添加Expires和Cache-control头部

Expires和Cache-control实际上是HTTP中的缓存控制头部，它主要影响客户端的请求行为和服务器端的响应。

本文的许多内容来自《HTTP权威指南》，如有任何问题，欢迎指出。

一．缓存的基本概念

这里的缓存，单指web的缓存。当web请求抵达缓存时，如果本地有缓存的副本且缓存未过期，那么就可以从本地读取数据或文档，这样便可以：

1.        减少冗余的数据传输，一定程度上减少服务器的流量和压力。

2.        缓解了网络瓶颈的问题，不需要更多的带宽就能更快的加载页面。

3.        降低了对原始服务器的要求，服务器可以更快的响应，避免过载和峰值访问。

4.        降低了因距离带来的时延。

    缓存可以是单个用户专有的，也可以是数千名用户共享的。其中专有缓存称为私有缓存，而共享的缓存则称为公有缓存。专有缓存比较常见，例如常用的浏览器便有内置的私有缓存-大多数浏览器都提供了缓存的功能，通过将常用的文档缓存在个人PC电脑的磁盘和内存中，减少二次请求的加载时间。共有缓存则是通过缓存代理服务器实现的，它可以接受来自多个用户的访问，为更多的用户提供缓存功能，因而可以更好的减少冗余流量。

对于一条包含了缓存控制的HTTP请求而言，缓存的处理过程包含了7个步骤。分别是：

1.      接收。缓存从网络中读取抵达的请求报文
2.      解析。缓存对报文进行解析，提取出URL和HTTP请求首部。
3.      查询。查看本地的副本是否可用，如果没有，就获取一份副本，并将其保存在本地。
4.      过期检查。查看已经缓存的文档副本是否够新鲜，如果不是，就询问服务器是否有更新。
5.      构建响应。利用新的首部和已经缓存的主体来构建一条响应报文
6.      发送。缓存通过网络将响应发回给客户端。

7.      日志。可选地创建相应的日志。

二、缓存相关首部

与缓存相关的首部主要包括Cache-Control首部，Expires首部，If-Modified-Since和If-None-Match等，其中后两个首部主要用于客户端的再验证。

1.  Cache-Control首部和Expires首部

Cache-Control是与缓存有关的最重要的头部之一。需要注意的是：它既可以在请求头中出现，也可以在响应头中出现。因此，对于该头部，首先需要知道的是它出现在请求头中还是出现在响应头中，显然它们是不同的。以csdn的bbs首页为例，浏览器访问bbs.csdn.net，抓取到的请求头为：

其中的Cache-Control:max-age=0 是告诉缓存系统，本次的请求没有失效日期。而相应的服务器的响应头则为：

其中的max-age=0表明缓存不会过期，private表明这是一个私有缓存，must-revalidate则表明客户端在使用缓存之前，必须要做重新验证。仔细观察请求和响应头我们还发现：请求头与缓存与关的还有另外一个头部：if-none-match，响应头中则包含了Etag头部。关于这两个头部的详细解释，会在之后给出，在此之前，先简单介绍下：缓存过期。通过特殊的HTTP Cache-Control和Expires首部，HTTP让原始服务器包含每个文档的过期时间，如同食物的保质期一样。在缓存的文档过期之前，缓存系统可以直接使用缓存构建响应而不必每次都请求服务器（除非请求头部中包含了其他阻止缓存的首部）。Cache-Control: max-age=xxx用于指定文档的生存期（秒为单位），Expires则是指定文档的过期时间，生存期与过期时间的区别在于：生存期用于指定从生成文档开始，文档的最大使用时间，而过期时间则是指定在什么时间文档会过期。说到这里，顺便提一句,由于Expires指定的是绝对的过期日期而不是秒数，由于很多服务器的时钟并不同步，或者不正确的，因而并不推荐使用Expires首部。如果响应中同时出现max-age和expires首部，则根据以往的经验，expires首部将会被覆盖。

         Cache-Control的值按照不同的作用，可以分为以下几类：

a．   缓存的类型：

    public（共有缓存，可被缓存代理服务器缓存）
    private（私有缓存，不能被共有缓存代理服务器缓存，可被用户的代理缓存如浏览器）。

b．   缓存的行为:

    no-Store: 表明不希望缓存系统保留文档的任何副本，缓存通常会向客户端转发一条no-store的响应，然后删除对象。
    no-Cache:  标识为no-cache响应实际上可以缓存在本地缓存中的，只是在于原始的服务器再验证之前，不能提供给客户端使用。
    must-revalidate:  该首部告诉缓存系统，在没有与原始服务器进行再验证的情况下，不能提供这个对象的陈旧副本。如果缓存在进行must-revalidate再验证的时候，原始服务器不可用，则缓存必须返回一条504 Gateway timeout的错误。
    max-age:  前面已经讲过，该首部用于指定文档生成之后的最大有效时间。共有缓存的响应还可能包括一个s-maxage首部，该首部仅仅用于共享缓存。

c．   客户端行为：

    Min-fresh：客户端接收响应时间小于当前时间加上指定时间的响应。
    Max-stale：客户端可以接收超出超时期间的响应消息。

由于这些首部很少用到，这里不再赘述。

2.  If-Modified-Since和 If-none-Match客户端再验证

HTTP的条件请求方法可以高效地实现再验证，通过向原始服务器发送一个条件GET请求，请求服务器只有在文档与缓存中现有的副本不同时，才提供对象主体。

HTTP定义了5个条件请求首部，对缓存再验证来说最有用的2个首部是If-Modified-since和If-None-Match。

a.        If-Modified-Since: 最常用的缓存再验证首部之一，如果在指定日期之后，文档修改过了，就执行请求，携带新首部的新文档将会被返回给缓存，同时，新的首部中包含了新的过期时间。该首部通常与last-Modified首部配合使用。以csdn 的blog为例，blog请求中静态资源如css的请求中，第一次请求的请求头为：

并不包含If-Modified-Since的首部，服务器端的响应会包含文档的最后修改时间，（该时间会被客户端作为之后请求的if-Modified-Since的时间依据）。如下图所示：

在第二次之后的请求中，会包含If_modified-Since的请求首部：

后续的请求中，由于文档并未修改，因此服务器会回送304 Not Modified响应，缓存系统会使用缓存的副本构建响应，该响应不需包含Content-Type和Content-Encoding，Transfer-Encoding等首部（因为文档不需要重新传输），如下所示：

b.        If-none-Match: 实体标签再验证。If-Modified-Since能够很好的解决静态文档的再验证问题，但是很多情况下，仅仅使用文档的最后修改日期进行再验证是不够的，这是由于：

1.  有些文档可能被周期性的重写，但是数据可能是一样的，这样虽然文档的内容没有发生变化，但是文档的修改时间却发生了变化。

2.  有些文档虽然修改了，但是修改并不重要，因此不需要更新所有的缓存。

3.  有些服务器无法准确的判断文档的最后修改时间或无法正确的支持If-Modified-Since(比如，有的服务器是使用日期的字符串匹配比较而不是日期比较)

4.  对于文档变化小于1s的实时监控类应用，1s的粒度太大，需要更加精细的粒度控制。

HTTP允许通过实体标签Etag的方式进行条件GET请求，Etag标签可以是文档的版本号、序列号、指纹或者校验信息等，Etag可以有多个。以bbs.csdn.net首页为例，第一次请求文档时，服务器的HTTP响应会包含该文档的Etag信息（该Etag信息可以是文档的MD5摘要等）：

在之后的请求中，客户端请求头会带上If-none-Match首部:

如果Etag匹配，服务器会回送304 not Modified响应，相反，服务器会返回新的文档和新的Etag标签。

3．Yslow优化法则的建议

Yslow中对于该法则的优化法则是：

a.      对于静态的内容，为Expires添加一个较远的过期日期。例如，csdn中，静态css文件的过期日期便是当前时间加一个星期（也就是一个星期后过期）：

         这种方式的弊端在于，如果在文档过期之前修改了文档，由于Expires设置的日期并未到，所以在这之前，浏览器都是使用缓存的副本，这当然会带来很多问题（如无法及时更新客户端的UI）.多数的做法是，为你的静态资源添加标识，例如版本号，在文档发生变化时需要更新静态资源的引用，这样能保证客户端使用的静态资源总是最新的缓存副本。

b.      对于动态的内容，设置合适的Cache-Control策略。这里有个比较坑的地方，什么是合适的策略？由于并没有通用的设置，我们并不做过多的解释。不妨思考一下，如何针对特定的服务器和应用选择合适的缓存策略。

参考文献：

1.      https://developer.yahoo.com/performance/rules.html

2.      http://www.guojl.com/article/40/

3.      http://www.cnblogs.com/cocowool/archive/2011/08/22/2149929.html

4.      http://www.vktone.com/articles/http_browser_cache.html

5.      http://blog.csdn.net/novofly/article/details/7613173

【Web】Yslow优化法则（三）添加缓存控制首部,古老的榕树,5-wow.com