PWA笔记一：Web的万物基础缓存
Brandonxiang OCT 27, 2019
前言
这里讨论的缓存包括两种，一种是 HTTP 缓存，一种是 Service Worker 缓存。
HTTP 缓存
HTTP 缓存应该是最传统的方式，也是所有前端项目的基础。浏览器向服务器请求数据，发送请求(request)报文；服务器向浏览器返回数据，返回响应(response)报文。我们熟悉的浏览器缓存机制可以被分为两大类：强缓存和协商缓存。强缓存主要包括 Cache-Control 和 Expires，协商缓存主要包括 Etag 和 Last-Modify。协商缓存优先级是优先于强缓存。js 等大部分静态资源在做了文件指纹后，都使用强缓存的策略。而 html 文件是页面入口和文件名不能修改比较特殊，大部分都采用协商缓存。
强缓存
Cache-Control
一般 js，css 和图片等静态资源文件采用强缓存的机制，保证资源在某个时间段内在命中的情况下从缓存机制中获取。
稍微了解 HTTP 协议的前端同学，想必对 Cache-Control 不会感到陌生，性能优化时经常都会跟它打交道，属于 HTTP 1.1。常见的值有有 private、public、no-store、no-cache、must-revalidate、max-age 等。
- no-cache: 不管本地副本是否过期，使用资源副本前，强制回源服务器进行副本有效性校验。
- must-revalidate：本地副本过期前可以使用本地副本；本地副本一旦过期，必须去源服务器进行有效性校验。
Expires
Expires 的值为服务端返回的到期时间，即下一次请求时，请求时间小于服务端返回的到期时间，直接使用缓存数据。这样会带来一个问题，就是服务器时间和客户端时间不一致的情况，现在网页都是全球化的，会造成不同时区的用户访问更新不一致。Expires 是 HTTP 1.0 的东西，现在默认浏览器均默认使用 HTTP 1.1。
协商缓存
Etag
协商缓存（又名对比缓存）由服务器来确定缓存资源是否可用，所以客户端与服务器端要通过某种标识来进行通信，从而让服务器判断请求资源是否可以缓存访问。而 Etag 就是这个标示，属于 HTTP1.1 的标准。如果命中协商缓存会返回 304，如果未命中会从服务器取数据返回 200。它和 Last-Modify 最大的区别就是，Last-Modify 专注某个时间点。这个和 Expires 犯了同样的错误。协商缓存整个流程如下图，它必须和服务器有一次交互，一般 html 的检查是否更新，就是这样完成。一般像 JS 和 CSS 都是带 hash 值，保证文件唯一性，控制缓存。
为什么需要 Etag？
- 一些文件也许会周期性的更改，但是他的内容并不改变(仅仅改变的修改时间)，这个时候我们并不希望客户端认为这个文件被修改了，而重新 GET；
- 某些文件修改非常频繁，比如在秒以下的时间内进行修改，(比方说 1s 内修改了 N 次)，If-Modified-Since 能检查到的粒度是 s 级的，这种修改无法判断(或者说 UNIX 记录 MTIME 只能精确到秒)；
- 某些服务器不能精确的得到文件的最后修改时间。
如果你使用协商缓存，第一次加载返回 200 状态码，加载速度较慢，数据量大。第二次加载返回 304 状态码，加载速度较快，数据量小。这也是为什么我们第二次加载速度比较快，第一次加载比较慢。此外，协商缓存和网速有强相关性，网速慢的情况下，页面加载速度也会很慢。
Last-Modify
Last-Modify 记录的是指上次代码更新的时间。上次更新的时间和客户端当前时间的对比，决定了协商缓存是否执行。
强缓存和协商缓存的对比
强缓存和协商缓存其实都是为了解决非首次加载后的缓存问题。协商缓存可以保证渠道的静态资源是最新内容。
| 缓存类型 | 状态码 | 发送请求到服务器 |
|---|---|---|
| 强缓存 | 200（from cache） | 否，直接从缓存取 |
| 协商缓存 | 304（Not Modified） | 否，通过服务器来告知缓存是否可用 |
| 用户操作 | Expires/Cache-Control | Last-Modied/Etag |
|---|---|---|
| 地址栏回车 | 有效 | 有效 |
| 页面链接跳转 | 有效 | 有效 |
| 新开窗口 | 有效 | 有效 |
| 前进回退 | 有效 | 有效 |
| F5 刷新 | 无效 | 有效 |
| Ctrl+F5 强制刷新 | 无效 | 无效 |
在实际使用的过程当中，缓存的策略可以通过 nginx 或者 cdn 运营商配置对应的缓存策略。如今应该各种大厂都有自建 cdn 来达到静态资源加速的效果。
Service Worker 缓存
但是 HTTP 的缓存每次生效吗？在 app 强制关闭的情况下能控制缓存机制吗？在弱网的情况下，协商缓存会和后端进行交互，还是影响页面白屏时间。Service Worker 缓存（简称 SW 缓存）就是用解决协商缓存的问题，并且给开发者提供了控制缓存的能力。如果你做的网页可以被当成一个大型单页面应用，这个应用需要一个manifest.json来控制它基础应用显示信息，还需要以一个service-worker.js来控制它的离线缓存信息。
HTTP 以前的缓存机制是 Network 和 application 之间的交互，Service Worker 缓存机制则是在它们之间加入一个代理层，优先取本地的资源，之后检查数据内容是否更新。如果有更新，将会在下一次更新才更新数据内容。
因此，SW 缓存也是 pwa 的基础要素之一，详情可见PWA 笔记二：离线缓存原理。
WIFI 情况
3G 情况
在网速弱网情况，协商缓存的情况会收到影响，因为它和网速是强相关的。而 service-worker 和网速时弱相关的，和单页面网页应用的属性是天然契合的，帮助网页应用更贴近 native app。
参考
PS
shopee，又称虾皮，是一家腾讯投资的跨境电商平台。这里加班少，技术氛围好。如果想和我并肩作战一起学习，可以找我内推。邮箱weiping.xiang@shopee.com，非诚勿扰。