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【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】1 – Web緩存的作用與類型

【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】2 – Web瀏覽器的緩存機(jī)制

【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】3 – 如何構(gòu)建可緩存站點(diǎn)

【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】4 – HTML5時(shí)代的Web緩存機(jī)制

【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】5 – Web App時(shí)代的緩存機(jī)制新思路

【W(wǎng)eb緩存機(jī)制系列】6 – 進(jìn)擊的Hybrid App，量身定做緩存機(jī)制

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前言&摘要

這段時(shí)間的工作內(nèi)容主要是為一個(gè)客戶端類型的產(chǎn)品增加文檔在線存儲(chǔ)和文檔在線預(yù)覽相關(guān)特性。由于測(cè)試的同事比較細(xì)心和專業(yè)，發(fā)現(xiàn)了項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)中一些效率低下的環(huán)節(jié)，比如在線預(yù)覽圖片沒有經(jīng)過壓縮、重開打開同一張圖片沒有有效利用Web緩存等問題。而這些細(xì)節(jié)問題往往在做項(xiàng)目架構(gòu)時(shí)，容易因?yàn)闀r(shí)間緊張等等因素而被忽略。雖然以前也有一些關(guān)于Web緩存的意識(shí)，但并沒有很系統(tǒng)的了解、總結(jié)，并在項(xiàng)目中進(jìn)行合理的運(yùn)用。借此機(jī)會(huì)，整理了一些相關(guān)資料和項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用實(shí)踐，做個(gè)備忘，便于在日后的項(xiàng)目查詢和應(yīng)用。

本文從Web緩存的定義、作用、分類、工作機(jī)制等方面介紹了目前常用的Web緩存及其原理，并給出如何構(gòu)建有效利用Web緩存的站點(diǎn)。最后探討了在HTML5和Web App、Web Game逐漸盛行的今天，現(xiàn)代瀏覽器給我們提供哪些有利于Web緩存、提高訪問效率的機(jī)制，前端的代碼架構(gòu)又能從哪些方面進(jìn)行調(diào)整，更好的利用Web緩存等問題。

什么是Web緩存

Web緩存是指一個(gè)Web資源（如html頁(yè)面，圖片，js，數(shù)據(jù)等）存在于Web服務(wù)器和客戶端（瀏覽器）之間的副本。緩存會(huì)根據(jù)進(jìn)來的請(qǐng)求保存輸出內(nèi)容的副本；當(dāng)下一個(gè)請(qǐng)求來到的時(shí)候，如果是相同的URL，緩存會(huì)根據(jù)緩存機(jī)制決定是直接使用副本響應(yīng)訪問請(qǐng)求，還是向源服務(wù)器再次發(fā)送請(qǐng)求。比較常見的就是瀏覽器會(huì)緩存訪問過網(wǎng)站的網(wǎng)頁(yè)，當(dāng)再次訪問這個(gè)URL地址的時(shí)候，如果網(wǎng)頁(yè)沒有更新，就不會(huì)再次下載網(wǎng)頁(yè)，而是直接使用本地緩存的網(wǎng)頁(yè)。只有當(dāng)網(wǎng)站明確標(biāo)識(shí)資源已經(jīng)更新，瀏覽器才會(huì)再次下載網(wǎng)頁(yè)。至于瀏覽器和網(wǎng)站服務(wù)器是如何標(biāo)識(shí)網(wǎng)站頁(yè)面是否更新的機(jī)制，將在后面介紹。

Web緩存的作用

使用Web緩存的作用其實(shí)是非常顯而易見的：

減少網(wǎng)絡(luò)帶寬消耗

無論對(duì)于網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)者或者用戶，帶寬都代表著金錢，過多的帶寬消耗，只會(huì)便宜了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。當(dāng)Web緩存副本被使用時(shí)，只會(huì)產(chǎn)生極小的網(wǎng)絡(luò)流量，可以有效的降低運(yùn)營(yíng)成本。

降低服務(wù)器壓力

給網(wǎng)絡(luò)資源設(shè)定有效期之后，用戶可以重復(fù)使用本地的緩存，減少對(duì)源服務(wù)器的請(qǐng)求，間接降低服務(wù)器的壓力。同時(shí)，搜索引擎的爬蟲機(jī)器人也能根據(jù)過期機(jī)制降低爬取的頻率，也能有效降低服務(wù)器的壓力。

減少網(wǎng)絡(luò)延遲，加快頁(yè)面打開速度

帶寬對(duì)于個(gè)人網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)者來說是十分重要，而對(duì)于大型的互聯(lián)網(wǎng)公司來說，可能有時(shí)因?yàn)殄X多而真的不在乎。那Web緩存還有作用嗎？答案是肯定的，對(duì)于最終用戶，緩存的使用能夠明顯加快頁(yè)面打開速度，達(dá)到更好的體驗(yàn)。

Web緩存的類型

在Web應(yīng)用領(lǐng)域，Web緩存大致可以分為以下幾種類型：

數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)緩存

Web應(yīng)用，特別是SNS類型的應(yīng)用，往往關(guān)系比較復(fù)雜，數(shù)據(jù)庫(kù)表繁多，如果頻繁進(jìn)行數(shù)據(jù)庫(kù)查詢，很容易導(dǎo)致數(shù)據(jù)庫(kù)不堪重荷。為了提供查詢的性能，會(huì)將查詢后的數(shù)據(jù)放到內(nèi)存中進(jìn)行緩存，下次查詢時(shí)，直接從內(nèi)存緩存直接返回，提供響應(yīng)效率。比如常用的緩存方案有memcached等。  

服務(wù)器端緩存

 代理服務(wù)器緩存

代理服務(wù)器是瀏覽器和源服務(wù)器之間的中間服務(wù)器，瀏覽器先向這個(gè)中間服務(wù)器發(fā)起Web請(qǐng)求，經(jīng)過處理后（比如權(quán)限驗(yàn)證，緩存匹配等），再將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到源服務(wù)器。代理服務(wù)器緩存的運(yùn)作原理跟瀏覽器的運(yùn)作原理差不多，只是規(guī)模更大?？梢园阉斫鉃橐粋€(gè)共享緩存，不只為一個(gè)用戶服務(wù)，一般為大量用戶提供服務(wù)，因此在減少相應(yīng)時(shí)間和帶寬使用方面很有效，同一個(gè)副本會(huì)被重用多次。常見代理服務(wù)器緩存解決方案有Squid等，這里不再詳述。

 CDN緩存

CDN（Content delivery networks）緩存，也叫網(wǎng)關(guān)緩存、反向代理緩存。CDN緩存一般是由網(wǎng)站管理員自己部署，為了讓他們的網(wǎng)站更容易擴(kuò)展并獲得更好的性能。瀏覽器先向CDN網(wǎng)關(guān)發(fā)起Web請(qǐng)求，網(wǎng)關(guān)服務(wù)器后面對(duì)應(yīng)著一臺(tái)或多臺(tái)負(fù)載均衡源服務(wù)器，會(huì)根據(jù)它們的負(fù)載請(qǐng)求，動(dòng)態(tài)將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)到合適的源服務(wù)器上。雖然這種架構(gòu)負(fù)載均衡源服務(wù)器之間的緩存沒法共享，但卻擁有更好的處擴(kuò)展性。從瀏覽器角度來看，整個(gè)CDN就是一個(gè)源服務(wù)器，從這個(gè)層面來說，本文討論瀏覽器和服務(wù)器之間的緩存機(jī)制，在這種架構(gòu)下同樣適用。

瀏覽器端緩存

瀏覽器緩存根據(jù)一套與服務(wù)器約定的規(guī)則進(jìn)行工作，在同一個(gè)會(huì)話過程中會(huì)檢查一次并確定緩存的副本足夠新。如果你瀏覽過程中，比如前進(jìn)或后退，訪問到同一個(gè)圖片，這些圖片可以從瀏覽器緩存中調(diào)出而即時(shí)顯現(xiàn)。

Web應(yīng)用層緩存

應(yīng)用層緩存指的是從代碼層面上，通過代碼邏輯和緩存策略，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)，頁(yè)面，圖片等資源的緩存，可以根據(jù)實(shí)際情況選擇將數(shù)據(jù)存在文件系統(tǒng)或者內(nèi)存中，減少數(shù)據(jù)庫(kù)查詢或者讀寫瓶頸，提高響應(yīng)效率。

后續(xù)將從Web前端的角度討論瀏覽器緩存機(jī)制、前端應(yīng)用層緩存。