寫給後端程式設計師的HTTP快取原理介紹

通過Internet獲取資源既緩慢，成本又高。為此，Http協議裡包含了控制快取的部分，以使Http客戶端可以快取和重用以前獲取的資源，從而優化效能，提升體驗。雖然Http中關於快取控制的部分，隨著協議演進，有一些變化。但我覺著，作為後端程式設計師，在開發Web服務時，只需要關注請求頭If-None-Match、響應頭ETag、響應頭Cache-Control就足夠了。因為這三個Http頭就可以滿足你的需求，並且，當今絕大多數的瀏覽器，都支援這三個Http頭。我們所要做的就是，確保每個伺服器響應都提供正確的 HTTP 頭指令，以指導瀏覽器何時可以快取響應以及可以快取多久。

快取在哪兒？

上圖中有三個角色，瀏覽器、Web代理和伺服器，如圖所示HTTP快取存在於瀏覽器和Web代理中。當然在伺服器內部，也存在著各種快取，但這已經不是本文要討論的Http快取了。所謂的Http快取控制，就是一種約定，通過設定不同的響應頭Cache-Control來控制瀏覽器和Web代理對快取的使用策略，通過設定請求頭If-None-Match和響應頭ETag，來對快取的有效性進行驗證。

響應頭ETag

ETag全稱Entity Tag，用來標識一個資源。在具體的實現中，ETag可以是資源的hash值，也可以是一個內部維護的版本號。但不管怎樣，ETag應該能反映出資源內容的變化，這是Http快取可以正常工作的基礎。

如上例中所展示的，伺服器在返回響應時，通常會在Http頭中包含一些關於響應的後設資料資訊，其中，ETag就是其中一個，本例中返回了值為x1323ddx的ETag。當資源/file的內容發生變化時，伺服器應當返回不同的ETag。

請求頭If-None-Match

對於同一個資源，比如上一例中的/file，在進行了一次請求之後，瀏覽器就已經有了/file的一個版本的內容，和這個版本的ETag，當下次使用者再需要這個資源，瀏覽器再次向伺服器請求的時候，可以利用請求頭If-None-Match來告訴伺服器自己已經有個ETag為x1323ddx的/file，這樣，如果伺服器上的/file沒有變化，也就是說伺服器上的/file的ETag也是x1323ddx的話，伺服器就不會再返回/file的內容，而是返回一個304的響應，告訴瀏覽器該資源沒有變化，快取有效。

如上例中所示，在使用了If-None-Match之後，伺服器只需要很小的響應就可以達到相同的結果，從而優化了效能。

響應頭Cache-Control

每個資源都可以通過Http頭Cache-Control來定義自己的快取策略，Cache-Control控制誰在什麼條件下可以快取響應以及可以快取多久。 最快的請求是不必與伺服器進行通訊的請求：通過響應的本地副本，我們可以避免所有的網路延遲以及資料傳輸的資料成本。為此，HTTP 規範允許伺服器返回一系列不同的 Cache-Control 指令，控制瀏覽器或者其他中繼快取如何快取某個響應以及快取多長時間。

Cache-Control 頭在 HTTP/1.1 規範中定義，取代了之前用來定義響應快取策略的頭（例如 Expires）。當前的所有瀏覽器都支援 Cache-Control，因此，使用它就夠了。

以下我來介紹可以再Cache-Control中設定的常用指令。

max-age

該指令指定從當前請求開始，允許獲取的響應被重用的最長時間（單位為秒。例如：Cache-Control:max-age=60表示響應可以再快取和重用 60 秒。需要注意的是，在max-age指定的時間之內，瀏覽器不會向伺服器傳送任何請求，包括驗證快取是否有效的請求，也就是說，如果在這段時間之內，伺服器上的資源發生了變化，那麼瀏覽器將不能得到通知，而使用老版本的資源。所以在設定快取時間的長度時，需要慎重。

public和private

如果設定了public，表示該響應可以再瀏覽器或者任何中繼的Web代理中快取，public是預設值，即Cache-Control:max-age=60等同於Cache-Control:public, max-age=60。

在伺服器設定了private比如Cache-Control:private, max-age=60的情況下，表示只有使用者的瀏覽器可以快取private響應，不允許任何中繼Web代理對其進行快取 – 例如，使用者瀏覽器可以快取包含使用者私人資訊的 HTML 網頁，但是 CDN 不能快取。

no-cache

如果伺服器在響應中設定了no-cache即Cache-Control:no-cache，那麼瀏覽器在使用快取的資源之前，必須先與伺服器確認返回的響應是否被更改，如果資源未被更改，可以避免下載。這個驗證之前的響應是否被修改，就是通過上面介紹的請求頭If-None-match和響應頭ETag來實現的。

需要注意的是，no-cache這個名字有一點誤導。設定了no-cache之後，並不是說瀏覽器就不再快取資料，只是瀏覽器在使用快取資料時，需要先確認一下資料是否還跟伺服器保持一致。如果設定了no-cache，而ETag的實現沒有反應出資源的變化，那就會導致瀏覽器的快取資料一直得不到更新的情況。

no-store

如果伺服器在響應中設定了no-store即Cache-Control:no-store，那麼瀏覽器和任何中繼的Web代理，都不會儲存這次相應的資料。當下次請求該資源時，瀏覽器只能重新請求伺服器，重新從伺服器讀取資源。

怎樣決定一個資源的Cache-Control策略呢？

下面這個流程圖，可以幫到你。