强制缓存与协商缓存：概念原理、区别、适用场景和具体示例-灵析社区

本文深入探讨了强制缓存和协商缓存的概念、原理以及它们之间的区别。通过详细的代码示例，读者可以更好地理解这两种缓存策略的实际应用。此外，文章还提供了一些实用的技巧和最佳实践，帮助开发人员有效地利用缓存来提高应用的性能和用户体验。

一、强制缓存的概念与原理

强制缓存是浏览器对之前请求过的文件进行缓存，以便下一次访问时重复使用，节省带宽，提高访问速度，降低服务器压力。

强制缓存的工作原理是通过HTTP响应头中的特定字段来控制的。这些字段通常包括Expires和Cache-Control，它们指示了资源的缓存有效时间。当浏览器在有效时间内再次请求同一资源时，它会直接从本地缓存中获取该资源，而不会向服务器发送请求。

具体来说，以下是强制缓存的一些关键点：

Expires：在HTTP 1.0版本中，通过Expires响应头来实现强制缓存。Expires表示未来资源会过期的时间点。如果当前时间超过了Expires设定的时间，资源缓存时间到期，浏览器会重新向服务器请求资源。
Cache-Control：在HTTP 1.1版本中，引入了Cache-Control响应头，它提供了更灵活的缓存控制机制。例如，可以通过max-age参数设置缓存的最大生存时间（以秒为单位），如Cache-Control: max-age=1200表示缓存有效时间为1200秒。
启发式缓存：如果响应头中没有设置任何缓存相关的字段，浏览器会采用启发式算法来决定是否缓存资源。这通常是基于响应头中的Date和Last-Modified值来计算的。

总的来说，强制缓存是一种重要的性能优化手段，它可以减少网络延迟，提升用户体验，并减轻服务器的负载。然而，需要注意的是，强制缓存可能会导致用户在资源更新时无法及时看到最新内容，因此开发者需要根据资源的特性和变更频率来合理设置缓存策略。

二、协商缓存的概念与原理

协商缓存是浏览器与服务器之间进行通信以确认缓存资源是否仍然有效的过程。

协商缓存主要涉及两组HTTP头字段：ETag和If-None-Match，以及Last-Modified和If-Modified-Since。它们的工作原理如下：

ETag/If-None-Match：当浏览器第一次请求某个资源时，服务器会返回一个ETag（实体标签），它是一个资源版本的唯一标识符。浏览器在后续请求该资源时，会在请求头中携带If-None-Match字段，其值为先前接收到的ETag。服务器会根据这个值来判断资源是否有更新。如果有更新，服务器会返回新的资源和新的ETag；如果没有更新，服务器会返回304 Not Modified状态码，告诉浏览器可以使用缓存中的资源。
Last-Modified/If-Modified-Since：类似于ETag机制，但Last-Modified记录的是资源最后修改的时间。浏览器在后续请求时，会在请求头中携带If-Modified-Since字段，其值为先前接收到的Last-Modified时间。服务器会检查资源的最后修改时间是否在这个时间之后。如果是，说明资源有更新，服务器会返回新资源和新的Last-Modified时间；如果不是，服务器同样会返回304 Not Modified状态码。

协商缓存的目的是确保浏览器能够获取最新的资源，同时避免不必要的数据传输。这种机制特别适用于那些可能被频繁更新的资源，如在线商城的商品信息、社交媒体的动态等。通过协商缓存，可以在不牺牲内容新鲜度的前提下，提高网站的性能和用户体验。

三、两者区别

在实际应用中，强制缓存和协商缓存的区别主要体现在以下几个方面：

检查时机：在浏览器加载资源时，会先检查强缓存是否命中。如果强缓存中有该资源的副本且未过期，则直接使用，不会发送HTTP请求到服务器。只有当强缓存未命中或资源已过期时，浏览器才会进行协商缓存，即向服务器发送HTTP请求以确认资源是否有更新。
应用场景：强制缓存适用于不经常变动的静态资源，如图片、CSS和JavaScript文件。这些资源的变更频率较低，因此可以设置较长的缓存时间，以提高加载速度并减少服务器压力。协商缓存则适用于那些可能被频繁更新的资源，通过服务器的验证确保用户能够获取最新的资源内容。
实现机制：强制缓存主要通过Expires和Cache-Control这两个HTTP头字段来控制。它们告诉浏览器资源的有效时间，从而避免不必要的网络请求。协商缓存则依赖于ETag或If-Modified-Since等机制，需要服务器参与校验资源是否发生变化，并根据情况返回相应的状态码（如304 Not Modified）。

综上所述，强制缓存和协商缓存在实际应用中的检查时机、应用场景以及实现机制上存在明显差异。了解这些差异有助于开发者更合理地设置缓存策略，以优化网站性能和用户体验。

四、适用场景

强制缓存通常应用于不经常变动的静态资源，而协商缓存适用于可能被频繁更新的资源。

首先，强制缓存是通过Expires和Cache-Control这两个HTTP头字段来控制的，它们定义了资源的缓存时间。这种缓存机制特别适合于那些不经常变化的文件，如网站的图标、CSS样式表、JavaScript文件等。这些资源一旦被缓存，浏览器在有效时间内再次请求时将直接从本地缓存中加载，而不会向服务器发送请求，这样可以显著减少网络流量和提高页面加载速度。例如，一个网站的主题CSS文件，它可能在部署后很少更改，因此可以设置较长的缓存时间，以确保用户在访问时能够快速加载页面。

其次，协商缓存则是当强缓存失效或者资源已过期时，浏览器会携带缓存标识（如ETag、If-Modified-Since）向服务器发起请求，由服务器根据这些缓存标识决定是否使用缓存的过程。这种机制适用于那些可能被频繁更新的资源，如新闻网站的文章内容、社交媒体的动态数据等。通过协商缓存，服务器能够确保用户获取到最新的内容，同时减少不必要的数据传输。例如，一篇博客文章在短时间内被作者多次修改，协商缓存就能确保用户每次访问时都能收到最新版本的文章。

总的来说，了解这两种缓存策略的具体应用场景，可以帮助开发者更合理地设置和管理Web项目的缓存，从而优化用户体验和提高网站性能。

五、示例说明

假设有一个静态资源文件，其 URL 为/image.jpg。

强制缓存：服务器响应头中设置Cache-Control: max-age=3600，表示该资源在浏览器中缓存 1 小时。在这 1 小时内，浏览器直接使用缓存，无需再次请求。
协商缓存：服务器响应头中设置ETag: "123456789"或Last-Modified: Thu, 15 Jun 2023 09:00:00 GMT。下次请求时，浏览器将ETag或Last-Modified值发送给服务器。如果资源未变化，服务器返回 304 状态码，浏览器继续使用缓存；如果资源有更新，服务器返回新的资源。