性能優化，淺談http中的Cache-Control

Cache-Control 是最重要的規則。這個字段用于指定所有緩存機制在整個請求/響應鏈中必須服從的指令。這些指令指定用于阻止緩存對請求或響應造成不利干擾的行為。這些指令通常覆蓋默認緩存算法。緩存指令是單向的，即請求中存在一個指令并不意味著響應中將存在同一個指令。

HTTP1.1引入了Cathe-Control，它使用max-age指定組件被緩存多久，從請求開始在max-age時間內瀏覽器使用緩存，之外的使用請求，這樣就可以消除Expires的限制，

如果對瀏覽器兼容性要求很高的話，可以兩個都使用。

這里對http 304 狀態結合max-age做一個總結：

瀏覽器初次訪問服務器---------------服務器返回200狀態

如下圖：

瀏覽器再次請求服務器時，瀏覽器會先判斷max-age，如果到期則直接請求服務器，否則直接從緩存中取，

服務器收到請求后，判斷文件是否被修改過，若是則直接返回200，否則返回304，瀏覽器將從緩存中獲取文件。

若同步刷新頁面，則瀏覽器并不會先判斷max-age，而是直接發送請求，服務器接收到請求后，判斷文件是否有變化，若有則返回200，若沒有則返回304

我們用http訪問時，會先發送一個請求，之后服務器返回一個應答，在Chrome的開發者工具(按F12或右擊選擇檢查)中展現了整個過程：

靠前部分General是概要，包含請求地址，請求方式，狀態碼，服務器地址以及Referrer 策略。

第二部分是應答頭部，是服務器返回的。

第三部分是請求頭部，是客戶端發送的。

這次我們從兩個角度來看看http的緩存：緩存控制和緩存校驗。

緩存控制：控制緩存的開關，用于標識請求或訪問中是否開啟了緩存，使用了哪種緩存方式。

緩存校驗：如何校驗緩存，比如怎么定義緩存的有效期，怎么確保緩存是最新的。

緩存控制

在http中，控制緩存開關的字段有兩個：Pragma 和 Cache-Control。

Pragma

Pragma有兩個字段Pragma和Expires。Pragma的值為no-cache時，表示禁用緩存，Expires的值是一個GMT時間，表示該緩存的有效時間。

Pragma是舊產物，已經逐步拋棄，有些網站為了向下兼容還保留了這兩個字段。如果一個報文中同時出現Pragma和Cache-Control時，以Pragma為準。同時出現Cache-Control和Expires時，以Cache-Control為準。即優先級從高到低是 Pragma -> Cache-Control -> Expires

Cache-Control

符合緩存策略時，服務器不會發送新的資源，但不是說客戶端和服務器就沒有會話了，客戶端還是會發請求到服務器的。

Cache-Control除了在響應中使用，在請求中也可以使用。我們用開發者工具來模擬下請求時帶上Cache-Control：勾選Disable cache，刷新頁面，可以看到Request Headers中有個字段Cache-Control: no-cache。

同時在Response Headers中也能到Cache-Control字段，它的值是must-revalidate，這是服務端設置的。

Cache-Control字段

在請求中使用Cache-Control 時，它可選的值有：

在響應中使用Cache-Control 時，它可選的值有：

no-store優先級最高

在Cache-Control 中，這些值可以自由組合，多個值如果沖突時，也是有優先級的，而no-store優先級最高。我們可以測試下：在nginx中做如下配置：

server{listen88;root/opt/ms;indexindex.phpindex.htmlindex.htmindex.nginx-debian.html;location~*^.+\.(css|js|txt|xml|swf|wav)${add_headerCache-Controlno-store;add_headerCache-Controlmax-age=3600;add_headerCache-Controlpublic;add_headerCache-Controlonly-if-cached;add_headerCache-Controlno-cache;add_headerCache-Controlmust-revalidate;}}

在/opt/ms下增加個文件type.css，內容如下：

a{color:#000000;}a:focus,a:hover{text-decoration:none;color:#708090;}

配置好之后，reload下nginx，在瀏覽器訪問地址http://127.0.0.1:88/type.css，可以看到響應頭部包含nginx配置中的字段：

重復刷新訪問，會發現每次的狀態碼都是200，原因是no-store的優先級最高，本地不保存，每次都需要服務器發送資源。

public和private的選擇

如果你用了CDN，你需要關注下這個值。CDN廠商一般會要求cache-control的值為public，提升緩存命中率。如果你的緩存命中率很低，而訪問量很大的話，可以看下是不是設置了private，no-cache這類的值。如果定義了max-age，可以不用再定義public，它們的意義是一樣的。

哪里設置Cache-Control

以LNMP的環境為例，一次響應經歷的過程是：php-cgi解析代碼并執行，將結果返回給nginx，如果nginx前面有反向代理，則會經過一次反向代理服務器，所以cache-control可能會在nginx，php-cgi，php代碼，反向代理服務器這些地方地方設置。在php.ini中，有個參數是session.cache_limiter，需要注意下。在nginx中有個很常見的配置：

location~*^.+\.(ico|gif|jpg|jpeg|png)${expires30d;}

這個指令等同于cache-control: max-age=2592000，同時你會在響應頭部看到一個etag字段，這是由于nginx默認開啟，如果要關閉可以增加個配置etag off。這個etag就是我們接下要看的緩存校驗字段。

緩存校驗

在緩存中，我們需要一個機制來驗證緩存是否有效。比如服務器的資源更新了，客戶端需要及時刷新緩存；又或者客戶端的資源過了有效期，但服務器上的資源還是舊的，此時并不需要重新發送。緩存校驗就是用來解決這些問題的，在http 1.1 中，我們主要關注下Last-Modified 和 etag 這兩個字段。

Last-Modified

服務端在返回資源時，會將該資源的最后更改時間通過Last-Modified字段返回給客戶端?？蛻舳讼麓握埱髸r通過If-Modified-Since或者If-Unmodified-Since帶上Last-Modified，服務端檢查該時間是否與服務器的最后修改時間一致：如果一致，則返回304狀態碼，不返回資源；如果不一致則返回200和修改后的資源，并帶上新的時間。

If-Modified-Since和If-Unmodified-Since的區別是：

If-Modified-Since：告訴服務器如果時間一致，返回狀態碼304

If-Unmodified-Since：告訴服務器如果時間不一致，返回狀態碼412

etag

單純的以修改時間來判斷還是有缺陷，比如文件的最后修改時間變了，但內容沒變。對于這樣的情況，我們可以使用etag來處理。

etag的方式是這樣：服務器通過某個算法對資源進行計算，取得一串值(類似于文件的md5值)，之后將該值通過etag返回給客戶端，客戶端下次請求時通過If-None-Match或If-Match帶上該值，服務器對該值進行對比校驗：如果一致則不要返回資源。

If-None-Match和If-Match的區別是：

If-None-Match：告訴服務器如果一致，返回狀態碼304，不一致則返回資源

If-Match：告訴服務器如果不一致，返回狀態碼412

總結

緩存開關是： pragma， cache-control。

緩存校驗有：Expires，Last-Modified，etag。

從狀態碼的角度來看，它們的關系如下圖：

cache-control的各個值關系如下圖