深入解析 Web 开发中的强缓存与协商缓存机制

在 Web 开发中，缓存机制是提高页面加载速度和用户体验的重要技术。缓存分为两种主要类型：强缓存和协商缓存。本文将详细介绍这两种缓存机制的原理、实现方式及其区别，并演示如何在 <meta> 元素中和 Nginx 服务器中进行缓存控制。

强缓存

强缓存（Strong Caching）是指在缓存期间，客户端不需要向服务器发送请求，直接从本地缓存中读取资源。这可以显著减少网络请求，提升页面加载速度。

实现方式

强缓存通过响应头中的 Expires 或 Cache-Control 实现：

1. Expires

Expires 头指定资源的过期时间，是一个绝对时间点。超过这个时间点，缓存就会失效，浏览器必须再次请求资源。

• 示例：

Expires: Wed, 21 Oct 2021 07:28:00 GMT
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• 解析：

在 Expires 指定的时间之前，浏览器会直接从缓存中读取资源，不会向服务器发送请求。

2. Cache-Control

Cache-Control 头使用相对时间来指定资源的缓存时间，提供了更为灵活的缓存控制。常用的指令包括：

• max-age：指定资源缓存的最大有效时间，单位为秒。

• public：表示响应可以被任何缓存区缓存（如浏览器、CDN 等）。

• private：表示响应只能被单个用户缓存（即浏览器），不能被共享缓存区缓存。

• no-cache：缓存资源，但每次请求必须向服务器进行验证。

• no-store：不缓存资源，每次请求都从服务器获取。

• 示例：

Cache-Control: max-age=3600
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• 解析：

max-age=3600 指定资源可以缓存 3600 秒（1 小时）。在此期间，浏览器直接从缓存中读取资源。

协商缓存

协商缓存（Conditional Caching）是指在缓存过期后，客户端每次请求资源时都会向服务器验证缓存资源的有效性。只有在资源更新时才会下载新的资源，否则继续使用缓存。

实现方式

协商缓存通过 Last-Modified/If-Modified-Since 和 ETag/If-None-Match 头实现：

1. Last-Modified / If-Modified-Since

• Last-Modified：服务器响应头，表示资源的最后修改时间。

Last-Modified: Wed, 21 Oct 2021 07:28:00 GMT
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• If-Modified-Since：客户端请求头，表示上次缓存的资源的最后修改时间。

If-Modified-Since: Wed, 21 Oct 2021 07:28:00 GMT
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• 工作原理：

  • 客户端缓存资源时，记录资源的 Last-Modified 时间。
  • 下次请求该资源时，客户端在请求头中包含 If-Modified-Since。
  • 服务器根据资源的最后修改时间和 If-Modified-Since 的值进行比较：
    • 如果资源未修改，返回 304 Not Modified，客户端继续使用缓存。
    • 如果资源已修改，返回新的资源和 200 OK，客户端更新缓存。

2. ETag / If-None-Match

• ETag：服务器响应头，表示资源的唯一标识符（如哈希值）。

ETag: "5d8c72a5edda3"
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• If-None-Match：客户端请求头，包含上次缓存的资源的 ETag。

If-None-Match: "5d8c72a5edda3"
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• 工作原理：

  • 客户端缓存资源时，记录资源的 ETag。
  • 下次请求该资源时，客户端在请求头中包含 If-None-Match。
  • 服务器根据资源的 ETag 和 If-None-Match 的值进行比较：
    • 如果 ETag 未变化，返回 304 Not Modified，客户端继续使用缓存。
    • 如果 ETag 已变化，返回新的资源和 200 OK，客户端更新缓存。

强缓存与协商缓存的区别

• 强缓存：

  • 在缓存有效期内，客户端不向服务器发送请求。
  • 通过 Exp