HTTP缓存机制及其在iOS中的应用

一、什么是缓存

Web 缓存是可以保存文档副本的HTTP设备。

HTTP缓存一般为两种，本地缓存和代理缓存。本地缓存就是客户端设备中的缓存，代理缓存就是缓存代理服务器，常见的就
是 CDN。

二、缓存机制

1. 缓存机制

缓存的机制是针对客户端-缓存设备-源站的交互而言的，缓存的处理机制如下：

缓存机制

如上图所示，一般而言，缓存是否新鲜采用 Cache-Control/Expires 进行判断，也叫做强制缓存。服务器的再验证一般采用 If-None-Match + ETag 或者 If-Modified-Since + Last-Modified 的“条件get”请求来判断，也叫做对比缓存。

2. 本地缓存的特殊之处

当存在多个缓存设备时，比如客户端设备中有缓存，CDN 中也有缓存，此时就有两个缓存了。只要客户端本地有缓存，那么客户端就是一个通常意义上的 Web缓存设备，只不过客户端-服务器的距离几乎为 0 而已。

缓存的概念相当重要，缓存是一个设备。所有缓存相关的逻辑都是按照三个关键点来进行的，这三个关键点就是：客户端、缓存、源服务器，当同时存在客户端缓存和代理缓存时，其情况可能是：

多个缓存设备

本地缓存的特殊之处就在于在判断缓存未失效时可以直接使用缓存而不用发送 Request。

因此，请求一个 HTTP 时，先查询客户端本地的缓存，检查是否有缓存，如果有缓存再根据 Cache-Control: max-age=xxx 来判断缓存是否新鲜，如果足够新鲜，也就是第二次请求在 Cache-Control 时间内，此时可以直接使用本地保存的 Reponse + data，完全不需要进行请求。

如果不够新鲜了，就不能使用本地缓存了，而是应该发起正式的请求。请求到了缓存服务器，缓存服务器会发送带条件的再验证请求到源站，也就是使用 If-Modified-Since 等方法来进行再验证。如果验证通过，缓存未过期，更新 Cache-Control/Expires 的值，重新计算时间，整合 Reponse 之后返回给客户端，返回的实体中不包含 data，此时状态码为 304。如果缓存失效，那么返回的状态码为200，实体中包含全部 data。

其时序图如下：

客户端-本地缓存-代理缓存-源站

三、缓存过期

意义：当存在缓存时，使用过期验证的机制来验证缓存是否可以使用，这一机制也有很多人称之为强制缓存；

这一步一般是在本地缓存或者代理缓存中进行，通过 Cache-Control 或者是 Expires 进行验证。

1. Expires

老式的 HTTP1.0协议使用 Expires字段来表示文档的过期日期，比如：

Expires：Thu，15 Apr  2010  20：00：00  GMT

意义：这个字段可以使用一个组件的当前副本，直到指定的时间为止。

缺陷：

客户端和服务端的时钟必须严格一致；
时间到期之后服务器需要重新设置；

所以就有了第二种方式：

2. Cache-Control:max-age

Cache-Control:max-age 是对 Expires的优化处理，比如：

Cathe-Control：max-age=315360000

意义：从请求开始在max-age时间都可以使用缓存，之外的使用请求。

如此，就可以消除 Expires 时间统一的限制。

总结：现在强制缓存一般都采用 Cache-Control: max-age=xxx 来设置。

备注：Cache-Control 还有很多其他的可选值，后文会介绍。

四、服务器再验证

意义： 即使缓存过期了，也不意味着缓存文件和原始服务器上的文件不一致，这只是意味着要进行时间核对来确认缓存是否仍然可以使用。这个情况叫做服务器再验证。

验证机制：HTTP 允许客户端向服务器发送一个“条件GET”，根据条件判断，只有当服务器中的文档和缓存不一样时，服务器才会在 Response 主体中包含全部的内容，否则返回 304，Response 中不包含资源。

条件语句有很多种，常用的有两种：

1. If-Modified-Since 和 Last-Modified

If-Modified-Since 客户端使用，在请求头中添加。Last-Modified 服务端使用，在响应头中返回。两个配合使用来验证资源是否真的发生了改变。如果改变了，状态码为200，响应主体中包含所有内容，如果为改变，状态码为304，响应实体中不包含主体，只包含头部。

举个栗子