在 Service Worker 缓存层和 HTTP 缓存层中使用一致或不同的过期逻辑的优缺点。
虽然 Service Worker 和 PWA 正在成为现代 Web 应用的标准，但资源缓存也变得比以往更加复杂。本文将全面介绍浏览器缓存，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 缓存过期策略的优缺点。
缓存流程概览
概括来讲，浏览器在请求资源时会遵循以下缓存顺序：
- 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，此操作不会自动执行。您需要在 Service Worker 中创建提取事件处理脚本并拦截网络请求，以便从 Service Worker 的缓存（而非网络）中传送请求。
- HTTP 缓存（也称为浏览器缓存）：如果在 HTTP 缓存中找到资源且该资源尚未过期，浏览器会自动使用 HTTP 缓存中的资源。
- 服务器端：如果在 Service Worker 缓存或 HTTP 缓存中未找到任何内容，浏览器会向网络请求资源。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 缓存具有相同的常规用途，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的精细控制。
控制 Service Worker 缓存
Service Worker 会使用事件监听器（通常是 fetch 事件）拦截 HTTP 请求。此代码段演示了缓存优先缓存策略的逻辑。
强烈建议使用 Workbox，以免重复造轮子。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 缓存策略和应用场景
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。
| 策略 | 时效性判定依据 | 用例 |
|---|---|---|
| 仅限网络 | 内容必须始终保持最新。 |
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| 网络回退到缓存 | 最好提供最新内容。不过，如果网络出现故障或不稳定，则可以提供稍微过时的内容。 |
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| Stale-while-revalidate | 可以立即提供缓存的内容，但以后应使用更新后的缓存内容。 |
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| 先缓存，后回退到网络 | 内容并非关键内容，可以从缓存中提供，以提升性能，但 Service Worker 应偶尔检查是否有更新。 |
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| 仅缓存 | 内容很少发生变化。 |
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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：
- 为您的源提供更多内存和存储空间：浏览器会按源分配 HTTP 缓存资源。换句话说，如果您有多个子网域，它们会共享同一个 HTTP 缓存。无法保证源站/网域的内容会长时间保留在 HTTP 缓存中。例如，用户可能会通过从浏览器的设置界面手动清理或在页面上触发硬重新加载来清除缓存。使用 Service Worker 缓存，缓存内容保持缓存状态的可能性要高得多。如需了解详情，请参阅永久性存储。
- 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，您只有两种选择：缓存资源或不缓存资源。借助 Service Worker 缓存，您可以更轻松地缓解轻微的“卡顿”（使用“stale-while-revalidate”策略），提供完整的离线体验（使用“仅缓存”策略），甚至介于两者之间，例如自定义界面，其中部分页面来自 Service Worker 缓存，部分页面在适当情况下被排除（使用“设置 catch 处理程序”策略）。
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，除非最终用户明确停用了该功能。
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 缓存失效
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将资源缓存多长时间。如需了解详情，请参阅响应标头：配置您的 Web 服务器。
HTTP 缓存策略和应用场景
HTTP 缓存比 Service Worker 缓存简单得多，因为 HTTP 缓存仅处理基于时间 (TTL) 的资源过期逻辑。请参阅您应该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），详细了解 HTTP 缓存策略。
设计缓存到期逻辑
本部分介绍了在 Service Worker 缓存层和 HTTP 缓存层中使用一致的过期逻辑的优缺点，以及在这些层中使用单独的过期逻辑的优缺点。
所有缓存层均采用一致的失效逻辑
为了展示优缺点，我们将探讨 3 种场景：长期、中期和短期。
| 场景 | 长期缓存 | 中期缓存 | 短期缓存 |
|---|---|---|---|
| Service Worker 缓存策略 | 缓存，回退到网络 | Stale-while-revalidate | 网络回退到缓存 |
| Service Worker 缓存 TTL | 30 天 | 1 天 | 10 分钟 |
| HTTP 缓存 max-age | 30 天 | 1 天 | 10 分钟 |
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 会通过网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中没有该资源的副本，因此它会向服务器端请求该资源。
缺点：在这种情况下，HTTP 缓存提供的价值较低，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，并前往网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中有该资源的副本，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，并前往网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中没有该资源的副本，因此它会前往服务器端提取该资源。
缺点：Service Worker 需要额外的缓存无效化机制来覆盖 HTTP 缓存，以便充分利用“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 会前往网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中已有该资源的副本，因此它会将该副本返回给 Service Worker，而无需访问服务器端。
- 当缓存资源过期（> 10 分钟）时：Service Worker 会立即返回缓存资源，并前往网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中没有该资源的副本，因此它会前往服务器端提取该资源。
缺点：与中期缓存场景类似，Service Worker 需要额外的缓存破坏逻辑来替换 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 缓存仍可返回缓存的资源。另一方面，当网络不稳定或中断时，HTTP 缓存并不可靠。
Service Worker 缓存层和 HTTP 层采用不同的缓存失效逻辑
为了展示优缺点，我们将再次探讨长期、中期和短期场景。
| 场景 | 长期缓存 | 中期缓存 | 短期缓存 |
|---|---|---|---|
| Service Worker 缓存策略 | 缓存，回退到网络 | Stale-while-revalidate | 网络回退到缓存 |
| Service Worker 缓存 TTL | 90 天 | 30 天 | 1 天 |
| HTTP 缓存 max-age | 30 天 | 1 天 | 10 分钟 |
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 Service Worker 缓存中的缓存资源过期（> 90 天）时：Service Worker 会通过网络提取资源。浏览器的 HTTP 缓存中没有该资源的副本，因此它会转到服务器端。
Pros and cons:
- 优点：用户可以获得即时响应，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 会通过网络获取资源。浏览器的 HTTP 缓存中没有该资源的副本，因此它会转到服务器端。
Pros and cons:
- 优点：用户可以获得即时响应，因为 Service Worker 会立即返回缓存的资源。
- 优点：由于重新验证是在“后台”进行的，因此 Service Worker 可以确保针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 会通过网络获取资源。如果 HTTP 缓存中存在该资源，浏览器会从 HTTP 缓存中返回该资源。如果网络中断，Service Worker 会从 Service Worker 缓存中返回资源
- 当 Service Worker 缓存中的缓存资源过期（> 1 天）时：Service Worker 会通过网络提取资源。浏览器通过网络提取资源，因为其 HTTP 缓存中的缓存版本已过期。
Pros and cons:
- 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 需要额外的缓存破坏机制来覆盖 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，无法设计一条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，您可以参考以下几点建议：
- Service Worker 缓存逻辑无需与 HTTP 缓存过期逻辑保持一致。如果可能，请在 Service Worker 中使用更长的到期逻辑，以便为 Service Worker 授予更多控制权。
- HTTP 缓存仍然发挥着重要作用，但在网络不稳定或中断时，它并不可靠。
- 重新审视每项资源的缓存策略，确保 Service Worker 缓存策略发挥其价值，同时不与 HTTP 缓存发生冲突。