不再怕面试被问缓存了

2021年11月23日 阅读数:3
这篇文章主要向大家介绍不再怕面试被问缓存了,主要内容包括基础应用、实用技巧、原理机制等方面,希望对大家有所帮助。

缓存是一个老生常谈的问题,重要性不言而喻,HTTP 协议中规定了不少请求头和响应头来控制缓存。也由于如此,不少人没法分清某个头部的做用和优先级。本文尝试作一下梳理和总结。面试

经典 GET 请求过程

先看一个经典的 GET 请求的处理过程,以下图:浏览器

不再怕面试被问缓存了_首部

当一个请求达到时,浏览器(为方便叙述,已浏览器为例)先检查被访问的资源是否已被缓存,若是未被缓存(缓存未命中 cache miss),则将请求转发给原始服务器。若是被缓存(缓存命中,cache hit),则会检查缓存是否足够新鲜。若是缓存的副本足够新鲜,则直接将副本返回给客户端,不然会向服务端发起新鲜度验证(revalidation)。若是发现与服务端文件一致,则将本地缓存副本返回给客户端,不然将请求转发给原始服务器。缓存

在这个过程当中,由缓存提供服务的请求所在的比例称为缓存命中率(cache hit rat)。这种描述方式只能描述请求级别的命中状况,没法体现具体有多少流量来自缓存。好比一个访问频次很低,尺寸很大的文件,若是以该命中率来描述的话,命中率很是低。可是这个文件却占据了绝大多数的访问流量。所以还须要另外一个命中率指标来描述,那就是字节命中率(byte hit rate)。字节命中率表示的是缓存提供的字节在传输的全部字节中所占的比例。下面章节中服务器再验证的两种策略便是这两种命中率的具体使用。服务器

缓存机制

上图中,HTTP 经过一些简单的机制在不要求服务器记住有哪些缓存拥有其文档副本的状况下,保持已缓存数据与服务器数据之间充分一致。这些机制能够分为两个部分,第一部分称为文档过时(document expiration),第二部分称为服务端再验证(server revalidation)。ide

文档过时

经过 ​​Cache-Control:max-age​​ 首部和 ​​Expires​​ 首部,HTTP 让原始服务器向每一个文档附加一个“过时日期”。在缓存文档过时以前,缓存能够以任意频次使用这些副本,而无需与服务端联系。spa

​Expires​​ 首部与 ​​Cache-Control:max-age​​ 首部本质上是同样的,区别是 ​​Expires​​ 是 HTTP/1.0 协议规定的首部,且首部取值为一个绝对时间,在这个时间以后缓存失效;​​Cache-Control:max-age​​ 是 HTTP/1.1 协议规定的首部,且首部取值是一个相对时间,单位为秒。code

服务器再验证

HTTP 定义了 5 个条件请求首部来完成服务器再验证。server

  • If-Modified-Since
  • If-None-Match
  • If-Unmodified-Since
  • If-Range
  • If-Match

其中最有用的是 ​​If-Modified-Since​​ 和 ​​If-None-Match​​ 两个首部。blog

​If-Modified-Since: Date​​ 再验证

​If-Modified-Since: Date​​ 再验证请求工做方式以下:ci

  • 若是自指定日期后,文档被修改了,If-Modified-Since 条件为真,GET 请求就会执行。携带新首部的新文档会被返回给缓存,新首部除了其余信息之外,还包含了一个新的过时日期。
  • 入股自指定日期后,文档没有被修改过,条件就为假,会向客户端返回一个小的 304 Not Modified 响应报文,为了提升有效性,通常会发送一个新的过时日期,不会返回文档的主体。

If-Modified-Since 请求首部一般与 Last-Modified 服务器响应首部配合工做。原始服务器会将最后的修改日期附加到文档上去。当缓存要对已缓存的文档进行再验证时,就会包含一个 If-Modified-SinceIf-Modified-Since 首部,其中携带有最后修改已缓存副本额日期:

If-Modified-Since: <cached last-modified date>


​If-None-Match: etag​​ 实体标签验证

有些状况下,​​If-Modified-Since: Date​​ 再验证没法很好的解决缓存问题。好比一个被周期性复写的文件,可是文件的内容每每是同样的。这种状况下,就须要借助实体标签(Etag)验证了。实体标签就是“版本标识符”,是附加到文档上的任意标签(引用字符串),可能包含了文档的序列号或版本名,或者是文档内容的校验信息。

​If-None-Match: etag​​ 实体标签验证的工做过程与 ​​If-Modified-Since: Date​​ 再验证的工做过程基本一致,不一样的是,服务器会在响应中附加一个 ​​Etag​​ 响应头。当缓存要对已缓存的文档进行再验证时,就会将这个 etag 放到 If-None-Match 请求头中去。

服务器控制缓存的能力

服务器也能够经过以下方式控制缓存,优先级一次递减:

  • Cache-Control: no-store 禁止缓存对响应进行复制。
  • Cache-Control: no-cache/ Pragma: no-cache 缓存能够复制响应,可是在与原始服务器进行新鲜度再验证以前不能将其提供给客户端。Pramga: no-cache 为了兼容 HTTP/1.0,优先级低于 Cache-Control: no-cache。
  • Cache-Control: must-revalidate 在事前没有跟原始服务器进行再验证的状况下,缓存不能提供缓存副本。
  • Cache-Control: max-age max-age 指定的秒数内有效。max-age 为零时,不可缓存。
  • Expires: Date 在实际的绝对日期以前有效。

客户端的新鲜度控制

客户端经过 ​​Cache-Control​​ 请求首部来强化或放松对过时时间的限制。

  • Cache-Control: max-stale=< s > 缓存能够随意提供副本,若是指定的秒数,那么在这段时间内,文档不能过时。
  • Cache-Control: min-fresh=< s > 至少在将来< s >秒内文档保持新鲜。
  • Cache-Control: max-age=< s > 缓存没法返回缓存时间超过< s >的文档。若是与 max-stale 通用,max-stale 优先级更高。
  • Cache-Control: no-cache/Pragma: no-cache 除非进行了再验证,不然客户端不接受已缓存的资源。
  • Cache-Control: no-store 缓存应该删除本地缓存副本,使用原始服务器响应。
  • Cache-Control: only-if-cache 只有当缓存中有副本存在时,客户端才会获取一份副本。

小结

合理的缓存策略能够帮助咱们减小冗余数据传输,节省带宽,同时加快响应速度。不当的缓存策略也可能致使客户端一直使用过时的缓存副本,没法获得及时更新。所以,在搞清楚缓存机制后,根据业务须要进行合理配置才是有效使用缓存的正确姿式。

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