HTTP 协商缓存：高效利用缓存资源，提升网站性能

2024-02-13 14:36:38

在构建高性能网站的过程中，缓存机制扮演着至关重要的角色。它就像一个高效的仓库管理员，将常用的文件资料存放在浏览器或代理服务器等地方，以便用户下次访问时能够快速获取，而无需每次都跑到源服务器去取。这就好比我们平时常用的文件，我们会把它们放在电脑桌面上或者常用的文件夹里，而不是每次都去硬盘深处翻找，这样可以节省很多时间。HTTP 协商缓存就是这些缓存机制中的一种，它更像是一位精明的管理员，它不仅存放资料，还会与服务器确认资料是否仍然是最新的版本，避免用户获取到过时的信息。

HTTP 协商缓存的核心思想是：浏览器在请求资源时，会先询问服务器本地缓存的版本是否仍然有效。如果服务器确认缓存版本是最新的，就会告诉浏览器直接使用本地缓存，而不用重新下载。这就像我们去图书馆借书，如果我们之前借过这本书，并且这本书没有新的版本，图书馆管理员就会告诉我们不用重新借阅，直接使用之前的版本就可以了。这样一来，可以减少网络传输的数据量，加快页面加载速度，提升用户体验。

那么，HTTP 协商缓存是如何工作的呢？我们可以把它想象成一个对话的过程：

浏览器向服务器发出请求，请求中会带上一些关于本地缓存的信息，比如上次访问的时间或者文件的唯一标识。
服务器收到请求后，会根据浏览器提供的信息，检查本地缓存的版本是否仍然有效。
如果服务器发现缓存版本是最新的，它就会返回一个特殊的响应码，告诉浏览器“你手里的版本是最新的，直接用吧”。这个响应码通常是 304 Not Modified。
浏览器收到 304 响应码后，就知道可以放心使用本地缓存了，于是直接从缓存中加载资源，而不用重新下载。
但如果服务器发现缓存版本已经过时了，它就会返回一个正常的响应码，比如 200 OK，并将最新的资源内容发送给浏览器。
浏览器收到 200 响应码和新的资源内容后，就会更新本地缓存，并将新的资源显示给用户。

为了实现这个协商的过程，HTTP 协议定义了一些特殊的请求头和响应头，它们就像对话中的暗号，帮助浏览器和服务器进行沟通。其中，比较重要的有两个：

Last-Modified/If-Modified-Since ：服务器在响应头中添加 Last-Modified 字段，表示资源最后修改的时间。浏览器下次请求时，会在请求头中添加 If-Modified-Since 字段，值为上次获取到的 Last-Modified 的值。服务器收到请求后，会将 If-Modified-Since 的值与资源的最后修改时间进行比较，如果一致则返回 304，否则返回 200 和新的资源。
ETag/If-None-Match ： ETag 是服务器为资源生成的唯一标识符，可以理解为资源的指纹。服务器在响应头中添加 ETag 字段，浏览器下次请求时，会在请求头中添加 If-None-Match 字段，值为上次获取到的 ETag 的值。服务器收到请求后，会将 If-None-Match 的值与资源当前的 ETag 进行比较，如果一致则返回 304，否则返回 200 和新的资源。

通过合理地使用这些请求头和响应头，我们可以有效地控制缓存的策略，例如：

对于一些经常更新的资源，我们可以不设置缓存，或者设置较短的缓存时间，这样可以确保用户总是获取到最新的内容。
对于一些不经常更新的资源，我们可以设置较长的缓存时间，甚至永久缓存，这样可以减少网络请求次数，提高网站性能。
对于一些静态资源，比如图片、CSS 文件、JavaScript 文件等，我们可以使用 ETag 或 Last-Modified 来进行协商缓存，这样可以避免不必要的资源下载，提高页面加载速度。

当然，在使用 HTTP 协商缓存时，也需要注意一些问题：

协商缓存仍然需要向服务器发送请求，只是请求的数据量比较小，如果服务器负载较高，频繁的协商请求仍然会对服务器造成一定的压力。
协商缓存的有效性依赖于服务器的配置，如果服务器没有正确地设置 Last-Modified 或 ETag，或者没有正确地处理 If-Modified-Since 或 If-None-Match 请求头，那么协商缓存就无法生效。
协商缓存可能会导致缓存一致性问题，例如，如果多个用户同时访问同一个资源，并且服务器上的资源发生了变化，那么部分用户可能会获取到旧版本的资源。

总而言之，HTTP 协商缓存是一种强大的缓存机制，它可以帮助我们提高网站性能，提升用户体验。但它并不是万能的，我们需要根据实际情况选择合适的缓存策略，并注意一些潜在的问题。