如果你去超市买过牛奶，那你就能理解服务端和客户端缓存！

如果你是一个互联网用户，那你一直受益于缓存！但是，你可能不知道它何时以何种形式发挥作用。

从开发人员的角度看，缓存是构建高性能应用和服务的必要手段。通过实现缓存，开发者能更好地处理海量请求。也许缓存优化的效果只有 1 ~ 2s 的区别，差异微乎其微。但如果你想要处理海量用户的请求，这是必要的！

我曾经做过一个网络应用程序，使我对缓存的理解更加深刻。仅通过专业术语可能很难明白缓存的含义，所以本文我将通过牛奶的生产线来帮助理解缓存的概念。在理解本文之前，你需要了解 web 服务器。不懂的童鞋可以通过链接了解。

没有缓存，互联网会是什么样？

在我们聊缓存之前，想象一下没有缓存的互联网会是什么样的？假如你生活在18或19世纪的农村，你拥有一个农场——没有冷藏技术。农场里有几头奶牛，产出的牛奶会因为变质而变得没有价值。（补充一下：有趣的是有些地方现在仍然没有冷藏技术，他们直接喝牛乳，或者伴着谷物发酵后再喝。）

你要将牛奶卖给同乡的小伙伴，会面临三个问题：

• 喝牛奶的时间非常有限。
• 如果同时有很多人都需要牛奶，由于奶牛产量有限（假设一头奶牛每天能产出一加仑牛奶），你只能让他们先回家，隔天再来。

• 通过增加奶牛来扩大生产量。因为只有同村人能购买牛奶，所以产量溢出时会造成浪费。

没有缓存，你将受限于服务的计算能力。缓存被用来加载静态资源，例如：

• 图片
• css
• 静态 HTML 文件
• JavaScript 文件

默认情况下，服务器必须为每个传入请求返回响应。但是加载页面的请求通常包含上述四种资源。当你加载大图时，服务器将不堪重负。导致用户需要等待漫长的加载时间。

理想情况下，你希望通过存储常见请求的响应来减轻服务器的压力。通过缓存，服务器不需要处理每一个新的请求就能快速响应。当然，你也可以随时购买更多的服务器去分解请求压力，但这成本非常高。

什么是服务端缓存？

回到农场场景，我们怎样才能更容易地经营好奶牛场呢？答案是拥有一家带有冷藏技术的超市！如此一来人们就不需要亲自到奶牛场去喝牛奶。你也可以将牛奶安全地存放一段时间。

超市缓解了农场压力。因为奶牛不会实时生产，超市能够解决实时的问题。你要做的就是保持奶牛每天的产量！更好的是，周围村庄的居民随时都可以在超市购买到新鲜牛奶。

就像超市一样，服务器端缓存可以处理高并发的请求，并更快速，更可靠地提供内容。上图中，有一个术语是缓存代理——一种服务器，用于存储常见的请求响应。缓存代理将拦截常见请求并快速传递响应。它可以防止这些请求对主 Web 服务器造成压力。

看了上文，你可能有一堆问题，比如：

• 什么是高并发？
• 缓存代理能响应多长时间？

回答上面问题可能需要很长的一篇文章，现在，你需要了解“新鲜度”的概念。缓存代理在不同时间缓存不同的文件，并且需要决定是否继续缓存某些文件。这些问题的答案取决于缓存策略。

这也像超市里的牛奶一样，超市经理需要在牛奶保质期过后将牛奶丢弃。缓存代理通过缓存命中率（可通过缓存服务器提供的内容的百分比）来衡量其成功率。

什么是 CDN？

到目前为止，你已经有了一家商店，相比以前这是很大的进步。但是如果你想把牛奶卖给更远的人，就需要开更多的门店。

开了更多更远的门店，你就能把牛奶分配到这些门店销售。从而满足更多人群的需求。这就类似于 CDN —— 位于世界各地的一系列服务器。

作为用户，你使用大多数网站的感觉都是非常快速的，原因之一就是使用了 CDN 来加速静态文件的加载。

如果你在英格兰尝试加载缓存在弗吉尼亚州服务器中的文件，将有一些延迟，因为原始信号只能沿着数千英里的电缆传输。本地缓存代理将会使网站加载得更快。

服务器可以将静态资源的副本发送到 CDN 网络中的每个代理服务器，并且它们可以处理本地请求，直到资源过期。一些常见的 CDN 提供商包括 Rackspace ， Akamai 和 Amazon Web Services 。

浏览器缓存

有了商店，全世界的人都可以快速地购买农场牛奶。但是购买之后他们还是要快速地喝完，因为无法储存在自己家里。怎么解决呢？非常简单，在家里放一个冰箱呗。

有了冰箱，你可以将牛奶储存在家里而不用送回超市。回到缓存方面，指的是存储静态资源的本地位置——客户端，而代理服务器位于远端位置。

值得注意的是，牛奶不会自动神奇地送到冰箱。需要你从超市购买回家，然后放入冰箱。所以首次请求还是必要的，之后就可以将其缓存在本地。

浏览器怎么知道何时从服务器请求新资源呢？解决不了这个问题，你将无法更新本地文件的版本。

就好比每瓶牛奶都有保质期，服务器在 HTTP 响应头部添加某种标识符。实际上有4个独立的 HTTP 缓存系统。上述场景就类似“保质期”的方法，要求浏览器在发送文件之前需要检查服务器。

何时开始使用缓存？

假设你正在开发一个 app。如果只有几千个用户，你不需要担心缓存问题，因为服务器消耗比较低。然而当应用扩张时，还想继续保持 app 速度和效率，那么就需要实现缓存。

例如，(Heroku)[zh.wikipedia.org/zh-sg/Herok…] 是部署 Web 应用程序的绝佳工具。但是，它要求使用单独的服务器实现缓存，例如亚马逊的 CloudFront 或 CloudFlare 。这需要更多时间来学习这些工具的使用。

在浏览器端，当你尝试使用新的静态资源重新加载页面时，会由于资源已经缓存到本地，所以页面根本不会更改。无论刷新页面多少次，都没有任何变化。

这通常是因为浏览器端的一些缓存协议。要绕过浏览器的缓存并从服务器请求新资源，你可以在 Mac 上使用 Cmd + Shift + R 或在 Window 上使用 Ctrl + Shift + R。

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