一篇文章介紹的是《瀏覽器緩存機制》，瀏覽器緩存是瀏覽器保存數據用于快速讀取或避免請求重復資源，提升網頁加載速度。緩存的數據到底放哪了呢？作為開發者，有時也需要檢查一下緩存中的內容。所以介紹下緩存方法以及緩存內容在哪查找？

1、http 緩存

http緩存是存在于服務器與瀏覽器之間，是一種保存資源副本并在下次請求時直接使用該副本的技術。web緩存發現請求資源已經被存儲，它會攔截請求，返回資源副本，而不會去服務器重新請求資源。

具體的緩存設置，如何判斷是否有緩存？等，上一篇文章以詳細介紹，可點擊《瀏覽器緩存機制》查看。

打開瀏覽器調試模式，在 Application 右側就會有瀏覽器的 8 種緩存方式，具體如下：

2、websql

websql是較新的chrome瀏覽器支持，并以獨立規范形式出現，引入了一組使用 SQL 操作客戶端數據庫的 APIs。websql主要特點：

• Web Sql數據庫 API 不是HTML5的一部分，在H5之前就已經存在了。
• 將數據以數據庫的形式存儲在客戶端，按需讀取。
• 數據便于檢索，允許使用sql語句。
• 可以使瀏覽器實現小型數據庫存儲功能。

websql常用的API如下：

openDatabase - 打開已存在的數據庫，如果不存在，則會新建一個新的數據庫。
transaction - 控制一個事物，以及這種情況執行提交或者回滾。
executeSql - 執行 SQL 語句。

3、indexDB

indexDB 是為了能夠在客戶端存儲客觀數量的結構化數據，并且在這些數據上使用索引進行高性能的檢索。DOM存儲對于少量數據是非常友好的，但不適合存儲大量結構化數據，indexDB就是為了解決這個問題而生的。

indexDB 分別為同步和異步訪問提供了單獨的API，同步API本打算供Web Worker內部使用，但目前還未實現。異步API在Web Worker內部和外部都可以使用，另外瀏覽器對indexDB有50M大小限制。

indexDB主要特點有：

• indexDB大小取決于你的硬盤，存儲的數據量非常大。
• 可以直接存儲任何類型的數據，如 js任何類型的數據 、blob流。
• 可以創建索引，提供高性能搜索功能。
• 采用事務，保證數據的準確性和一致性。

4、cookie

cookie指的就是會話跟蹤技術。一般指網站為了辨別用戶身份，進行session跟蹤而而存儲在用戶本地終端上的數據，cookie一般通過http請求頭發送到服務器。cookie主要特點有：

• 跨域限制，同一個域名下可多個網頁內使用。
• cookie可以設置有效期，超出有效期自動清除。
• cookie存儲大小在4K以內。
• cookie的存儲不能超過50個cookie。
• 只能存儲字符串類型。

cookie常用操作：

setMaxAge - 設置cookie的有效期，時間單位是秒，負值時表示關閉瀏覽器后就失效，默認值為-1。
setDomain - 用于指定，只有請求指定域名才會帶上該cookie。
setPath - 只有訪問該域名下的cookieDemo的這個路徑地址才會帶cookie。
setValue - 重置 value 。

5、localstorage

localStorage 是HTML5的一種新的本地緩存方案，目前使用比較多，一般存儲ajax返回的數據，存儲特點主要有：

• 數據可以長久保存，沒有有效期，直到手動刪除為止。
• 存儲的數據量大，一般5M以內。
• 存儲的數據可以在同一個瀏覽器的多個窗口使用。
• 存儲的數據不會發送到服務器。

localStroage常用API如下：

localStorage.setItem(key,value) // 保存數據
localStorage.getItem(key) // 獲取數據
localStorage.removeItem(key) // 刪除單個數據
localStorage.clear() // 刪除全部

6、sessionstorage

sessionStorage與上述localStroage類似，它的特點主要有：

• 存儲的數據在瀏覽器關閉后刪除，與網頁窗口具有相同的生命周期。
• 可以存儲的數據大小5M。
• 存儲的數據不會發送到服務器。

sessionStorage常用API如下：

sessionStorage.setItem(key,value) // 保存數據
sessionStorage.getItem(key) // 獲取數據
sessionStorage.removeItem(key) // 刪除單個數據
sessionStorage.clear() // 刪除全部

7、application cache

application cache是離線緩存技術，將大部分的圖片、js、css等資源放在mainfest文件配置中，頁面打開時通過mainfest文件讀取本地文件或請求服務器資源。通常用于靜態頁面的緩存。

application cache特點：

• mainfest文件必須有變化時才會更新。
• 一次必須更新mainfest文件中的所有文件才能生效。
• 當網絡斷開時，可以繼續訪問頁面。
• 文件緩存到本地，不需要每次都從網絡上請求。
• 穩定性比較好，遇網絡故障或服務器故障可以繼續訪問本地緩存。
• 加載速度快，緩存資源為本地資源，因此加載速度較快。

8、cacheStorage

cacheStorage 表示 cache對象的存儲。該接口提供 serviceWorker 或其他類型的工作線程或window范圍訪問的所有命名緩存的主目錄。

CacheStorage常見方法：

• CacheStorage.match() - 檢查給定的 Request 對象是否是 CacheStorage 對象跟蹤的 Cache 對象中的鍵，返回Promise
• CacheStorage.has() - 返回一個 Promise，它解析為與 cacheName 相匹配的 Cache 對象。
• CacheStorage.delete() - 刪除cache對象
• CacheStorage.keys() - 含有keys中字符串的任意一個，則返回一個promise對象。
• cacheStorage.has() - 如果包含cache對象，則返回一個promise對象。

9、flash緩存

flash緩存也是頁面通過js調用flash讀寫特定的磁盤目錄，達到本地數據緩存的目的。這是要基于flash的，所以基本不用。

者：kevinylzhao，騰訊音樂前端開發工程師

瀏覽器緩存策略對于前端開發同學來說不陌生，大家都有一定的了解，但如果沒有系統的歸納總結，可能三言兩語很難說明白，甚至說錯，尤其在面試過程中感觸頗深，很多候選人對這類基礎知識竟然都是一知半解，說出幾個概念就沒了，所以重新歸納總結下，溫故而知新。

Web 緩存介紹

• Web 緩存是指一個 Web 資源（如 html 頁面，圖片，js，數據等）存在于 Web 服務器和客戶端（瀏覽器）之間的副本。
• 緩存會根據進來的請求保存輸出內容的副本；當下一個請求來到的時候，如果是相同的 URL，緩存會根據緩存機制決定是直接使用副本響應訪問請求，還是向源服務器再次發送請求。

Web 緩存的好處

• 減少網絡延遲，加快頁面打開速度
• 減少網絡帶寬消耗
• 降低服務器壓力
• ...

HTTP 的緩存機制

簡化的流程如下

根據什么規則緩存

1. 新鮮度（過期機制）：也就是緩存副本有效期。一個緩存副本必須滿足以下條件，瀏覽器會認為它是有效的，足夠新的：

• 含有完整的過期時間控制頭信息（HTTP 協議報頭），并且仍在有效期內；
• 瀏覽器已經使用過這個緩存副本，并且在一個會話中已經檢查過新鮮度；

2. 校驗值（驗證機制）：服務器返回資源的時候有時在控制頭信息帶上這個資源的實體標簽 Etag（Entity Tag），它可以用來作為瀏覽器再次請求過程的校驗標識。如果發現校驗標識不匹配，說明資源已經被修改或過期，瀏覽器需求重新獲取資源內容。

HTTP 緩存的兩個階段

瀏覽器緩存一般分為兩類：強緩存（也稱本地緩存）和協商緩存（也稱弱緩存）。

本地緩存階段

瀏覽器發送請求前，會先去緩存里查看是否命中強緩存，如果命中，則直接從緩存中讀取資源，不會發送請求到服務器。否則，進入下一步。

協商緩存階段

當強緩存沒有命中時，瀏覽器一定會向服務器發起請求。服務器會根據 Request Header 中的一些字段來判斷是否命中協商緩存。如果命中，服務器會返回 304 響應，但是不會攜帶任何響應實體，只是告訴瀏覽器可以直接從瀏覽器緩存中獲取這個資源。如果本地緩存和協商緩存都沒有命中，則從直接從服務器加載資源。

啟用&關閉緩存

按照本地緩存階段和協商緩存階段分類：

1. 使用 HTML Meta 標簽 　　 Web 開發者可以在 HTML 頁面的節點中加入標簽，如下：

上述代碼的作用是告訴瀏覽器當前頁面不被緩存，事實上這種禁用緩存的形式用處很有限：

a. 僅有 IE 才能識別這段 meta 標簽含義，其它主流瀏覽器僅識別“Cache-Control: no-store”的 meta 標簽。

b. 在 IE 中識別到該 meta 標簽含義，并不一定會在請求字段加上 Pragma，但的確會讓當前頁面每次都發新請求（僅限頁面，頁面上的資源則不受影響）。

2. 使用緩存有關的 HTTP 消息報頭 這里需要了解 HTTP 的基礎知識。一個 URI 的完整 HTTP 協議交互過程是由 HTTP 請求和 HTTP 響應組成的。有關 HTTP 詳細內容可參考《Hypertext Transfer Protocol — HTTP/1.1》、《HTTP 權威指南》等。

在 HTTP 請求和響應的消息報頭中，常見的與緩存有關的消息報頭有：

上圖中只是常用的消息報頭，下面來看下不同字段之間的關系和區別：

1. Cache-Control 與 Expires
2. Cache-Control：HTTP1.1 提出的特性，為了彌補 Expires 缺陷加入的，提供了更精確細致的緩存功能。詳細了解詳細看幾個常見的指令：_ max-age：功能和 Expires 類似，但是后面跟一個以“秒”為單位的相對時間，來供瀏覽器計算過期時間。_ no-cache：提供了過期驗證機制。(在 Chrome 的 devtools 中勾選 Disable cache 選項，發送的請求會去掉 If-Modified-Since 這個 Header。同時設置 Cache-Control:no-cache Pragma:no-cache，每次請求均為 200)

• no-store：表示當前請求資源禁用緩存；
• public：表示緩存的版本可以被代理服務器或者其他中間服務器識別；
• private：表示只有用戶自己的瀏覽器能夠進行緩存，公共的代理服務器不允許緩存。
• Expires：HTTP1.0 的特性，標識該資源過期的時間點，它是一個絕對值，格林威治時間（Greenwich Mean Time, GMT），即在這個時間點之后，緩存的資源過期；優先級：Cache-Control 優先級高于 Expires，為了兼容，通常兩個頭部同時設置；瀏覽器默認行為：其實就算 Response Header 中沒有設置 Cache-Control 和 Expires，瀏覽器仍然會緩存某些資源，這是瀏覽器的默認行為，是為了提升性能進行的優化，每個瀏覽器的行為可能不一致，有些瀏覽器甚至沒有這樣的優化。

1. Last-Modified 與 ETag
2. Last-Modified(Response Header)與 If-Modified-Since(Request Header)是一對報文頭，屬于 http 1.0。If-Modified-Since 是一個請求首部字段，并且只能用在 GET 或者 HEAD 請求中。Last-Modified 是一個響應首部字段，包含服務器認定的資源作出修改的日期及時間。當帶著 If-Modified-Since 頭訪問服務器請求資源時，服務器會檢查 Last-Modified，如果 Last-Modified 的時間早于或等于 If-Modified-Since 則會返回一個不帶主體的 304 響應，否則將重新返回資源。(注意：在 Chrome 的 devtools 中勾選 Disable cache 選項后，發送的請求會去掉 If-Modified-Since 這個 Header。)

• ETag 與 If-None-Match 是一對報文頭，屬于 http 1.1。ETag 是一個響應首部字段，它是根據實體內容生成的一段 hash 字符串，標識資源的狀態，由服務端產生。If-None-Match 是一個條件式的請求首部。如果請求資源時在請求首部加上這個字段，值為之前服務器端返回的資源上的 ETag，則當且僅當服務器上沒有任何資源的 ETag 屬性值與這個首部中列出的時候，服務器才會返回帶有所請求資源實體的 200 響應，否則服務器會返回不帶實體的 304 響應。
• ETag 能解決什么問題？

a. Last-Modified 標注的最后修改只能精確到秒級，如果某些文件在 1 秒鐘以內，被修改多次的話，它將不能準確標注文件的新鮮度；

b. 某些文件也許會周期性的更改，但是它的內容并不改變(僅僅改變的修改時間)，但 Last-Modified 卻改變了，導致文件沒法使用緩存；

c. 有可能存在服務器沒有準確獲取文件修改時間，或者與代理服務器時間不一致等情形。

• 優先級：ETag 優先級比 Last-Modified 高，同時存在時會以 ETag 為準。

緩存位置

瀏覽器可以在內存、硬盤中開辟一個空間用于保存請求資源副本。我們經常調試時在 DevTools Network 里看到 Memory Cache（內存緩存）和 Disk Cache（硬盤緩存），指的就是緩存所在的位置。請求一個資源時，會按照優先級（Service Worker -> Memory Cache -> Disk Cache -> Push Cache）依次查找緩存，如果命中則使用緩存，否則發起請求。這里先介紹 Memory Cache 和 Disk Cache。

200 from memory cache

表示不訪問服務器，直接從內存中讀取緩存。因為緩存的資源保存在內存中，所以讀取速度較快，但是關閉進程后，緩存資源也會隨之銷毀，一般來說，系統不會給內存分配較大的容量，因此內存緩存一般用于存儲較小文件。同時內存緩存在有時效性要求的場景下也很有用（比如瀏覽器的隱私模式）。

200 from disk cache

表示不訪問服務器，直接從硬盤中讀取緩存。與內存相比，硬盤的讀取速度相對較慢，但硬盤緩存持續的時間更長，關閉進程之后，緩存的資源仍然存在。由于硬盤的容量較大，因此一般用于存儲大文件。

下圖可清晰看出差別：

200 from prefetch cache

在 preload 或 prefetch 的資源加載時，兩者也是均存儲在 http cache，當資源加載完成后，如果資源是可以被緩存的，那么其被存儲在 http cache 中等待后續使用；如果資源不可被緩存，那么其在被使用前均存儲在 memory cache。

CDN Cache

以騰訊 CDN 為例：X-Cache-Lookup:Hit From MemCache 表示命中 CDN 節點的內存；X-Cache-Lookup:Hit From Disktank 表示命中 CDN 節點的磁盤；X-Cache-Lookup:Hit From Upstream 表示沒有命中 CDN。

整體流程

從上圖能感受到整個流程，比如常見兩種刷新場景：

• 當 F5 刷新網頁時，跳過強緩存，但是會檢查協商緩存；
• 當 Ctrl + F5 強制刷新頁面時，直接從服務器加載，跳過強緩存和協商緩存

其他 Web 緩存策略

IndexDB

IndexedDB 就是瀏覽器提供的本地數據庫，能夠在客戶端存儲可觀數量的結構化數據，并且在這些數據上使用索引進行高性能檢索的 API。

異步 API 方法調用完后會立即返回，而不會阻塞調用線程。要異步訪問數據庫，要調用 window 對象 indexedDB 屬性的 open() 方法。該方法返回一個 IDBRequest 對象 (IDBOpenDBRequest)；異步操作通過在 IDBRequest 對象上觸發事件來和調用程序進行通信。

常用異步 API 如下：

在 16 年曾基于 IndexDB 做過一整套緩存策略，有不錯的優化效果：

Service Worker

SW 從 2014 年提出的草案到現在已經發展很成熟了，基于 SW 做離線緩存，讓用戶能夠進行離線體驗，消息推送體驗，離線緩存能力涉及到 Cache 和 CacheStorage 的概念，篇幅有限，不展開了。

LocalStorage

localStorage 屬性允許你訪問一個 Document 源(origin)的對象 Storage 用于存儲當前源的數據，除非用戶人為清除(調用 localStorage api 或者清除瀏覽器數據)， 否則存儲在 localStorage 的數據將被長期保留。

SessionStorage

sessionStorage 屬性允許你訪問一個 session Storage 對象，用于存儲當前會話的數據，存儲在 sessionStorage 里面的數據在頁面會話結束時會被清除。頁面會話在瀏覽器打開期間一直保持，并且重新加載或恢復頁面仍會保持原來的頁面會話。

定義最優緩存策略

• 使用一致的網址：如果您在不同的網址上提供相同的內容，將會多次獲取和存儲該內容。注意：URL 區分大小寫！
• 確定中繼緩存可以緩存哪些資源：對所有用戶的響應完全相同的資源很適合由 CDN 或其他中繼緩存進行緩存；
• 確定每個資源的最優緩存周期：不同的資源可能有不同的更新要求。審查并確定每個資源適合的 max-age；
• 確定網站的最佳緩存層級：對 HTML 文檔組合使用包含內容特征碼的資源網址以及短時間或 no-cache 的生命周期，可以控制客戶端獲取更新的速度；
• 更新最小化：有些資源的更新比其他資源頻繁。如果資源的特定部分（例如 JS 函數或一組 CSS 樣式）會經常更新，應考慮將其代碼作為單獨的文件提供。這樣，每次獲取更新時，剩余內容（例如不會頻繁更新的庫代碼）可以從緩存中獲取，確保下載的內容量最少；
• 確保服務器配置或移除 ETag：因為 Etag 跟服務器配置有關，每臺服務器的 Etag 都是不同的；
• 善用 HTML5 的緩存機制：合理設計啟用 LocalStorage、SessionStorage、IndexDB、SW 等存儲，會給頁面性能帶來明顯提升；
• 結合 Native 的強大存儲能力：善于利用客戶端能力，定制合適的緩存機制，打造極致體驗。

結語

通過了解瀏覽器各種緩存機制和存儲能力特點，結合業務制定合適的緩存策略，善用緩存是基本功，可以用于時常審查負責的業務，可能就會發現個別業務并沒有運用到位，共勉。

TML5提供了一些離線存儲的功能，用于在離線狀態下緩存應用程序的資源和數據。
以下是HTML5中常用的離線存儲技術：

1：Application Cache（應用程序緩存）：

Application Cache允許你定義一個緩存清單文件（Manifest），列出需要在離線狀態下緩存的文件。瀏覽器會根據清單文件緩存這些文件，使得應用程序可以在離線狀態下繼續訪問。Application Cache已被廢棄，推薦使用Service Worker替代。

2：Service Worker（服務工作器）：

Service Worker是一種在瀏覽器后臺運行的腳本，可以攔截和處理網絡請求。它可以用于緩存應用程序的資源，包括HTML文件、CSS、JavaScript、圖像等。通過使用Service Worker，應用程序可以在離線狀態下加載緩存的資源，提供離線訪問的能力。

3：IndexedDB（索引數據庫）：

IndexedDB是一種客戶端數據庫，可以在瀏覽器中存儲大量結構化數據。它提供了一個異步的API，用于存儲和檢索數據。應用程序可以使用IndexedDB在本地存儲數據，以便在離線狀態下訪問和操作數據。

4：Web Storage（Web存儲）：

Web Storage包括兩種機制：localStorage和sessionStorage。它們都允許應用程序在瀏覽器中存儲數據。localStorage用于持久保存數據，即使瀏覽器關閉后也會保留數據；sessionStorage用于臨時保存數據，當會話結束或瀏覽器關閉后數據將被清除。