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Cookie的诞生
由于HTTP协议是无状态的,而服务器端的业务必须是要有状态的。Cookie诞生的最初目的是为了存储web中的状态信息,以方便服务器端使用。比如判断用户是否是第一次访问网站。目前最新的规范是RFC 6265,它是一个由浏览器服务器共同协作实现的规范。

Cookie的处理分为:
服务器像客户端发送cookie

浏览器将cookie保存

之后每次http请求浏览器都会将cookie发送给服务器端

服务器端的发送与解析
发送cookie

服务器端像客户端发送Cookie是通过HTTP响应报文实现的,在Set-Cookie中设置需要像客户端发送的cookie,cookie格式如下:
Set-Cookie: "name=value;domain=.domain.com;path=/;expires=Sat, 11 Jun 2016 11:29:42 GMT;HttpOnly;secure"
其中name=value是必选项,其它都是可选项。Cookie的主要构成如下:
name:一个唯一确定的cookie名称。通常来讲cookie的名称是不区分大小写的。

value:存储在cookie中的字符串值。最好为cookie的name和value进行url编码

domain:cookie对于哪个域是有效的。所有向该域发送的请求中都会包含这个cookie信息。这个值可以包含子域(如:
yq.aliyun.com),也可以不包含它(如:.aliyun.com,则对于aliyun.com的所有子域都有效).

path: 表示这个cookie影响到的路径,浏览器跟会根据这项配置,像指定域中匹配的路径发送cookie。

expires:失效时间,表示cookie何时应该被删除的时间戳(也就是,何时应该停止向服务器发送这个cookie)。如果不设置这个时间戳,浏览器会在页面关闭时即将删除所有cookie;不过也可以自己设置删除时间。这个值是GMT时间格式,如果客户端和服务器端时间不一致,使用expires就会存在偏差。

max-age: 与expires作用相同,用来告诉浏览器此cookie多久过期(单位是秒),而不是一个固定的时间点。正常情况下,max-age的优先级高于expires。

HttpOnly: 告知浏览器不允许通过脚本document.cookie去更改这个值,同样这个值在document.cookie中也不可见。但在http请求张仍然会携带这个cookie。注意这个值虽然在脚本中不可获取,但仍然在浏览器安装目录中以文件形式存在。这项设置通常在服务器端设置。

secure: 安全标志,指定后,只有在使用SSL链接时候才能发送到服务器,如果是http链接则不会传递该信息。就算设置了secure 属性也并不代表他人不能看到你机器本地保存的 cookie 信息,所以不要把重要信息放cookie就对了服务器端设置
cookie示例如下:

var http = require("http");var fs = require("fs");http.createServer(function(req, res) {res.setHeader("status", "200 OK");res.setHeader("Set-Cookie", "isVisit=true;domain=.yourdomain.com;path=/;max-age=1000");res.write("Hello World");res.end();}).listen(8888);console.log("running localhost:8888")

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O6PXV8YEU5EJ0G____Q20E5
直接设置Set-Cookie过于原始,我们可以对cookie的设置过程做如下封装:

var serilize = function(name, val, options) {if (!name) {throw new Error("coolie must have name");}var enc = encodeURIComponent;var parts = [];val = (val !== null && val !== undefined) ? val.toString() : "";options = options || {};parts.push(enc(name) + "=" + enc(val));// domain中必须包含两个点号if (options.domain) {parts.push("domain=" + options.domain);}if (options.path) {parts.push("path=" + options.path);}// 如果不设置expires和max-age浏览器会在页面关闭时清空cookieif (options.expires) {parts.push("expires=" + options.expires.toGMTString());}if (options.maxAge && typeof options.maxAge === "number") {parts.push("max-age=" + options.maxAge);}if (options.httpOnly) {parts.push("HTTPOnly");}if (options.secure) {parts.push("secure");}return parts.join(";");}
需要注意的是,如果给cookie设置一个过去的时间,浏览器会立即删除该cookie;此外domain项必须有两个点,因此不能设置为localhost:
something that wasn"t made clear to me here and totally confused me for a while was that domain names must contain at least two dots (.),hence "localhost" is invalid and the browser will refuse to set the cookie!
服务器端解析cookie

cookie可以设置不同的域与路径,所以对于同一个name value,在不同域不同路径下是可以重复的,浏览器会按照与当前请求url或页面地址最佳匹配的顺序来排定先后顺序

X_W6SLE3H_AUV181U6D_Q_H

所以当前端传递到服务器端的cookie有多个重复name value时,我们只需要最匹配的那个,也就是第一个。服务器端解析代码如下:

var parse = function(cstr) {if (!cstr) {return null;}var dec = decodeURIComponent;var cookies = {};var parts = cstr.split(/s*;s*/g);parts.forEach(function(p){var pos = p.indexOf("=");// name 与value存入cookie之前,必须经过编码var name = pos > -1 ? dec(p.substr(0, pos)) : p;var val = pos > -1 ? dec(p.substr(pos + 1)) : null;//只需要拿到最匹配的那个if (!cookies.hasOwnProperty(name)) {cookies[name] = val;}/* else if (!cookies[name] instanceof Array) {cookies[name] = [cookies[name]].push(val);} else {cookies[name].push(val);}*/});return cookies;}
客户端的存取
浏览器将后台传递过来的cookie进行管理,并且允许开发者在JavaScript中使用document.cookie来存取cookie。但是这个接口使用起来非常蹩脚。它会因为使用它的方式不同而表现出不同的行为。
当用来获取属性值时,document.cookie返回当前页面可用的(根据cookie的域、路径、失效时间和安全设置)所有的字符串,字符串的格式如下:
"name1=value1;name2=value2;name3=value3";
当用来设置值的时候,document.cookie属性可设置为一个新的cookie字符串。这个字符串会被解释并添加到现有的cookie集合中。如:
document.cookie = "_fa=aaaffffasdsf;domain=.dojotoolkit.org;path=/"
设置document.cookie并不会覆盖cookie,除非设置的name value domain path都与一个已存在cookie重复。
由于cookie的读写非常不方便,我们可以自己封装一些函数来处理cookie,主要是针对cookie的添加、修改、删除。
var cookieUtils = {get: function(name){ var cookieName=encodeURIComponent(name) + "="; //只取得最匹配的name,value var cookieStart = document.cookie.indexOf(cookieName); var cookieValue = null;if (cookieStart > -1) {// 从cookieStart算起var cookieEnd = document.cookie.indexOf(";", cookieStart);//从=后面开始if (cookieEnd > -1) { cookieValue = decodeURIComponent(document.cookie.substring(cookieStart + cookieName.length, cookieEnd));} else { cookieValue = decodeURIComponent(document.cookie.substring(cookieStart + cookieName.length, document.cookie.length));} }return cookieValue;},set: function(name, val, options) {if (!name) {throw new Error("coolie must have name");}var enc = encodeURIComponent;var parts = [];val = (val !== null && val !== undefined) ? val.toString() : "";options = options || {};parts.push(enc(name) + "=" + enc(val));// domain中必须包含两个点号if (options.domain) {parts.push("domain=" + options.domain);}if (options.path) {parts.push("path=" + options.path);}// 如果不设置expires和max-age浏览器会在页面关闭时清空cookieif (options.expires) {parts.push("expires=" + options.expires.toGMTString());}if (options.maxAge && typeof options.maxAge === "number") {parts.push("max-age=" + options.maxAge);}if (options.httpOnly) {parts.push("HTTPOnly");}if (options.secure) {parts.push("secure");}document.cookie = parts.join(";");},delete: function(name, options) { options.expires = new Date(0);// 设置为过去日期 this.set(name, null, options);} }
缓存优点
通常所说的Web缓存指的是可以自动保存常见http请求副本的http设备。对于前端开发者来说,浏览器充当了重要角色。除此外常见的还有各种各样的代理服务器也可以做缓存。当Web请求到达缓存时,缓存从本地副本中提取这个副本内容而不需要经过服务器。这带来了以下优点:
缓存减少了冗余的数据传输,节省流量

缓存缓解了带宽瓶颈问题。不需要更多的带宽就能更快加载页面

缓存缓解了瞬间拥塞,降低了对原始服务器的要求。

缓存降低了距离延时, 因为从较远的地方加载页面会更慢一些。

缓存种类
缓存可以是单个用户专用的,也可以是多个用户共享的。专用缓存被称为私有缓存,共享的缓存被称为公有缓存。
私有缓存

私有缓存只针对专有用户,所以不需要很大空间,廉价。Web浏览器中有内建的私有缓存——大多数浏览器都会将常用资源缓存在你的个人电脑的磁盘和内存中。如Chrome浏览器的缓存存放位置就在:C:UsersYour_AccountAppDataLocalGoogleChromeUser DataDefault中的Cache文件夹和Media Cache文件夹。
公有缓存

公有缓存是特殊的共享代理服务器,被称为缓存代理服务器或代理缓存(反向代理的一种用途)。公有缓存会接受来自多个用户的访问,所以通过它能够更好的减少冗余流量。
下图中每个客户端都会重复的向服务器访问一个资源(此时还不在私有缓存中),这样它会多次访问服务器,增加服务器压力。而使用共享的公有缓存时,缓存只需要从服务器取一次,以后不用再经过服务器,能够显著减轻服务器压力。

I_GG_YP_TT_5CQ3LPLKDK6

事实上在实际应用中通常采用层次化的公有缓存,基本思想是在靠近客户端的地方使用小型廉价缓存,而更高层次中,则逐步采用更大、功能更强的缓存在装载多用户共享的资源。
缓存处理流程

_R_X_GAK_B3S_D_Q4HQG
而对于前端开发者来说,我们主要跟浏览器中的缓存打交道,所以上图流程简化为:

_TGWF9OK_EXO2IOB5GMR_CY

下面这张图展示了某一网站,对不同资源的请求结果,其中可以看到有的资源直接从缓存中读取,有的资源跟服务器进行了再验证,有的资源重新从服务器端获取。

_I_0_Y_VNT3_HVCOAV_20W
注意,我们讨论的所有关于缓存资源的问题,都仅仅针对GET请求。而对于POST, DELETE, PUT这类行为性操作通常不做任何缓存
新鲜度限值
HTTP通过缓存将服务器资源的副本保留一段时间,这段时间称为新鲜度限值。这在一段时间内请求相同资源不会再通过服务器。HTTP协议中Cache-Control和 Expires可以用来设置新鲜度的限值,前者是HTTP1.1中新增的响应头,后者是HTTP1.0中的响应头。二者所做的事时都是相同的,但由于Cache-Control使用的是相对时间,而Expires可能存在客户端与服务器端时间不一样的问题,所以我们更倾向于选择Cache-Control。
Cache-Control

下面我们来看看Cache-Control都可以设置哪些属性值:
max-age(单位为s)指定设置缓存最大的有效时间,定义的是时间长短。当浏览器向服务器发送请求后,在max-age这段时间里浏览器就不会再向服务器发送请求了。

<html> <head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no" /><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=EDGE" /><title>Web Cache</title><link rel="shortcut icon" href="./shortcut.png"><script></script> </head> <body class="claro"> <img src="./cache.png"> </body></html>var http = require("http");var fs = require("fs");http.createServer(function(req, res) {if (req.url === "/" || req.url === "" || req.url === "/index.html") {fs.readFile("./index.html", function(err, file) {console.log(req.url)//对主文档设置缓存,无效果res.setHeader("Cache-Control", "no-cache, max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "text/html");res.writeHead("200", "OK");res.end(file);});}if (req.url === "/cache.png") {fs.readFile("./cache.png", function(err, file) {res.setHeader("Cache-Control", "max-age=" + 5);//缓存五秒res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.writeHead("200", "Not Modified");res.end(file);});}}).listen(8888)
当在5秒内第二次访问页面时,浏览器会直接从缓存中取得资源

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public 指定响应可以在代理缓存中被缓存,于是可以被多用户共享。如果没有明确指定private,则默认为public。

private 响应只能在私有缓存中被缓存,不能放在代理缓存上。对一些用户信息敏感的资源,通常需要设置为private。

no-cache 表示必须先与服务器确认资源是否被更改过(依靠If-None-Match和Etag),然后再决定是否使用本地缓存。

如果上文中关于cache.png的处理改成下面这样,则每次访问页面,浏览器都需要先去服务器端验证资源有没有被更改。

AH_NV6A_NCY2HU_QN0J_SJ

fs.readFile("./cache.png", function(err, file) {console.log(req.headers);console.log(req.url)if (!req.headers["if-none-match"]) {res.setHeader("Cache-Control", "no-cache, max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.setHeader("Etag", "ffff");res.writeHead("200", "Not Modified");res.end(file);} else {if (req.headers["if-none-match"] === "ffff") {res.writeHead("304", "Not Modified");res.end();} else {res.setHeader("Cache-Control", "max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.setHeader("Etag", "ffff");res.writeHead("200", "Not Modified");res.end(file);}}});
no-store 绝对禁止缓存任何资源,也就是说每次用户请求资源时,都会向服务器发送一个请求,每次都会下载完整的资源。通常用于机密性资源。
关于Cache-Control的使用,见下面这张图(来自大额)

181841016351634
客户端的新鲜度限值

Cache-Control不仅仅可以在响应头中设置,还可以在请求头中设置。浏览器通过请求头中设置Cache-Control可以决定是否从缓存中读取资源。这也是为什么有时候点击浏览器刷新按钮和在地址栏回车,在NetWork模块中看到完全不同的结果

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Expires

不推荐使用Expires,它指定的是具体的过期日期而不是秒数。因为很多服务器跟客户端存在时钟不一致的情况,所以最好还是使用Cache-Control.
服务器再验证
浏览器或代理缓存中缓存的资源过期了,并不意味着它和原始服务器上的资源有实际的差异,仅仅意味着到了要进行核对的时间了。这种情况被称为服务器再验证。
如果资源发生变化,则需要取得新的资源,并在缓存中替换旧资源。

如果资源没有发生变化,缓存只需要获取新的响应头,和一个新的过期时间,对缓存中的资源过期时间进行更新即可。

HTTP1.1推荐使用的验证方式是If-None-Match/Etag,在HTTP1.0中则使用If-Modified-Since/Last-Modified。

Etag与If-None-Match

根据实体内容生成一段hash字符串,标识资源的状态,由服务端产生。浏览器会将这串字符串传回服务器,验证资源是否已经修改,如果没有修改,过程如下(图片来自浅谈Web缓存):

60HQ8__TL_6I_P_0Q15O7
__X_T_T_GHESYFLERGV52_9
上文的demo中我们见到过服务器端如何验证Etag:

FXKDYMGEYA4_M__CHTVENT2
由于Etag有服务器构造,所以在集群环境中一定要保证Etag的唯一性
If-Modified-Since与Last-Modified
这两个是HTTP1.0中用来验证资源是否过期的请求/响应头,这两个头部都是日期,验证过程与Etag类似,这里不详细介绍。使用这两个头部来验证资源是否更新时,存在以下问题:
有些文档资源周期性的被重写,但实际内容没有改变。此时文件元数据中会显示文件最近的修改日期与If-Modified-Since不相同,导致不必要的响应。
有些文档资源被修改了,但修改内容并不重要,不需要所有的缓存都更新(比如代码注释)
关于缓存的更新问题,请大家看看这里张云龙的回答,本文就不详细展开了。
本文demo代码如下:

<!DOCTYPE HTML><html> <head><meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=utf-8"><meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1.0, maximum-scale=1.0, user-scalable=no" /><meta http-equiv="X-UA-Compatible" content="IE=EDGE" /><title>Web Cache</title><link rel="shortcut icon" href="./shortcut.png"><script></script> </head> <body class="claro"> <img src="./cache.png"> </body></html>var http = require("http");var fs = require("fs");http.createServer(function(req, res) {if (req.url === "/" || req.url === "" || req.url === "/index.html") {fs.readFile("./index.html", function(err, file) {console.log(req.url)//对主文档设置缓存,无效果res.setHeader("Cache-Control", "no-cache, max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "text/html");res.writeHead("200", "OK");res.end(file);});}if (req.url === "/shortcut.png") {fs.readFile("./shortcut.png", function(err, file) {console.log(req.url)res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.writeHead("200", "OK");res.end(file);})}if (req.url === "/cache.png") {fs.readFile("./cache.png", function(err, file) {console.log(req.headers);console.log(req.url)if (!req.headers["if-none-match"]) {res.setHeader("Cache-Control", "max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.setHeader("Etag", "ffff");res.writeHead("200", "Not Modified");res.end(file);} else {if (req.headers["if-none-match"] === "ffff") {res.writeHead("304", "Not Modified");res.end();} else {res.setHeader("Cache-Control", "max-age=" + 5);res.setHeader("Content-Type", "images/png");res.setHeader("Etag", "ffff");res.writeHead("200", "Not Modified");res.end(file);}}});}}).listen(8888)
好了,本文关于cookie的介绍到此结束了,希望大家能够喜欢。