前端性能优化(二)——浏览器缓存机制
浏览器缓存就是浏览器根据 url 第一次访问网站之后，将网站的 html、css、js、图片等文件复制一份保留到浏览器中，当你二次访问这个 url 的网站时，如果网站没有明确表示有更新时，浏览器直接在缓存中查找内容，不会再次请求网页内容，只有网页明确表示有更新时，浏览器才会向服务器发起网路请求，再次下载网页。
浏览器缓存对于前端一点都不陌生，最常见的就是，新版本上线了，测试却说这怎么还没有变化呢？使用 ctr + F5 强制刷新之后，立马就好了。或者清除浏览器缓存，按住ctr+shift+delete，弹出如图：
我们会发现目前浏览器缓存的图片和文件的大小。或者进入chrome://chrome-urls/找到chrome://cache/ 就可以看到所有缓存的地址列表。对于浏览器缓存，前端对它是又爱又恨，有时想保留，有时想禁掉，所以看看浏览器缓存到底是怎样的？
一、什么是浏览器缓存？
浏览器缓存就是浏览器根据 url 第一次访问网站之后，将网站的 html、css、js、图片等文件复制一份保留到浏览器中，当你二次访问这个 url 的网站时，如果网站没有明确表示有更新时，浏览器直接在缓存中查找内容，不会再次请求网页内容，只有网页明确表示有更新时，浏览器才会向服务器发起网路请求，再次下载网页。
如上图，百度首页就是使用了缓存机制，首次访问之后 web资源被缓存，在后面重复请求中，资源直接在缓存中读取，而不是向服务器请求资源。
二、为什么使用缓存？
2.1、为什么很多网站二次打开速度很快？
网页二次打开很快，主要原因是第一次加载页面过程中，缓存了部分耗时数据，这一现象，对于单页面应用开发非常明显。
上一篇文章《浏览器工作原理》中，浏览器工作流程介绍，输入网址回车以后浏览器向服务器发起服务之前，会现在浏览器缓存中查询是否有需要的文件？如果有则直接在缓存中获取文件，避免向服务器请求和下载文件，所以节省了一部分时间。
2.2、浏览器缓存优点
1、减少网络带宽消耗
对于网站运营者或者访问网页的用户，带宽就代表着 money ，过多的消耗带宽，我们服务器配置就得升级，使用浏览器缓存之后，就会减少网络流量，降低运营成本。
2、降低服务器压力
使用浏览器缓存之后，除第一次访问需要向服务器请求网站全部资源，后续访问可以重复使用浏览器本地缓存，减少对服务器的请求，间接降低服务器的压力，同时，搜索引擎的爬虫也会根据缓存过期机制降低抓取的频率，也可以降低服务器压力。
3、减少网络延迟，加快网页加载
浏览器缓存 web资源后，减少网络请求，可以更快速地获取到服务器返回数据，同时使用浏览器缓存内的文件比服务器获取快很多，所以网页加载速度明显快很多。
三、浏览器的缓存规则
对于浏览器端的缓存来讲，这些规则是在 http 协议和 meta 标签中定义的。分别从两个维度：新鲜度和校验值，规定浏览器是否可以直接使用缓存中的副本，还是直接从服务器获取最新资源。
3.1、新鲜度(过期)：浏览器缓存的有效期，缓存必须满足以下两个条件，浏览器才会认为是最新的，可以直接使用。
- 含有完整的过期时间控制头信息，并在有效期内。
- 浏览器已经使用过这个副本，并且在会话中已经检查过新鲜度。
3.2、校验值(验证)：服务器返回资源的时候，会在响应头信息中带上资源实体标签 Entity Tag，可以用来作为浏览器再次请求过程的校验标识，如果发现校验标识不匹配，说明资源已经被修改过或过期，浏览器需要重新请求资源。
四、如何控制缓存？
缓存规则可以设置在html的meta标签，也可以设置在http协议头内。
4.1、前端 html 中 meta 标签
在 html 页面中加入缓存设置，代码如下：
<meta http-equiv="Pragma" content="no-cache" />
<!-- Pragma是http1.0版本中给客户端设定缓存方式之一 -->上边代码，禁止浏览器缓存，浏览器每次访问网页都要去服务器请求。事实这种禁用缓存形式作用有限：
- 只有IE浏览器才能标识这段 meta 的含义，其他主流浏览器仅认识 “Cache-Control:no-store” 的 meta 标签。
- 在IE浏览器中，并不一定添加 pragma，但是会让当前网页每次都会向服务器发送请求。
4.2、HTTP协议头
http请求和响应头中，与缓存相关的常见类型：
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规则 |
消息报头 |
值/示例 |
类型 |
作用 |
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新鲜度 |
Pragma |
no-cache |
响应 |
告诉浏览器忽略资源的缓存副本，每次访问都需要去服务器拉取【http1.0中存在的字段，在http1.1已被抛弃，使用Cache-Control替代，但为了做http协议的向下兼容，很多网站依旧会带上这个字段】 |
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Expires |
Mon, 15 Aug 2016 03:56:47 GMT |
响应 |
启用缓存和定义缓存时间。告诉浏览器资源缓存过期时间，如果还没过该时间点则不发请求【http1.0中存在的字段，该字段所定义的缓存时间是相对服务器上的时间而言的，如果客户端上的时间跟服务器上的时间不一致（特别是用户修改了自己电脑的系统时间），那缓存时间可能就没啥意义了。在HTTP 1.1版开始，使用Cache-Control: max-age=秒替代】 |
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Cache-Control |
no-cache |
响应 |
告诉浏览器忽略资源的缓存副本，强制每次请求直接发送给服务器，拉取资源，但不是“不缓存” |
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no-store |
响应 |
强制缓存在任何情况下都不要保留任何副本 |
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max-age=[秒] |
响应 |
指明缓存副本的有效时长，从请求时间开始到过期时间之间的秒数 |
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public |
响应 |
任何路径的缓存者（本地缓存、代理服务器），可以无条件的缓存该资源 |
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private |
响应 |
只针对单个用户或者实体（不同用户、窗口）缓存资源 |
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Last-Modified |
Mon, 15 Aug 2016 03:56:47 GMT |
响应 |
告诉浏览器这个资源最后的修改时间。服务器将资源传递给客户端时，会将资源最后更改的时间以“Last-Modified: GMT”的形式加在实体首部上一起返回给客户端【只能精确到秒级，如果某些文件在1秒钟以内，被修改多次的话，它将不能准确标注文件的修改时间】 |
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If-Modified-Since |
Mon, 15 Aug 2016 03:56:47 GMT |
请求 |
其值为上次响应头的Last-Modified值，再次向web服务器请求时带上头If-Modified-Since。web服务器收到请求后发现有头If-Modified-Since则与被请求资源的最后修改时间进行比对。若最后修改时间较新，说明资源又被改动过，则响应整片资源内容（写在响应消息包体内），包括更新Last-Modified的值，HTTP 200；若最后修改时间较旧，说明资源无新修改，则响应HTTP 304(无需请求，节省浏览)，告知浏览器继续使用所保存的cache |
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校验值 |
ETag |
“fd56273325a2114818df4f29a628226d” |
响应 |
告诉浏览器当前资源在服务器的唯一标识符（生成规则由服务器决定） |
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If-None-Match |
“fd56273325a2114818df4f29a628226d” |
请求 |
当资源过期时（使用Cache-Control标识的max-age），发现资源具有Etage声明，则再次向web服务器请求时带上头If-None-Match（Etag的值）。web服务器收到请求后发现有头If-None-Match则与被请求资源的相应校验串进行比对，决定返回200或304 |
各种类型之间的关系和区别：
- Cache-Control 与 Expires：它两作用一样，都表明当前资源的有效期，控制浏览器是取缓存还是直接向服务器获取，Cache-Control可以设置的更细致，如果同时设置，它的优先级高于Expires。
- Last-Modified / ETag 与 Cache-Control / Expires：配置Last-Modified/ETag的情况下，浏览器再次访问URL的资源，还是会发送请求到服务器，询问文件是否已经修改，如果没有，服务器会给浏览器返回304，浏览器直接从本地缓存中取就好了，反之，服务器会直接向浏览器返回数据。Cache-Control / Expires 检测本地缓存是否还在有效期内，在有效期内，直接使用本地缓存，阻止发送请求。如果同时设置，Cache-Control / Expiress 优先级更高。一般情况下，两者配合使用，因为即使服务器设置缓存时间, 当用户点击“刷新”按钮时，浏览器会忽略缓存继续向服务器发送请求，这时Last-Modified/ETag将能够很好利用304，从而减少响应开销。
- Last-Modified 与 ETag：ETag主要是为了解决Last-Modified比较难解决的问题：1、Last-Modified标注的最后修改只能精确到秒级，如果某些文件在1秒钟以内，被修改多次的话，它将不能准确标注文件的新鲜度。2、如果某些文件会被定期生成，当有时内容并没有任何变化，但Last-Modified却改变了，导致文件没法使用缓存。3、有可能存在服务器没有准确获取文件修改时间，或者与代理服务器时间不一致等情形。ETag是服务器自动生成或开发者生成对应资源在服务器的唯一标识符，能够更加精准控制缓存。两者可以一起使用，服务器优先验证ETag，一致时，才会继续比对Last-Mofifed，才决定是否要返回304。
五、不能缓存的请求
并不是所有的请求都能被缓存，无法被缓存的有：
- post 请求无法被缓存。
- 需要根据cookie、认证信息等决定输入内容的动态请求不能被缓存。
- http响应头中不包含Last-Modified/ETag，也不包含Cache-Control/Expiress的请求无法被缓存。
- http信息头明确设置Cache-Control:no-cache,pragma:no-cache或Cache-Control:max-age=0浏览器不缓存时。