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浏览器缓存机制详解

作者 芒果/分类 代码/发布于 2012-05-08 13:30

浏览器缓存

浏览器缓存的知识是前端工程师必须要掌握的,因为这些知识直接影响到你的页面的用户体验,影响到你的页面的加载策略。接下来将要详细的讲述浏览器缓存的概 念和原理,新人要仔细阅读,甚至要多次反刍,缓存的知识除了和浏览器有关,还涉及到HTTP协议,所以这也是比较难于掌握的内容。

一般在硬件中,缓存在硬件中分一级缓存,二级缓存。但在软件中的缓存却不一样。

狭义上讲缓存就叫高速缓存,严格讲就是将数据暂时存放到某个地方。先要声明下,我的定义可能不严格,但这是我的理解,通俗易懂。

至于存到什么地方就有很多方式,可放到文件,内存中(如session),还有cache(高速缓存),还有 cookie,session,viewstate,这些是我们经常用到的,但可以认为他们是缓存数据。其实cache跟session有相似功能,但 cache可在代码中设置过期时间,依赖项。所谓依赖项(例如:微软的类cachedependcy sqlCacheDependency)当依赖项变动了,系统会通知cache过期,无效。以上只是说缓存,缓存可是有服务器缓存,客户端缓存啊。

近些天研究了下客户端缓存(即浏览器缓存),我想跟大家分享,有什么不同意见可评论。

估计大多数人很少说客户端缓存,包括我在内。那是因为我们编程时基本不考虑客户端缓存,书上也写得少。其实浏览器自动会管理缓存,但了解它至少知道有这么回事,有事编程还要控制客户端缓存。

浏览器缓存就是当你打开一个网页,浏览器会自动下载副本到你电脑上,就相当于你另存为网页到某个地方而已,只不过这里是自动而已。当然不是浏览器能把各种 网页都能下载到本地电脑上,它是有特殊情况。一般html,后者request是get请求,而post一般不缓存。(这个后面会说到)

当然客户端缓存是否需要是可以在服务端代码上控制的。那就是响应头。

响应头告诉缓存器不要保留缓存,缓存器就不会缓存相应内容;

如果请求信息是需要认证或者安全加密的,相应内容也不会被缓存;

校验参数非常重要,如果回应中1个参数都不存在,并且没有任何信息说明保鲜期(Expires或Cache-Control)的情况下,缓存将不会存储任何副本; 最常见的校验参数是文档的最后修改时间,通过最后Last-Modified头信息可以,当一份缓存包含Last-Modified信息,他基于此信息,通过添加一个If-Modified-Since请求参数,向服务器查询:这个副本从上次查看后是否被修改了。 HTTP 1.1介绍了另外一个校验参数: ETag,服务器是服务器生成的唯一标识符ETag,每次副本的标签都会变化。由于服务器控制了ETag如何生成,缓存服务器可以通过If-None-Match请求的返回没变则当前副本和原件完全一致。 所有的缓存服务器都使用Last-Modified时间来确定副本是否够新,而ETag校验正变得越来越流行。

响应头如果是POST模式递交数据,则返回的页面大部分不会被浏览器缓存,如果你发送内容通过URL和查询(通过GET模式),则返回的内容可以缓存下来供以后使用。

HTTP协议中关于缓存的信息头关键字包括Cache-Control(HTTP1.1),Pragma(HTTP1.0),last-Modified,Expires等。

缓存控制头 Cache-Control

Cache-Control 是最重要的规则。这个字段用于指定所有缓存机制在整个请求/响应链中必须服从的指令。这些指令指定用于阻止缓存对请求或响应造成不利干扰的行为。这些指令 通常覆盖默认缓存算法。缓存指令是单向的,即请求中存在一个指令并不意味着响应中将存在同一个指令。

cache-control 定义是:Cache-Control = “Cache-Control” “:” cache-directive。表 1 展示了适用的值。

表 1. 常用 cache-directive 值

Cache-directive 说明
public 所有内容都将被缓存
private 内容只缓存到私有缓存中
no-cache 所有内容都不会被缓存
no-store 所有内容都不会被缓存到缓存或 Internet 临时文件中
must-revalidation/proxy-revalidation 如果缓存的内容失效,请求必须发送到服务器/代理以进行重新验证
max-age=xxx (xxx is numeric) 缓存的内容将在 xxx 秒后失效, 这个选项只在HTTP 1.1可用, 并如果和Last-Modified一起使用时, 优先级较高

表 2 表明在不同的情形下,浏览器是将请求重新发送到服务器还是使用缓存的内容。

表 2. 对 cache-directive 值的浏览器响应

Cache-directive 打开一个新的浏览器窗口 在原窗口中单击 Enter 按钮 刷新 单击 Back 按钮
public 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器呈现来自缓存的页面
private 浏览器重新发送请求到服务器 第一次,浏览器重新发送请求到服务器;此后,浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器呈现来自缓存的页面
no-cache/no-store 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器重新发送请求到服务器
must-revalidation/proxy-revalidation 浏览器重新发送请求到服务器 第一次,浏览器重新发送请求到服务器;此后,浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器 浏览器呈现来自缓存的页面
max-age=xxx (xxx is numeric) 在 xxx 秒后,浏览器重新发送请求到服务器 在 xxx 秒后,浏览器重新发送请求到服务器 浏览器重新发送请求到服务器 在 xxx 秒后,浏览器重新发送请求到服务器

Cache-Control是关于浏览器缓存的最重要的设置,因为它覆盖其他设置,比如 Expires 和 Last-Modified。另外,由于浏览器的行为基本相同,这个属性是处理跨浏览器缓存问题的最有效的方法。

过期头 (Expires)

Expires 头部字段提供一个日期和时间,响应在该日期和时间后被认为失效。失效的缓存条目通常不会被缓存(无论是代理缓存还是用户代理缓存)返回,除非首先通过原始 服务器(或者拥有该实体的最新副本的中介缓存)验证。(注意:cache-control max-age 和 s-maxage 将覆盖 Expires 头部。)

Expires 字段接收以下格式的值:“Expires: Sun, 08 Nov 2009 03:37:26 GMT”。如果查看内容时的日期在给定的日期之前,则认为该内容没有失效并从缓存中提取出来。反之,则认为该内容失效,缓存将采取一些措施。表 3-6 表明针对不同用户操作的不同浏览器的行为。

表 3. 当用户打开一个新的浏览器窗口时的失效操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容没有失效 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面
内容失效 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 4. 当用户在原始浏览器窗口中单击 Enter 按钮时的失效操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容没有失效 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304
内容失效 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 5. 当用户按 F5 键刷新页面时的失效操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容没有失效 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304
内容失效 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 6. 当用户单击 Back 或 Forward 按钮时的失效操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容没有失效 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面
内容失效 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

注意:所有浏览器都假定为使用默认设置运行。

控制文件是否有修改 Last-Modified/E-Tag

Last-Modified 实体头部字段值通常用作一个缓存验证器。简单来说,如果实体值在 Last-Modified 值之后没有被更改,则认为该缓存条目有效。ETag 响应头部字段值是一个实体标记,它提供一个 “不透明” 的缓存验证器。这可能在以下几种情况下提供更可靠的验证:不方便存储修改日期;HTTP 日期值的 one-second 解决方案不够用;或者原始服务器希望避免由于使用修改日期而导致的某些冲突。

不同的浏览器有不同的配置行为。表 7-10 表明针对不同用户操作的不同浏览器的行为。

表 7. 当用户打开一个新的浏览器窗口时的 Last-Modified E-Tag 操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容自上次访问以来没有被修改 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304
内容自上次访问以来已经被修改 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 8. 当用户在原始浏览器窗口中单击 Enter 按钮时的 Last-Modified E-Tag 操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容自上次访问以来没有被修改 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304
内容自上次访问以来已经被修改 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 9. 当用户按 F5 键刷新页面时的 Last-Modified E-Tag 操作

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容自上次访问以来没有被修改 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 304
内容自上次访问以来已经被修改 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

表 10. 没有缓存设置且用户单击 Back 或 Forward 按钮

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
内容自上次访问以来没有被修改 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面
内容自上次访问以来已经被修改 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器呈现来自缓存的页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

注意:所有浏览器都假定使用默认设置运行。

不进行任何缓存相关设置

如果您不定义任何缓存相关设置,则不同的浏览器有不同的行为。有时,同一个浏览器在相同的情形下每次运行时的行为都是不同的。情况可能很复杂。另外,有些不该缓存的内容如果被缓存,将会导致安全问题。 不同的浏览器有不同的行为。表 11 展示了不同的浏览器行为。

表 11. 没有缓存设置且用户打开一个新的浏览器窗口

Firefox 3.5 IE 8 Chrome 3 Safari 4
打开一个新页面 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200
在原始窗口中单击 Enter 按钮 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器呈现来自缓存的页面。 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200
按 F5 键刷新 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200
单击 Back 或 Forward 按钮 浏览器呈现来自缓存的页面。 浏览器呈现来自缓存的页面。 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200 浏览器重新发送请求到服务器。返回代码是 200

注意:所有浏览器都假定使用默认设置运行。

关键结论

最后, 概括下关键的结论

操作 行为
打开新窗口 如果指定cache- control的值为private、no-cache、must-revalidate,那么打开新窗口访问时都会重新访问服务器。而如果指定了 max-age值,那么在此值内的时间里就不会重新访问服务器,例如:Cache-control: max-age=5 表示当访问此网页后的5秒内再次访问不会去服务器.
在地址栏回车 如果值为private或must-revalidate,则只有第一次访问时会访问服务器,以后就不再访问。如果值为no-cache,那么每次都会访问。如果值为max-age,则在过期之前不会重复访问。
按后退按扭 如果值为private、must-revalidate、max-age,则不会重访问,而如果为no-cache,则每次都重复访问.
按刷新按扭 无论为何值,都会重复访问.
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已经有 11 条群众意见

  1. 般若狼 /2012-05-09 17:24

    纯粹的干货啊 回应

    #1
  2. 芒果般若狼/2012-05-09 18:39

    我湿了…… 回应

    #2
  3. 大叔 /2012-07-20 09:46

    呵呵,是一篇好文章 回应

    #3
  4. ?
    浏览器 缓存与刷新 机制 /2012-07-24 01:28

    […] http://www.mangguo.org/browser-cache-mechanism-detailed/ […] 回应

    #4
  5. 大猫 /2012-08-05 14:45

    很详细 回应

    #5
  6. 到处逛逛 /2014-05-02 22:14

    我是不想让我电脑的浏览器不要缓存,应该怎么样操作? 回应

    #6
  7. Tristan /2014-09-05 14:14

    我不明白。如果cache-control为private然后修改了文件,etag和last-modified明明是改变了的,为什么浏览器还是用的缓存? 回应

    #7
  8. ?
    7 天打造前端性能监控系统(转) | 一世浮华一场空 /2015-03-07 00:48

    […] 浏览器缓存机制 […] 回应

    #8
  9. ?
    快速打造前端性能监控系统 - 爱上梁坤 /2015-03-12 10:33

    […] 浏览器缓存机制 […] 回应

    #9
  10. ?
    7 天打造前端性能监控系统 | 达维营-前端开发 /2015-11-16 09:30

    […] 浏览器缓存机制 […] 回应

    #10
  11. ?
    7 天打造前端性能监控系统 - GoodPM /2016-05-07 23:38

    […] 浏览器缓存机制 […] 回应

    #11

下面我简单说几句