高級http緩存

『壹』 Okhttp解析（五）緩存的處理

大家好，之前我們講解了Okhttp網路數據請求相關的內容，這一節我們講講數據緩存的處理。本節按以下內容講解Okhttp緩存相關的內容。

緩存的使用場景很多，通過它可以將數據通過一定的規則存儲起來，再次請求數據的時候就可以快速從緩存中讀取了，緩存有以下優勢。

HTTP本身提供了一套緩存相關的機制。這套機制定義了相關的欄位和規則，用來客戶端和服務端進行緩存相關的協商，如響應的數據是否需要緩存，緩存有效期，緩存是否有效，伺服器端給出指示，而客戶端則根據服務端的指示做具體的緩存更新和讀取緩存工作。http緩存可以分為兩類：

強制緩存，在緩存數據未失效的情況下，可以直接使用緩存數據，有兩個欄位Expires和Cache-Control用於標明失效規則。

表示過期時間，由服務端返回。那麼下次請求數據時，判斷這個Expires過期時間是否已經過了，如果還沒有到過期時間，則使用緩存，如果過了過期時間，則重新請求伺服器的數據。Expires格式如下：

不過因為伺服器和客戶端的時間並不是同步的，用一個絕對時間作為過期的標記並不是很明智，所以HTTP1.1之後更多的是Cache-Control，它的控制更加靈活。

表示緩存的控制，有服務端返回。它有以下幾個取值：

默認情況下是private，也就是不能共享的。Cache-Control格式如下：

對比緩存，表示需要和服務端進行相關信息的對比，由伺服器決定是使用緩存還是最新內容，如果伺服器判定使用緩存，返回響應嗎304，判定使用最新內容，則返回響應碼200和最新數據。對比緩存的判定欄位有兩組：

ETag表示資源的一種標識信息，用於標識某個資源，由服務端返回，優先順序更高。格式如下：

然後客戶端再次請求時，加入欄位If-None-Match，格式如下：

服務端收到請求的該欄位時（之前的Etag值），和資源的唯一標識進行對比，如果相同，說明沒有改動，則返回狀態碼304，如果不同，說明資源被改過了，則返回狀態碼200和整個內容數據。

Last-Modified表示資源的最近修改時間，由服務端返回，優先順序更低。格式如下：

Last-Modified
由伺服器返回，表示響應的數據最近修改的時間。


If-Modified-Since
由客戶端請求，表示詢問伺服器這個時間是不是上次修改的時間。如果服務端該資源的修改時間小於等於If-Modified-Since指定的時間，說明資源沒有改動，返回響應狀態碼304，可以使用緩存。如果服務端該資源的修改時間大於If-Modified-Since指定的時間，說明資源又有改動了，則返回響應狀態碼200和最新數據給客戶端，客戶端使用響應返回的最新數據。

Last-Modified欄位的值（服務端返回的資源上次修改時間），常常被用於客戶端下次請求時的If-Modified-Since欄位中。

HTTP的緩存規則是優先考慮強制緩存，然後考慮對比緩存。

Okhttp緩存相關的類有如下：

要開啟使用Okhttp的緩存其實很簡單，只需要給OkHttpClient對象設置一個Cache對象即可，創建一個Cache時指定緩存保存的目錄和緩存最大的大小即可。

那麼下面我們來看看Okhttp緩存執行的大概流程

Okhttp的緩存流程分為讀取緩存和存儲緩存兩個過程，我們分別分析。

讀取使用緩存的流程從HttpEngine的sendRequest發送請求開始。

接下來我們分析

從Cache的get方法開始。它按以下步驟進行。

如果存在緩存的話，在指定的緩存目錄中，會有兩個文件「****.0」和「****.1」，分別存儲某個請求緩存的響應頭和響應體信息。（「****」是url的md5加密值）對應的ENTRY_METADATA響應頭和ENTRY_BODY響應體。緩存的讀取其實是由DiskLruCache來讀取的，DiskLruCache是支持Lru（最近最少訪問）規則的用於磁碟存儲的類，對應LruCache內存存儲。它在存儲的內容超過指定值之後，就會根據最近最少訪問的規則，把最近最少訪問的數據移除，以達到總大小不超過限制的目的。

接下來我們分析CacheStrategy緩存策略是怎麼判定的。

直接看CacheStrategy的get方法。緩存策略是由請求和緩存響應共同決定的。

接來下我們看看CacheControl類里有些什麼。

可以發現，它就是用於描述響應的緩存控制信息。

然後我們再看看Okhttp存儲緩存是怎麼進行的。

存儲緩存的流程從HttpEngine的readResponse發送請求開始的。

可以看到這里先通過maybeCache寫入了響應頭信息，再通過cacheWritingResponse寫入了響應體信息。我們再進去看Cache的put方法實現。

我們繼續看Cache的writeTo方法，可以看到是寫入一些響應頭信息。

到這里Okhttp緩存的讀取和存儲流程我們就清楚了。可以說，緩存的使用策略基本都是按照HTTP的緩存定義來實現的，所以對HTTP緩存相關欄位的理解是很重要的。然後關於DiskLruCache是如何管理緩存文件的，這個其實也很好理解，首先的原則就是按照LRU這種最近最少使用刪除的原則，當總的大小超過限定大小後，刪除最近最少使用的緩存文件，它的LRU演算法是使用LinkedHashMap進行維護的，這樣來保證，保留的緩存文件都是更常使用的。具體實現大家可以分析DiskLruCache和LinkedHashMap的實現原理。

『貳』 前端HTTP緩存

在面試的時候總是遇到緩存相關問題，回答總是停留緩存就是從瀏覽器中獲取，不向伺服器發送請求，回答的不讓面試官滿意，索性抽點時間整理一下前端相關的緩存，希望下次回答的時候能夠多講點。

前端緩存分為 強緩存 和 協商緩存 ，強緩存就是在緩存未失效時，不在請求服務端，協商緩存就是去跟伺服器比較是否需要重新獲取資源 。

強緩存分為兩種， Cache-control 和 Expires ， Expires 是HTTP1.0的東西，它的值是一個格林時間，比如 Expires: Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT ，由於伺服器端和瀏覽器端的時間差異問題，瀏覽器比伺服器時間快，會導致緩存失效。 Cache-control 是HTTP1.1時代的新東西，設置的是一個相對時間， Cache-Control:public, max-age=31536000 ，在31536000秒後才緩存才失效， Cache-control 有很多取值。

強緩存在緩存失效內，不會從原始伺服器獲取新的數據，假如在緩存時段內伺服器有資源更新，會導致資源獲取不及時。

協商緩存有兩組報文

『叄』 http緩存之基本概念

1. 重要性

綜上所述，所以大家很有必要花時間來研究。

2. 困難之處
個人認為http緩存是比較枯燥的理論知識，尤其對於前端來講，更多在於理解概念，以及內部緩存機制，而沒有什麼實踐可以鞏固，或者說理論和現實脫軌。

瀏覽器會在請求資源之後，根據自己的緩存策略判斷是否對資源進行緩存，當再次請求相同的資源時，瀏覽器根據緩存策略判斷是通過本地緩存獲取資源，還是重新向伺服器發起請求。

這個 緩存策略 到底是什麼呢？
實際每個瀏覽器的緩存策略是有差異的，但大致受以下幾個因素的影響。

搜索關鍵字 禁止 html 緩存 ，很容易搜到以下答案：

但是，這是 Html 4.0 中的規范，在 Html 5.0 的規范中 http-equiv 已經不存在以上屬性值了。
而且代理伺服器並不會讀取以上meta標簽，不利於代理伺服器的緩存。

-- 引用自 stackoverflow

綜上所述， html meta 是一個不那麼可靠，並且已經過時的解決方案，所以不建議再繼續使用 。

基於 HTTP 協議的緩存策略，分為 強緩存 和 協商緩存 , 由 HTTP 協議的首部 (Headers) 信息決定。具體的操作設置需要伺服器配合，比如 Nginx 。所以相對來說都是後端在做此類事情，前端接觸的機會比較少。

如果開啟了強緩存，並且在過期時間之內，則瀏覽器不再發起請求，直接使用本地的緩存資源。
Expires 和 Cache-control 用於控制強制緩存。

Expires 是 HTTP 1.0 的特性。通過指定一個明確的時間點作為緩存資源的過期時間，客戶端會根據此時間點來判斷到底使用本地緩存，還是向伺服器重新請求資源。

優點： 在緩存過期時間內，減少客戶端的 HTTP 請求，不僅節省了客戶端處理時間，提高了 web 應用的執行速度，而且減少了伺服器負載，以及客戶端網路資源的消耗。

缺點：指定的過期時間以伺服器為准，但是客戶端進行過期時間判斷時是將 本地的時間 與 指定的過期時間點 進行對比。如果客戶端修改了本地時間，將會影響對緩存的判斷。

Cache-control 是HTTP1.1 新增的特性，以便更精準地控制緩存。此首部信息 具有最高的優先順序。

max-age 指定的是緩存的時間跨度，而非緩存失效的時間點。優先順序比 Expires 高。

如果需要使用協商緩存，需要 將 Cache-control 指定為 no-cache 或者 max-age 、Expires 均過期之後。

協商緩存：瀏覽器本地是有緩存的，但是要先發起請求，由伺服器判斷緩存是否過期。

Last-Modified / If-Modified-Since

last-Modified 是 HTTP 1.0 的特性，是伺服器端在響應請求時用來說明資源的最後修改時間。

缺點：

Etag / If-None-Match

Etag 是 HTTP 1.1 的特性，是伺服器為資源分配的字元串形式唯一性標識，作為響應首部返回給瀏覽器。

採用弱比較，內容沒變化，時間變化了，會認為是資源未變化。

瀏覽器之HTTP緩存的那些事
304和瀏覽器http緩存
瀏覽器緩存機制剖析
瀏覽器緩存機制介紹
技術研究 vue項目的性能優化之路
HTTP緩存控制小結

『肆』 前端http請求細節——Cache-Control（緩存機制）

請求和響應中的 Cache-Control 指令並不完全相同，具體可以查看 這里 ，包括指令的具體意思，這里不過多贅述。（默認值：private）

瀏覽器的緩存機制是根據 HTTP 報文的緩存標識進行的，瀏覽器第一次向伺服器發起該請求後拿到請求結果，會根據響應報文中 HTTP 頭的緩存標識，決定是否緩存結果。
瀏覽器緩存策略分為兩種：強制緩存和協商緩存。

強制緩存不會向伺服器發送請求，直接從緩存中讀取資源，可以看到請求返回的狀態碼都是200，並且 Size 代表該緩存的位置。

瀏覽器讀取緩存的順序為memory –> disk。

三級緩存原理 (訪問緩存優先順序)：

在瀏覽器中，瀏覽器會在js，字體，圖片等文件解析執行後直接存入內存緩存中，那麼當刷新頁面時只需直接從內存緩存中讀取(from memory cache)；而css文件則會存入硬碟文件中，所以每次渲染頁面都需要從硬碟讀取緩存(from disk cache)。

為什麼CSS會放在硬碟緩存中？
因為CSS文件載入一次就可渲染出來,我們不會頻繁讀取它,所以它不適合緩存到內存中,但是js之類的腳本卻隨時可能會執行,如果腳本在磁碟當中,我們在執行腳本的時候需要從磁碟取到內存中來,這樣IO開銷就很大了,有可能導致瀏覽器失去響應。

若伺服器的資源最後被修改時間 > If-Modified-Since的欄位值
則重新返回資源，狀態碼為200；否則則返回304，代表資源無更新，可繼續使用緩存文件

If-None-Match 的欄位值 = 該資源在伺服器的Etag值
一致則返回304，代表資源無更新，繼續使用緩存文件；不一致則重新返回資源文件，狀態碼為200。

ETag 和 Last-Modified 區別

參考鏈接：
https://juejin.im/entry/5ad86c16f265da505a77dca4
https://www.cnblogs.com/suihang/p/12855345.html
https://www.jianshu.com/p/54cc04190252