Service Worker 缓存和 HTTP 缓存

在 Service Worker 缓存层和 HTTP 缓存层中使用一致或不同的到期逻辑的优缺点。

Jonathan Chen

虽然 Service Worker 和 PWA 正在成为现代 Web 应用的标准，但资源缓存比以往任何时候都更加复杂。本文介绍了浏览器缓存的整体情况，包括：

• Service Worker 缓存和 HTTP 缓存的用例和区别。
• 与常规 HTTP 缓存策略相比，不同 Service Worker 缓存到期策略的优缺点。

缓存流程概览

在较高级别上，浏览器在请求资源时遵循以下缓存顺序：

1. Service Worker 缓存：Service Worker 会检查资源是否在其缓存中，并 根据其编程的缓存策略决定是否返回资源本身。请注意，这不会自动发生。您需要在 Service Worker 中创建 fetch 事件处理脚本并拦截网络请求，以便请求从 Service Worker 的缓存（而不是网络）提供。
2. HTTP 缓存（也称为浏览器缓存）：如果在 HTTP 缓存中找到资源且尚未过期，浏览器会自动使用 HTTP 缓存中的 资源。
3. 服务器端 ：如果在 Service Worker 缓存或 HTTP 缓存中未找到任何内容，浏览器会转到网络以请求资源。如果资源未缓存在 CDN 中，则请求必须一直返回到源服务器。

缓存层

Service Worker 缓存

Service Worker 会拦截网络类型的 HTTP 请求，并使用缓存策略 来确定应向浏览器返回哪些资源。Service Worker 缓存和 HTTP 缓存的总体用途相同，但 Service Worker 缓存提供了更多缓存功能，例如对缓存内容和缓存方式进行精细控制。

控制 Service Worker 缓存

Service Worker 使用 事件 监听器（通常是 fetch 事件）拦截 HTTP 请求。此 代码段演示了 Cache-First 缓存策略的逻辑。

强烈建议使用 Workbox，以避免 重复造轮子。例如，您可以使用 一行正则表达式代码注册资源网址路径。

import {registerRoute} from 'workbox-routing';

registerRoute(new RegExp('styles/.*\\.css'), callbackHandler);

Service Worker 缓存策略和用例

下表概述了常见的 Service Worker 缓存策略以及每种策略的适用场景。

Service Worker 缓存的其他优势

除了对缓存逻辑进行精细控制之外，Service Worker 缓存还提供：

• 为源站提供更多内存和存储空间 ：浏览器会按源站分配 HTTP 缓存 资源。换句话说，如果您有多个子网域，它们都共享同一个 HTTP 缓存。无法保证源站/网域的内容在 HTTP 缓存中保留很长时间。例如，用户可以通过从浏览器的设置界面手动清理来清除缓存，或触发页面上的硬重新加载。使用 Service Worker 缓存，缓存的内容更有可能保留在缓存中。如需了解详情，请参阅持久 存储。
• 在网络不稳定或离线体验方面具有更高的灵活性 ：使用 HTTP 缓存时，您只有二元选择：资源要么缓存，要么不缓存。借助 Service Worker 缓存，您可以更轻松地缓解小“故障”（使用“Stale-while-revalidate”策略），提供完整的离线体验（使用“仅限缓存”策略），甚至提供介于两者之间的体验，例如自定义界面，其中页面的部分内容来自 Service Worker 缓存，而部分内容被排除在外（使用“设置 catch 处理程序”策略，视情况而定）。

HTTP 缓存

浏览器首次加载网页和相关资源时，会将这些资源存储在其 HTTP 缓存中。HTTP 缓存通常由浏览器自动启用，除非最终用户已明确停用它。

使用 HTTP 缓存意味着依赖服务器来确定何时缓存资源以及缓存多长时间。

使用 HTTP 响应标头控制 HTTP 缓存到期时间

当服务器响应浏览器对资源的请求时，服务器会使用 HTTP 响应标头告知浏览器应缓存资源多长时间。如需了解详情，请参阅 响应标头：配置 Web 服务器。

HTTP 缓存策略和用例

HTTP 缓存比 Service Worker 缓存简单得多，因为 HTTP 缓存仅处理基于时间的 (TTL) 资源到期逻辑。如需详细了解 HTTP 缓存策略，请参阅 应使用哪些响应标头值？ 和使用 HTTP 缓存防止不必要的网络请求（摘要）。

设计缓存到期逻辑

本部分介绍了在 Service Worker 缓存层和 HTTP 缓存层中使用一致到期逻辑的优缺点，以及在这些层中使用单独到期逻辑的优缺点。

所有缓存层的一致到期逻辑

为了演示优缺点，我们将介绍 3 个场景：长期、中期和短期。

场景：长期缓存（缓存，回退到网络）

• 当缓存的资源有效（<= 30 天）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源，而无需访问网络。
• 当缓存的资源过期（> 30 天）时：Service Worker 会访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中没有资源的副本，因此它会访问服务器端以获取资源。

缺点：在这种情况下，HTTP 缓存提供的价值较小，因为当 Service Worker 中的缓存过期时，浏览器始终会将请求传递到服务器端。

场景：中期缓存 (Stale-while-revalidate)

• 当缓存的资源有效（<= 1 天）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源，并访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中有一个资源的副本，因此它会将该副本返回给 Service Worker。
• 当缓存的资源过期（> 1 天）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源，并访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中没有资源的副本，因此它会访问服务器端以提取资源。

缺点：Service Worker 需要额外的缓存失效，以替换 HTTP 缓存，从而充分利用“重新验证”步骤。

场景：短期缓存（网络回退到缓存）

• 当缓存的资源有效（<= 10 分钟）时：Service Worker 会访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中有一个资源的副本，因此它会将该副本返回给 Service Worker，而无需访问服务器端。
• 当缓存的资源过期（> 10 分钟）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源，并访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中没有资源的副本，因此它会访问服务器端以提取资源。

缺点：与中期缓存场景类似，Service Worker 需要额外的缓存失效逻辑来替换 HTTP 缓存，以便从服务器端提取最新资源。

所有场景中的 Service Worker

在所有场景中，当网络不稳定时，Service Worker 缓存仍然可以返回缓存的资源。另一方面，当网络不稳定或中断时，HTTP 缓存不可靠。

Service Worker 缓存层和 HTTP 缓存层的不同缓存到期逻辑

为了演示优缺点，我们将再次介绍长期、中期和短期场景。

场景：长期缓存（缓存，回退到网络）

• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中有效（<= 90 天）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源。
• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中过期（> 90 天）时：Service Worker 会访问网络以提取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中没有资源的副本，因此它会访问服务器端。

优缺点：

• 优点：用户可以体验即时响应，因为 Service Worker 会立即返回缓存的资源。
• 优点：Service Worker 可以更精细地控制何时使用其缓存以及何时请求新版本的资源。
• 缺点：需要明确定义 Service Worker 缓存策略。

场景：中期缓存 (Stale-while-revalidate)

• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中有效（<= 30 天）时：Service Worker 会立即返回缓存的资源。
• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中过期（> 30 天）时：Service Worker 会访问网络以获取资源。浏览器在其 HTTP 缓存中没有资源的副本，因此它会访问服务器端。

优缺点：

• 优点：用户可以体验即时响应，因为 Service Worker 会立即返回缓存的资源。
• 优点：借助“在后台”进行的重新验证，Service Worker 可以确保对给定网址的下一个 请求使用来自网络的新鲜响应。
• 缺点：需要明确定义 Service Worker 缓存策略。

场景：短期缓存（网络回退到缓存）

• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中有效（<= 1 天）时：Service Worker 会访问网络以获取资源。浏览器会从 HTTP 缓存中返回资源（如果存在）。如果网络中断，Service Worker 会从 Service Worker 缓存中返回资源
• 当缓存的资源在 Service Worker 缓存中过期（> 1 天）时：Service Worker 会访问网络以提取资源。浏览器会通过网络提取资源，因为其 HTTP 缓存中的缓存版本已过期。

优缺点：

• 优点：当网络不稳定或中断时，Service Worker 会立即返回缓存的资源。
• 缺点：Service Worker 需要额外的缓存失效来替换 HTTP 缓存并发出“网络优先”请求。

总结

鉴于缓存场景组合的复杂性，无法设计一个涵盖所有情况的规则。不过，根据前面几部分中的发现，在设计缓存策略时，可以考虑以下建议：

• Service Worker 缓存逻辑不需要与 HTTP 缓存到期逻辑保持一致。如果可能，请在 Service Worker 中使用更长的到期逻辑，以便为 Service Worker 提供更多控制权。
• HTTP 缓存仍然发挥着重要作用，但当网络不稳定或中断时，它不可靠。
• 重新检查每个资源的缓存策略，确保 Service Worker 缓存策略提供其价值，而不会与 HTTP 缓存冲突。

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