浏览器的缓存机制

目的

浏览器缓存（Browser Caching）是为了节约网络的资源加速浏览，浏览器在用户磁盘上对最近请求过的文档进行存储，当访问者再次请求这个页面时，浏览器就可以从本地磁盘显示文档，这样就可以加速页面的阅览。

简单释义

浏览器缓存其实就是浏览器保存通过HTTP获取的所有资源,是浏览器将网络资源存储在本地的一种行为。浏览器的缓存机制是根据HTTP报文的缓存标识进行的。

种类

浏览器缓存主要有两类：强制缓存：Expires，cache-control 和缓存协商：Last-modified ，Etag

强制缓存

Expires

response header里的过期时间，浏览器再次加载资源时，如果在这个过期时间内，则命中强制缓存。

Cache-Control

当值设为max-age=300时，则代表在这个请求正确返回时间（浏览器也会记录下来）的5分钟内再次加载资源，就会命中强缓存。

Expires和Cache-Control的区别

1. Expires 是http1.0的产物，Cache-Control是http1.1的产物
2. 两者同时存在的话，Cache-Control优先级高于Expires；
3. 在某些不支持HTTP1.1的环境下，Expires就会发挥用处。所以Expires其实是过时的产物，现阶段它的存在只是一种兼容性的写法
4. Expires是一个具体的服务器时间，这就导致一个问题，如果客户端时间和服务器时间相差较大，缓存命中与否就不是开发者所期望的。Cache-Control是一个时间段，控制就比较容易

协商缓存

ETag和If-None-Match

这两个要一起说。Etag是上一次加载资源时，服务器返回的response header，是对该资源的一种唯一标识，只要资源有变化，Etag就会重新生成。浏览器在下一次加载资源向服务器发送请求时，会将上一次返回的Etag值放到request header里的If-None-Match里，服务器接受到If-None-Match的值后，会拿来跟该资源文件的Etag值做比较，如果相同，则表示资源文件没有发生改变，命中协商缓存。

Last-Modified和If-Modified-Since

这两个也要一起说。Last-Modified是该资源文件最后一次更改时间，服务器会在response header里返回，同时浏览器会将这个值保存起来，在下一次发送请求时，放到request header里的If-Modified-Since里，服务器在接收到后也会做比对，如果相同则命中协商缓存。

ETag和Last-Modified区别

1. 在方式上，Etag是对资源的一种唯一标识，而Last-Modified是该资源文件最后一次更改时间
2. 在精确度上，Etag要优于Last-Modified。Last-Modified的时间单位是秒，如果某个文件在1秒内改变了多次，那么他们的Last-Modified其实并没有体现出来修改，但是Etag每次都会改变确保了精度；如果是负载均衡的服务器，各个服务器生成的Last-Modified也有可能不一致。
3. 在性能上，Etag要逊于Last-Modified，毕竟Last-Modified只需要记录时间，而Etag需要服务器通过算法来计算出一个hash值。
4. 在优先级上，服务器校验优先考虑Etag。

浏览器缓存过程

1. 浏览器第一次加载资源，服务器返回200，浏览器将资源文件从服务器上请求下载下来，并把response header及该请求的返回时间一并缓存；
2. 下一次加载资源时，先比较当前时间和上一次返回200时的时间差，如果没有超过cache-control设置的max-age，则没有过期，命中强缓存，不发请求直接从本地缓存读取该文件（如果浏览器不支持HTTP1.1，则用expires判断是否过期）；如果时间过期，则向服务器发送header带有If-None-Match和If-Modified-Since的请求；
3. 服务器收到请求后，优先根据Etag的值判断被请求的文件有没有做修改，Etag值一致则没有修改，命中协商缓存，返回304；如果不一致则有改动，直接返回新的资源文件带上新的Etag值并返回200；
4. 如果服务器收到的请求没有Etag值，则将If-Modified-Since和被请求文件的最后修改时间做比对，一致则命中协商缓存，返回304；不一致则返回新的last-modified和文件并返回200；

用户行为对浏览器缓存的控制

1. 地址栏访问，链接跳转是正常用户行为，将会触发浏览器缓存机制；
2. F5刷新，浏览器会设置max-age=0，跳过强缓存判断，会进行协商缓存判断；
3. ctrl+F5刷新，跳过强缓存和协商缓存，直接从服务器拉取资源。

问题

浏览器的缓存存放在哪里，如何在浏览器中判断强制缓存是否生效？

判断是否命中强制缓存：当命中强制缓存时，状态码为200, 请求对应的Size值则代表该缓存存放的位置，分别为from memory cache 和 from disk cache。

from memory cache代表使用内存中的缓存，from disk cache则代表使用的是硬盘中的缓存，浏览器读取缓存的顺序为memory > disk。

1. 内存缓存(from memory cache) ：内存缓存具有两个特点，分别是快速读取和时效性：

快速读取：内存缓存会将编译解析后的文件，直接存入该进程的内存中，占据该进程一定的内存资源，以方便下次运行使用时的快速读取。

时效性：一旦该进程关闭，则该进程的内存则会清空。

2. 硬盘缓存(from disk cache) ：硬盘缓存则是直接将缓存写入硬盘文件中，读取缓存需要对该缓存存放的硬盘文件进行I/O操作，然后重新解析该缓存内容，读取复杂，速度比内存缓存慢。退出进程不会清空。

一般JS,字体，图片等会放在内存中，而CSS则会放在硬盘缓存中

为什么CSS会放在硬盘缓存中？

因为CSS文件加载一次就可渲染出来,我们不会频繁读取它,所以它不适合缓存到内存中,但是js之类的脚本却随时可能会执行,如果脚本在磁盘当中,我们在执行脚本的时候需要从磁盘取到内存中来,这样IO开销就很大了,有可能导致浏览器失去响应。

三级缓存原理 (访问缓存优先级)

1. 先在内存中查找,如果有,直接加载。
2. 如果内存中不存在,则在硬盘中查找,如果有直接加载。
3. 如果硬盘中也没有,那么就进行网络请求。
4. 请求获取的资源缓存到硬盘和内存。

参考资料

https://zhuanlan.zhihu.com/p/25953524

https://www.jianshu.com/p/54cc04190252

https://segmentfault.com/a/1190000017962411

https://www.cnblogs.com/chengxs/p/10396066.html