以 Okhttp3源碼為例 ------ 探索緩存機(jī)制的原理和實(shí)現(xiàn)（一）

2019-11-09 17:37:11

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供稿：網(wǎng)友

緩存機(jī)制一直以來是一個不可忽視的重要模塊，廣泛地被運(yùn)用到網(wǎng)頁端和移動端。對于服務(wù)器而言，客戶端的緩存很大程度上緩解了它的壓力，更是為用戶帶來了產(chǎn)品快速響應(yīng)的體驗(yàn)，擁有很多好處。既然是網(wǎng)絡(luò)請求，必然與HTTP協(xié)議聯(lián)系緊密，不論你是否有這之類的經(jīng)驗(yàn)，此篇將會從基礎(chǔ)開始總結(jié)，共同學(xué)習(xí)緩存機(jī)制。

一. 初識緩存機(jī)制原理

1. 為何需要緩存？

緩存減少了冗余的數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)費(fèi)用。緩存緩解了網(wǎng)絡(luò)瓶頸的問題，不需要更多的網(wǎng)絡(luò)帶寬就能更快的加載頁面。緩存降低了對原始服務(wù)器的要求，服務(wù)器可以更快的響應(yīng)。

2. 緩存的原理

這里寫圖片描述

如上圖片所示，這就是瀏覽器的緩存原理圖，以流程圖的形式描繪出了大致的緩存機(jī)制?？催^幾遍后，便以為緩存機(jī)制也不過如此，移動端的緩存更是簡單，但實(shí)際并非如此，何時(shí)采取緩存？緩存何時(shí)失效？緩存失效后的做法？等等，有許多值得思考的地方，不過有些部分瀏覽器已經(jīng)代替實(shí)現(xiàn)了，所以，先來了解瀏覽器的緩存原理：

（1）首先在有緩存的前提下，判斷緩存是否過期，因?yàn)榫彺嫦鄬Χ詴幸粋€存在的有效時(shí)間，如過期的話需要進(jìn)一步判斷是否向服務(wù)器發(fā)送請求。

（2）接著就是判斷 Etag ，它是關(guān)于緩存的一個字段，每次請求都會存在的一個標(biāo)識符，將文本哈希編碼來標(biāo)識當(dāng)前文本的狀態(tài)。首先會判斷這個Etag是否存在，如果存在便會向服務(wù)器發(fā)送請求，在請求時(shí)會攜帶參數(shù)，參數(shù)If-None-Match會將Etag標(biāo)記上一起發(fā)送給服務(wù)器。服務(wù)器再決策Etag是否過期，根據(jù)返回的響應(yīng)碼來決定從緩存讀取還是請求響應(yīng)。

（3）但是Etag 這個字段并不是必須存在的，當(dāng)它不存在時(shí)，會再次判斷 Last-Modified字段是否存在，這個字段表示響應(yīng)中資源最后一次修改的時(shí)間，說白了就是服務(wù)器最新一次修改文件的時(shí)間。如果存在的話，如同Etag一樣會向服務(wù)器發(fā)送請求，只是攜帶參數(shù)是會用If-Modified-Since去標(biāo)識Last-Modified字段，一起發(fā)送給服務(wù)。在服務(wù)器決策時(shí)，會將Last-Modified與服務(wù)器修改文件的時(shí)間進(jìn)行比較，若無變化則直接從緩存中讀取，否則請求響應(yīng)，接收新的數(shù)據(jù)。

以上內(nèi)容就是瀏覽器的緩存機(jī)制，了解下來并非簡單地判斷緩存過期后，就去訪問服務(wù)器，還要再次進(jìn)行一系列的判斷，真正確定緩存與服務(wù)器上內(nèi)容不同時(shí)，需要更新時(shí)，才是去訪問服務(wù)器請求最新數(shù)據(jù)。

這里，還需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，雖然緩存已經(jīng)過期了，但是并非緩存與服務(wù)器的內(nèi)容不同，比如服務(wù)端的數(shù)據(jù)并未做出任何更改，說明此時(shí)緩存的依舊是最新數(shù)據(jù)！所以還需要更詳細(xì)的判斷再來決定是否需要請求服務(wù)器更新數(shù)據(jù)，所以，避免了不必要的請求，這種緩存機(jī)制很大程度上減輕了服務(wù)器的壓力！

3. 緩存相關(guān)的字段

以下字段都是在HTTP協(xié)議中的重要字段。

（1）Expires：實(shí)體主體的過期時(shí)間。

此字段最初出現(xiàn)于 HTTP 1.0協(xié)議，指定緩存內(nèi)容的失效時(shí)間（如果該文本內(nèi)容支持緩存），使用的是一個絕對值。（格林威治時(shí)間GMT標(biāo)準(zhǔn)）

（2）Cache-Control：控制緩存的行為。

此字段與Expires含義相同，那為何要存在兩個含義相同的字段呢？上面有提到，Expires是一個絕對值，服務(wù)器同客戶端校驗(yàn)的時(shí)候，有可能出現(xiàn)偏差，因?yàn)榭蛻舳说臅r(shí)間可以隨意進(jìn)行修改。即我們可以人為快進(jìn)客戶端時(shí)間，則服務(wù)器收到該時(shí)間后判斷當(dāng)前緩存已失效，可實(shí)際上緩存并未失效，所以這個字段就會出現(xiàn)一些問題。在HTTP 1.1協(xié)議出現(xiàn)了Cache-Control字段，它使用的是一個相對值，指令的參數(shù)有：

no-cache :無緩存指令，即每次請求直接從服務(wù)器獲取?！盋ache-Control”： “no-cachemax-age :代表緩存的有效時(shí)間，如果緩存只是用來和服務(wù)器做驗(yàn)證，可是設(shè)置更有效的”Cache-Control”：”max-age=0”。only-if-cached :先使用用緩存的數(shù)據(jù)，如果客戶端有緩存，會立即顯示客戶端的緩存，這樣你的應(yīng)用程序可以在等待最新的數(shù)據(jù)下載的時(shí)候顯示一些東西，重定向request到本地緩存資源，添加”Cache-Control”：”only-if-cached”。max-stale :即使緩存已過期，也可先展示出來。有時(shí)候過期的response比沒有response更好，設(shè)置最長過期時(shí)間來允許過期的response響應(yīng)： int maxStale = 60 * 60 * 24 * 28; // tolerate 4-weeks stale “Cache-Control”：”max-stale=” + maxStale。

（3）Last-Modified：資源的最后修改日期時(shí)間。

響應(yīng)中資源最后一次修改的時(shí)間，用于判斷服務(wù)器和客戶端資源是否一致的重要字段。

（4）ETag：資源的匹配信息。

也是用于判斷服務(wù)器和客戶端資源是否一致的重要字段響應(yīng)中資源的校驗(yàn)值，為何會存在相同意義的字段？因?yàn)槿绻阍诜?wù)器端修改資源后，Last-Modified會改變，可是此時(shí)客戶端與服務(wù)器端資源是否一定不同呢？也許你只是多加了一個空格，此時(shí)Last-Modified的改變意味著緩存已失效，可這樣請求服務(wù)器獲取到的數(shù)據(jù)卻是相同的。所以 HTTP協(xié)議推出了ETag，它將服務(wù)器返回的 response整個編碼處理加密得到的一個值，在服務(wù)器上某個時(shí)段是唯一標(biāo)識的，將此值與客戶端緩存中的ETag進(jìn)行比較，可避免Last-Modified漏掉的問題。主旨在于比較兩者的內(nèi)容是否發(fā)生變化，而不是單純的比較時(shí)間。

（5）Date：創(chuàng)建報(bào)文的時(shí)間。

服務(wù)器創(chuàng)建報(bào)文時(shí)的時(shí)間。

（6）If-Modified-Since：比較資源的更新時(shí)間。

（判斷緩存是否失效時(shí)標(biāo)識在請求頭的標(biāo)識量）客戶端存取的該資源最后一次修改的時(shí)間，同Last-Modified。

（7）If-None-Match：比較實(shí)體標(biāo)記。

（判斷緩存是否失效時(shí)標(biāo)識在請求頭的標(biāo)識量）客戶端存取的該資源的檢驗(yàn)值，同ETag。

4. 舉例熟悉HTTP 字段

這里寫圖片描述

以上文件是騰訊網(wǎng)的一個js文件，從右側(cè)可以得知：

Cache-Control：它支持緩存，緩存時(shí)間為259200秒，也就是三天。Date：表示資源發(fā)送的時(shí)間，指的是服務(wù)器的時(shí)間，與當(dāng)時(shí)請求時(shí)間并非相同！Expires：資源過期的時(shí)間，用Date加上緩存有效時(shí)間 max-age而得。Last-Modified ：最后一次修改的時(shí)間。Etag：改js文件被編碼加密后得到的一個標(biāo)識值。

二. 了解 Okhttp3網(wǎng)絡(luò)框架緩存功能

以上講解的部分，已經(jīng)初始了緩存機(jī)制的原理，接下來先通過一個小例子來見識 Okhttp3網(wǎng)絡(luò)框架的緩存機(jī)制。

1. 例子測試緩存功能

public class CacheHttp { public static void main(String args[]) throws IOException { int maxCacheSize = 10 * 1024 * 1024; //緩存大小的限制：10M //創(chuàng)建cache 類，需要兩個參數(shù)（文件目錄，文件大小） Cache cache = new Cache(new File("/Users/gym/source"), maxCacheSize); OkHttpClient client = new OkHttpClient.Builder().cache(cache).build(); Request request = new Request.Builder().url("http://www.QQ.com/"). cacheControl(new CacheControl.Builder().maxStale(365, TimeUnit.DAYS).build()). build(); Response response = client.newCall(request).execute(); String body1 = response.body().string(); System.out.關(guān)于以上代碼需要注意的是：response請求資源后的相應(yīng)有兩個相關(guān)方法，networkResponse()和cacheResponse()。從字面意義上理解，一個是從網(wǎng)絡(luò)請求中獲取資源，另一個是從緩存中獲取資源。如果該資源是從服務(wù)器獲取的，networkResponse()返回值不會為null，即cacheResponse()返回值為null；如果是從緩存中獲取的，networkResponse()返回值為null，cacheResponse()返回值不為null。

這里寫圖片描述

以上截圖就是測試后的結(jié)果：因?yàn)轵v訊網(wǎng)是默認(rèn)有緩存的，所以我在第一次請求網(wǎng)絡(luò)時(shí)，電腦中并無緩存，資源從服務(wù)器上獲取，cacheResponse()返回值為null。第二次重復(fù)請求騰訊網(wǎng)，自然是從緩存中獲取資源。

2. 剖析緩存文件

從以上的小例子可得知Okhttp3網(wǎng)絡(luò)框架的緩存功能，再更詳細(xì)了解它的緩存，我在代碼中指定了將緩存放到文件夾中，在兩次請求網(wǎng)絡(luò)過后，文件夾多出了三個文件，如下圖所示：這里寫圖片描述

（1）7f4c79817fabaeaa0e909754cfe655e7.0 文件

這里寫圖片描述

了解了HTTP協(xié)議中的字段后，發(fā)現(xiàn)這個內(nèi)容很是熟悉，是請求騰訊網(wǎng)后返回的response的一些數(shù)據(jù)。比如說請求的url、請求方式、HTTP協(xié)議、返回碼，下面的就是騰訊網(wǎng)響應(yīng)頭的數(shù)據(jù)，不妨來看看哪些與緩存相關(guān)？

Cache-Control：騰訊網(wǎng)支持的緩存有效時(shí)間為60秒。Date：請求資源時(shí)的服務(wù)器時(shí)間（注意！該時(shí)間與客戶端的時(shí)間是不對應(yīng)的）。Expires：緩存失效時(shí)間，即Date加上緩存有效時(shí)間max-age。