NSURLCache 缓存机制浅谈

APP 中有很多从服务器获取数据、资源的需求，为了节省流量、加快访问速度、离线使用等需求，就会使用到网络缓存。HTTP协议对于缓存设计了很多机制，感兴趣的同学可以看看《RFC2616-section13-Caching in HTTP》。

iOS 中常见缓存机制

在iOS中，如果没有特殊需求，使用系统的缓存机制就可以满足。如：max-age、Last-Modified、ETag、Expires等机制系统都实现了的，不需要自己再去搞一套。只需要将 NSURLRequest 的 cachePolicy 设置为 NSURLRequestUseProtocolCachePolicy 。

NSURLRequest *request = [[NSURLRequest alloc] init];
request.cachePolicy = NSURLRequestUseProtocolCachePolicy;

这里简单说下常见的几种机制，首先来看一个GET请求的响应报文，里面包含了几种常见的缓存标识。

HTTP/1.1 200 
Cache-Control   max-age=86400, private
Last-Modified   Tue, 16 Apr 2019 06:07:39 GMT
ETag    W/"28111-1554979928000"
Expires Wed, 17 Apr 2019 06:07:39 GMT
Date    Tue, 16 Apr 2019 06:07:39 GMT
Transfer-Encoding   chunked
Connection  keep-alive

max-age

max-age 是 cache-control 下的一个指令，表示 Response 的最大 Age。例如：

Cache-Control max-age=86400, private

含义为：该 Response 的有效期为1天，在一天以内，同样的 URL 将不会再次请求，直接使用缓存。

Expires

Expires 告诉客户端 Response 的过期时间。例如：

Expires Wed, 17 Apr 2019 06:07:39 GMT

含义为：该 Response 在 Wed, 17 Apr 2019 06:07:39 GMT 时过期，在这之前，同样的 URL 将不会再次请求，直接使用缓存。
需要注意的是，max-age 的优先级大于 expires。

Last-Modified

Last-Modified 指明资源的最终修改时间，客户端在请求的时候，将这个值带在 If-Modified-Since 中。例如：

If-Modified-Since Thu, 11 Apr 2019 10:52:08 GMT

服务器会根据客户端传递的时间判断资源是否有更新，如果没有更新，服务器返回304，客户端直接使用缓存，如果有更新，服务器返回200和最新的资源。

Etag

Etag 类似于资源的唯一hash值，资源发生变化，这个值就发生变更，客户端在请求资源时，会将 Etag 放在 If-None-Match 中，例如：

If-None-Match W/"28111-1554979928000"

服务端根据客户端传递的 Etag 判断资源是否有更新，如果没有更新，服务器返回304，客户端直接使用缓存，如果有更新，服务器返回200和最新的资源。

启发式缓存（heuristic expiration）

在测试缓存机制时，发现了一种特殊情况，返回报文里没有 max-age 和 Expires，再次请求相同URL时却直接使用的缓存，没有重新发请求，请求报文如下：

HTTP/1.1 200 
Accept-Ranges   bytes
ETag    W/"28111-1554979928000"
Last-Modified   Thu, 11 Apr 2019 10:52:08 GMT
Date    Tue, 16 Apr 2019 07:23:21 GMT
Content-Type    image/jpeg
Content-Length  28111
Connection  keep-alive

让人摸不着头脑，在查询资料后发现一篇文章，提到了这个现象，Caching and NSURLConnection。

在文章的指引下，仔细研究了下RFC2616-section13-Caching in HTTP，发现了答案。

RFC的原文如下：

If none of Expires, Cache-Control: max-age, or Cache-Control: s- maxage (see section 14.9.3) appears in the response, and the response does not include other restrictions on caching, the cache MAY compute a freshness lifetime using a heuristic. The cache MUST attach Warning 113 to any response whose age is more than 24 hours if such warning has not already been added.
Also, if the response does have a Last-Modified time, the heuristic expiration value SHOULD be no more than some fraction of the interval since that time. A typical setting of this fraction might be 10%.

这是一种叫启发式缓存（heuristic expiration）的策略，在 response 中如果没有 Expires、max-age、s-maxage，来明确指定资源的过期时间，NSURLCache 会根据 Last-Modified 来计算一个过期时间。

根据实验结果，在iOS中计算公式是这样的：lifetime = (Last-Modified - Now) * 10%

参考文章

1、Caching and NSURLConnection
2、RFC2616-section13-Caching in HTTP
3、NSURLCache-NSHipster
4、iOS网络缓存扫盲篇 - 使用两行代码就能完成80%的缓存需求