计算机网络协议系列 - HTTP 协议篇：HTTP 缓存工作机制和实现原理（下）
- 1 min计算机网络协议系列（四十六）
上篇分享学院君已经大致介绍 HTTP 缓存的工作机制，今天我们接着讲 HTTP 缓存在 HTTP/1.1 中的实现。
Cache-Control
在 HTTP/1.0 中通过 Expires 首部字段来判断缓存是否过期，但是 Expires 字段值是一个绝对日期，有其局限性，在 HTTP/1.1 中我们统一通过 Cache-Control 字段来控制缓存的有效期及实现细节。可以说 Cache-Control 是 HTTP 缓存相关首部字段中最重要的一个字段，下面我们具体来看如果通过该字段设置 HTTP 缓存。
在 Cache-Control 字段中可以设置多个属性值，不同属性值之间通过逗号分隔，作为一个通用首部字段，请求头和响应头中都可以出现这个字段，并且通过不同的属性值来定义 HTTP 缓存策略。常见的属性及其含义如下所示：
- no-store：禁止进行缓存，缓存中不得存储任何关于客户端请求和服务端响应的内容，每次由客户端发起的请求都会从服务端下载完整的响应内容；
- no-cache：这个属性值很具有迷惑性，它的含义并不是不使用缓存，而是强制确认缓存，每次有请求发出时，缓存会将此请求发到服务器（该请求应该会带有与本地缓存相关的验证字段），服务器端会验证请求中所描述的缓存是否过期，若未过期，则缓存才使用本地缓存副本。该属性和 HTTP/1.0 中的 Pragma: no-cache 等效；
- public：用于共享缓存，任何中间代理都可以缓存响应；
- private：用于私有缓存，只有客户端浏览器才可以缓存响应，没有指定 public 时，默认为 private；
- max-age：用于设置缓存有效期，与 Expires 字段值不同，max-age 是距离请求发起时间的秒数，是一个相对值，从而可以避免客户端与服务端时间不一致导致的误差，如果在响应头中两者都存在，则以 max-age 为准，Expires 自动失效；
- must-revalidate：使用该指令时，意味着缓存在考虑使用一个陈旧的资源时，必须先验证它的状态，已过期的缓存将不被使用。该属性与 no-cache 的区别在于，使用 no-cache 时，不管本地资源缓存副本是否过期，使用资源缓存副本前，一定要到源服务器进行副本有效性校验，而 must-revalidate 则不然，只有在本地资源缓存副本过期后，才去源服务器进行有效性检测。
关于缓存有效性检测（或者叫做新鲜度检测、服务器再验证），在 HTTP/1.1 协议中可以通过两对首部字段来实现。
Last-Modified/If-Modified-Since
Last-Modified 字段常用于响应头中，告知客户端资源的最后修改时间，这样，当客户端再次请求该资源时，会在 If-Modified-Since 请求头字段中带上上次请求返回的最后修改时间，服务器收到请求报文后发现请求头包含 If-Modified-Since 字段，则与被请求资源的最后修改时间进行对比。如果资源的最后修改时间大于 If-Modified-Since 字段值，说明资源又被改动过，则返回完整的资源内容，对应响应状态码为 200；如果资源的最后修改时间小于或等于 If-Modified-Since 字段值，说明资源没有做新的修改，则返回状态码 304，告知浏览器使用本地保存的缓存作为响应实体。
Etag/If-None-Match
和上面那对首部字段类似，Etag 用于响应头中，告知客户端资源在服务器的唯一标识（生成规则由服务器指定，每当资源发生修改后 Etag 值会变化），当客户端再次请求该资源时，通过 If-None-Match 字段通知服务器客户段缓存资源数据的唯一标识。服务器收到请求报文后发现请求头包含 If-None-Match 字段，则与被请求资源的唯一标识进行对比，如果不同，说明资源又被改动过，则返回完整的资源内容，对应响应状态码为 200；如果相同，说明资源没有做新的修改，则返回状态码 304，告知浏览器使用本地保存的缓存作为响应实体。
需要指出的是 Etag/If-None-Match 的优先级要高于 Last-Modified/If-Modified-Since，如果同时出现，以前者为准。
综上，缓存有效性检测逻辑流程图如下所示：
如果把范围再扩大到通过 Cache-Control 来定义 HTTP 缓存策略，则对应的流程图如下所示：
最后一步「Add Etag Header」还可以改为「Add Last-Modified Header」。
以上就是 HTTP 缓存的底层工作机制和实现原理，如果你还有什么不明白，欢迎留言与我讨论。