, req.url === '/' ? `index.html` : '1.jpg')

  res.writeHead(200, {
    'Content-Type': req.url === '/' ? 'text/html; charset=utf-8' : 'image/png',
    'Cache-Control''max-age=86400'// 缓存一天
  })
  const fileStream = fs.createReadStream(filePath)
  return fileStream.pipe(res)
})

server.on('clientError', (err, socket) => {
  socket.end('HTTP/1.1 400 Bad Request\r\n\r\n')
})

server.listen(8080, () => {
  console.log(`opened server on http://localhost:${server.address().port}`)
})

index.html

一个简单的页面,包含一张图片,因为我们会直接通过浏览器的地址栏访问 html,所以 html 的缓存策略会失效。这里我们判断缓存是否生效是通过页面中的图片去判断的。

<!-- index.html -->
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
  <meta charset="UTF-8">
  <meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=edge">
  <meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0">
  <title>Hello World</title>
</head>
<body>
  <h1>Hello World!</h1>
  <!-- 别忘记替换成你的图片名称 -->
  <img src="./1.jpg" title="123">
</body>
</html>

然后随便准备两张图片就可以了,我们在项目的跟目录使用 node index.js 来启动项目。如下图提示,就表示启动成功,然后我们通过浏览器访问 http://localhost:8080/ 就能看到我们的页面了。

image.png

首次请求 我们主要看图片的请求头跟响应头就行(因为html的缓存会失效)。

image.png
image.png

刷新页面(非强制刷新)

第二次的请求可以看到请求的 Size 变成了 memory cache,并且 Time 也变为了 0。再进一步看请求头和响应头,请求头中的 Cache-Control: no-cache 属性没有了,并且浏览器会给出一个警告:Provisional headers are shown. Disable cache to see full headers.。大致意思就是当前使用的是缓存的临时文件,禁用缓存后才可以查看完整的请求头。

image.png
image.png

验证缓存

上述的方法可能并不一定让你相信我们使用的是缓存文件,而不是重新请求的资源文件。

一开始我们准备了两张图片,现在使用的是 1.jpg,还有一个 2.jpg,我们把 1.jpg 删除了,然后把2.jpg 改名成 1.jpg,然后刷新页面(非强制刷新),就会发现虽然我们图片更改了,但是图片并不是我们后面改名的那个图片,还是之前的图片。

image.png

强制刷新后就能看到,我们替换的图片生效了,请求头中也带上了 Cache-Control: no-cache 属性。

image.png

2、协商缓存

利用浏览器和服务器之间的通信来确定是否需要重新获取资源。

协商缓存有两种实现方式:If-Modified-SinceETag

当浏览器第一次请求资源时,服务器会返回该资源的 ETag 值和 Last-Modified 时间。当浏览器再次请求该资源时,它会将这些值作为请求头部的 If-Modified-SinceIf-None-Match 字段发送给服务器。服务器会比较这些值与资源的当前状态,如果资源没有发生变化,服务器返回 304 Not Modified 响应,告诉浏览器可以使用缓存的资源。

如果资源已经发生了变化,服务器会返回新的资源,并更新 ETagLast-Modified

2.1、If-Modified-Since ❤️❤️❤️❤️🤍

利用响应头的 Last-Modified 来设置缓存,并在下次请求的请求头中携带 If-Modified-Since 来判断该资源是否发生变化,如果发生变化则返回新的资源,并更新 Last-Modified 属性,如果没有发生变化,则返回 304 跟空的 body

对强缓存的例子稍微修改一下

// index.js
const http = require('http')
const fs = require('fs')
const path = require('path')

const server = http.createServer((req, res) => {
  let filePath = path.resolve(__dirname, req.url === '/' ? `index.html` : '1.jpg')
  const stat = fs.statSync(filePath)
  const lastModified = stat.mtime.toUTCString()
  const header = {
    'Content-Type': req.url === '/' ? 'text/html; charset=utf-8' : 'image/png',
    'Last-Modified': lastModified
  }
  // 判断资源是否发生变化
  if (req.headers['if-modified-since'] === lastModified) {
    res.writeHead(304, header)
    res.end()
  } else {
    res.writeHead(200, header)
    const fileStream = fs.createReadStream(filePath)
    return fileStream.pipe(res)
  }
})

server.on('clientError', (err, socket) => {
  socket.end('HTTP/1.1 400 Bad Request\r\n\r\n')
})

server.listen(8080, () => {
  console.log(`opened server on http://localhost:${server.address().port}`)
})

首次请求

响应头携带 Last-Modified: Mon, 05 Jun 2023 08:57:17 GMT 属性,告诉浏览器这个文件需要缓存。

image.png

刷新页面(非强制刷新)

第二次请求,响应状态码变为 304,并在请求头中携带 If-Modified-Since: Mon, 05 Jun 2023 08:57:17 GMT 属性,表示浏览器使用缓存文件。

image.png

改变html文件

把 html 中 的 Hello World! 改为 Web Html,并刷新页面(非强制刷新),发现响应状态码变为 200 ,并且更新了页面和响应头的 Last-Modified 属性。

image.png

注意⚡⚡:如果资源的修改时间只精确到秒,而不是毫秒,可能会导致缓存失效。此外,如果服务器上的资源被修改了,但修改时间没有更新,也会导致缓存失效

2、ETag ❤️❤️❤️❤️❤️

ETag 基本上与 If-Modified-Since 一致, 利用响应头的 Etag 来设置缓存,并在下次请求的请求头中携带 if-none-match 来判断该资源是否发生变化,如果发生变化则返回新的资源,并更新 Etag 属性,如果没有发生变化,则返回 304 跟空的 body

const http = require('http')
const fs = require('fs')
const path = require('path')
const crypto = require('crypto')

const server = http.createServer((req, res) => {
  let filePath = path.resolve(__dirname, req.url === '/' ? `index.html` : '1.jpg')
  const fileContent = fs.readFileSync(filePath)
  const hash = crypto.createHash('md5').update(fileContent).digest('hex')
  const etag = `"${hash}"` // etag需要加双引号
  const header = {
    'Content-Type': req.url === '/' ? 'text/html; charset=utf-8' : 'image/png',
    'Etag': etag
  }
  if (req.headers['if-none-match'] === etag) {
    res.writeHead(304, header)
    res.end()
  } else {
    res.writeHead(200, header)
    const fileStream = fs.createReadStream(filePath)
    return fileStream.pipe(res)
  }
})

server.on('clientError', (err, socket) => {
  socket.end('HTTP/1.1 400 Bad Request\r\n\r\n')
})

server.listen(8080, () => {
  console.log(`opened server on http://localhost:${server.address().port}`)
})

这里的测试证明就不写,不然这文章的字数就太水了,如果你们有兴趣可以自己尝试一下

原文:https://juejin.cn/post/7241095368179957820

作者:——树深遇鹿

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