谈谈 HTTP 的缓存机制，服务器如何判断缓存是否过期？

HTTP缓存机制与缓存过期判断

一、HTTP缓存概述

HTTP缓存是一种性能优化机制，通过在客户端或中间代理存储资源的副本，减少对服务器的请求，从而加快页面加载速度，降低服务器负载。

二、缓存位置

私有缓存（浏览器缓存）：单个用户专用
共享缓存（代理缓存/CDN）：多个用户共享

三、HTTP缓存控制头

1. 缓存控制头（Cache-Control）

这是HTTP/1.1中控制缓存的主要机制，常用指令：

http 复制代码

Cache-Control: max-age=3600, public, must-revalidate

关键指令：

max-age：资源被认为新鲜的最大时间（秒）
s-maxage：共享缓存（如CDN）的最大新鲜时间
public：响应可以被任何缓存存储
private：响应只能被私有缓存存储
no-cache：每次使用前必须向服务器验证
no-store：禁止任何缓存
must-revalidate：过期后必须向服务器验证
immutable：资源永不变，适合版本化资源

2. 过期头（Expires）

HTTP/1.0的缓存机制，指定绝对过期时间：

http 复制代码

Expires: Wed, 21 Oct 2023 07:28:00 GMT

四、服务器判断缓存是否过期的机制

1. 基于时间的过期判断（强制缓存）

服务器设置资源的新鲜期（freshness lifetime），浏览器在此期限内直接使用缓存：

javascript 复制代码

// 新鲜期计算逻辑
function isCacheFresh(response) {
    // 优先使用 Cache-Control 的 max-age
    if (response.headers['Cache-Control']?.includes('max-age=')) {
        const maxAge = parseInt(response.headers['Cache-Control'].match(/max-age=(\d+)/)[1]);
        const age = getCurrentAge(response); // 计算当前缓存年龄
        return age < maxAge;
    }
    
    // 其次使用 Expires
    if (response.headers['Expires']) {
        const expiresDate = new Date(response.headers['Expires']);
        const now = new Date();
        return now < expiresDate;
    }
    
    // 启发式过期（当没有明确指示时，浏览器自行估算）
    return false;
}

2. 验证机制（协商缓存）

当缓存过期或需要验证时，浏览器向服务器发送验证请求：

a) Last-Modified / If-Modified-Since

http 复制代码

# 第一次请求，服务器响应
HTTP/1.1 200 OK
Last-Modified: Wed, 21 Oct 2023 07:28:00 GMT
Cache-Control: max-age=3600

# 缓存过期后，浏览器发送验证请求
GET /resource.jpg HTTP/1.1
If-Modified-Since: Wed, 21 Oct 2023 07:28:00 GMT

# 服务器响应（未修改）
HTTP/1.1 304 Not Modified
# 不返回内容体，浏览器使用缓存

b) ETag / If-None-Match（更精确）

http 复制代码

# 第一次请求
HTTP/1.1 200 OK
ETag: "33a64df551425fcc55e4d42a148795d9f25f89d4"
Cache-Control: max-age=3600

# 缓存过期后
GET /resource.jpg HTTP/1.1
If-None-Match: "33a64df551425fcc55e4d42a148795d9f25f89d4"

# 资源未改变
HTTP/1.1 304 Not Modified

五、缓存验证流程

graph TD A[浏览器发起请求] --> B{检查本地缓存} B -->|无缓存| C[向服务器请求] B -->|有缓存| D{检查新鲜度
（未过期）} D -->|新鲜| E[直接使用缓存
（不请求服务器）] D -->|不新鲜| F[准备验证请求] F --> G{服务器有设置ETag?} G -->|是| H[添加 If-None-Match 头] G -->|否| I{服务器有设置 Last-Modified?} I -->|是| J[添加 If-Modified-Since 头] I -->|否| C H --> K[发送验证请求] J --> K K --> L{服务器验证} L -->|未修改| M[返回 304 Not Modified
浏览器使用缓存] L -->|已修改| N[返回 200 + 新内容
更新缓存] C --> O[返回 200 + 新内容] O --> P[存储到缓存]

总结

服务器判断缓存是否过期主要依赖两个机制：

时间基准 ：通过Cache-Control: max-age或Expires设置新鲜期
验证基准 ：通过ETag/If-None-Match或Last-Modified/If-Modified-Since验证内容是否变更

合理配置缓存策略可以显著提升网站性能，减少服务器负载，改善用户体验。