1. 浏览器渲染机制

浏览器采用流式布局模型（Flow Based Layout）
浏览器会把HTML解析成DOM，把CSS解析成CSSOM，DOM和CSSOM合并就产生了渲染树（Render Tree）。
有了RenderTree，我们就知道了所有节点的样式，然后计算他们在页面上的大小和位置，最后把节点绘制到页面上。
由于浏览器使用流式布局，对Render Tree的计算通常只需要遍历一次就可以完成，但table及其内部元素除外，他们可能需要多次计算，通常要花3倍于同等元素的时间，这也是为什么要避免使用table布局的原因之一。

2. 重绘

由于节点的几何属性发生改变或者由于样式发生改变而不会影响布局的，称为重绘，例如outline, visibility, color、background-color等，重绘的代价，因为浏览器必须验证DOM树上其他节点元素的可见性。

3. 回流

回流是布局或者几何属性需要改变就称为回流。回流是影响浏览器性能的关键因素，因为其变化涉及到部分页面（或是整个页面）的布局更新。一个元素的回流可能会导致了其所有子元素以及DOM中紧随其后的节点、祖先节点元素的随后的回流。

<body>
<div class="error">
    <h4>我的组件</h4>
    <p><strong>错误：</strong>错误的描述…</p>
    <h5>错误纠正</h5>
    <ol>
        <li>第一步</li>
        <li>第二步</li>
    </ol>
</div>
</body>

在上面的HTML片段中，对该段落(标签)回流将会引发强烈的回流，因为它是一个子节点。这也导致了祖先的回流（`div.error`和`body` – 视浏览器而定）。此外，和``也会有简单的回流，因为其在DOM中在回流元素之后。大部分的回流将导致页面的重新渲染。

回流必定会发生重绘，重绘不一定会引发回流。

4. 浏览器优化

现代浏览器大多都是通过队列机制来批量更新布局，浏览器会把修改操作放在队列中，至少一个浏览器刷新（即16.6ms）才会清空队列，但当你获取布局信息的时候，队列中可能有会影响这些属性或方法返回值的操作，即使没有，浏览器也会强制清空队列，触发回流与重绘来确保返回正确的值。

主要包括以下属性或方法：

offsetTop、offsetLeft、offsetWidth、offsetHeight
scrollTop、scrollLeft、scrollWidth、scrollHeight
clientTop、clientLeft、clientWidth、clientHeight
width、height
getComputedStyle()
getBoundingClientRect()

所以，我们应该避免频繁的使用上述的属性，他们都会强制渲染刷新队列。

5. 减少重绘与回流

CSS
- 使用 transform 替代 top
- 使用 visibility 替换 display: none ，因为前者只会引起重绘，后者会引发回流（改变了布局
- 避免使用table布局，可能很小的一个小改动会造成整个 table 的重新布局。
- 尽可能在DOM树的最末端改变class，回流是不可避免的，但可以减少其影响。尽可能在DOM树的最末端改变class，可以限制了回流的范围，使其影响尽可能少的节点。
- 避免设置多层内联样式，CSS 选择符从右往左匹配查找，避免节点层级过多。
```
<div>
  <a> <span></span> </a>
</div>
<style>
  span {
    color: red;
  }
  div > a > span {
    color: red;
  }
</style>
```
  对于第一种设置样式的方式来说，浏览器只需要找到页面中所有的 span 标签然后设置颜色，但是对于第二种设置样式的方式来说，浏览器首先需要找到所有的 span 标签，然后找到 span 标签上的 a 标签，最后再去找到 div 标签，然后给符合这种条件的 span 标签设置颜色，这样的递归过程就很复杂。所以我们应该尽可能的避免写过于具体的 CSS 选择器，然后对于 HTML 来说也尽量少的添加无意义标签，保证层级扁平。
- 将动画效果应用到position属性为absolute或fixed的元素上，避免影响其他元素的布局，这样只是一个重绘，而不是回流，同时，控制动画速度可以选择 requestAnimationFrame，详见探讨 requestAnimationFrame。
- 避免使用CSS表达式，可能会引发回流。
- 将频繁重绘或者回流的节点设置为图层，图层能够阻止该节点的渲染行为影响别的节点，例如will-change、video、iframe等标签，浏览器会自动将该节点变为图层。
- CSS3 硬件加速（GPU加速），使用css3硬件加速，可以让transform、opacity、filters这些动画不会引起回流重绘。但是对于动画的其它属性，比如background-color这些，还是会引起回流重绘的，不过它还是可以提升这些动画的性能。
JavaScript
- 避免频繁操作样式，最好一次性重写style属性，或者将样式列表定义为class并一次性更改class属性。
- 避免频繁操作DOM，创建一个documentFragment，在它上面应用所有DOM操作，最后再把它添加到文档中。
- 避免频繁读取会引发回流/重绘的属性，如果确实需要多次使用，就用一个变量缓存起来。
- 对具有复杂动画的元素使用绝对定位，使它脱离文档流，否则会引起父元素及后续元素频繁回流。

浏览器与Node的事件循环有何区别?

(Event Loop)

浏览器

关于微任务和宏任务在浏览器的执行顺序是这样的：

执行一只task（宏任务）
执行完micro-task队列（微任务）

如此循环往复下去

浏览器的task（宏任务）执行顺序在 html#event-loops 里面有讲就不翻译了常见的 task（宏任务）比如：setTimeout、setInterval、script（整体代码）、 I/O 操作、UI 渲染等。常见的 micro-task 比如: new Promise().then(回调)、MutationObserver(html5新特性) 等。

Node

Node的事件循环是libuv实现的，引用一张官网的图：

大体的task（宏任务）执行顺序是这样的：

timers定时器：本阶段执行已经安排的 setTimeout() 和 setInterval() 的回调函数。
pending callbacks待定回调：执行延迟到下一个循环迭代的 I/O 回调。
idle, prepare：仅系统内部使用。
poll 轮询：检索新的 I/O 事件;执行与 I/O 相关的回调（几乎所有情况下，除了关闭的回调函数，它们由计时器和 setImmediate() 排定的之外），其余情况 node 将在此处阻塞。
check 检测：setImmediate() 回调函数在这里执行。
close callbacks 关闭的回调函数：一些准备关闭的回调函数，如：socket.on('close', ...)。

微任务和宏任务在Node的执行顺序

Node 10以前：

执行完一个阶段的所有任务
执行完nextTick队列里面的内容
然后执行完微任务队列的内容

Node 11以后：和浏览器的行为统一了，都是每执行一个宏任务就执行完微任务队列。

一、线程与进程

1.概念

我们经常说JS 是单线程执行的，指的是一个进程里只有一个主线程，那到底什么是线程？什么是进程？

官方的说法是：进程是 CPU资源分配的最小单位；线程是 CPU调度的最小单位。这两句话并不好理解，我们先来看张图：

进程好比图中的工厂，有单独的专属自己的工厂资源。
线程好比图中的工人，多个工人在一个工厂中协作工作，工厂与工人是 1:n的关系。也就是说一个进程由一个或多个线程组成，线程是一个进程中代码的不同执行路线；
工厂的空间是工人们共享的，这象征一个进程的内存空间是共享的，每个线程都可用这些共享内存。
多个工厂之间独立存在。

2.多进程与多线程

多进程：在同一个时间里，同一个计算机系统中如果允许两个或两个以上的进程处于运行状态。多进程带来的好处是明显的，比如你可以听歌的同时，打开编辑器敲代码，编辑器和听歌软件的进程之间丝毫不会相互干扰。
多线程：程序中包含多个执行流，即在一个程序中可以同时运行多个不同的线程来执行不同的任务，也就是说允许单个程序创建多个并行执行的线程来完成各自的任务。

以Chrome浏览器中为例，当你打开一个 Tab 页时，其实就是创建了一个进程，一个进程中可以有多个线程（下文会详细介绍），比如渲染线程、JS 引擎线程、HTTP 请求线程等等。当你发起一个请求时，其实就是创建了一个线程，当请求结束后，该线程可能就会被销毁。

二、浏览器内核

简单来说浏览器内核是通过取得页面内容、整理信息（应用CSS）、计算和组合最终输出可视化的图像结果，通常也被称为渲染引擎。

浏览器内核是多线程，在内核控制下各线程相互配合以保持同步，一个浏览器通常由以下常驻线程组成：

GUI 渲染线程
JavaScript引擎线程
定时触发器线程
事件触发线程
异步http请求线程

1.GUI渲染线程

主要负责页面的渲染，解析HTML、CSS，构建DOM树，布局和绘制等。
当界面需要重绘或者由于某种操作引发回流时，将执行该线程。
该线程与JS引擎线程互斥，当执行JS引擎线程时，GUI渲染会被挂起，当任务队列空闲时，主线程才会去执行GUI渲染。

2.JS引擎线程

该线程当然是主要负责处理 JavaScript脚本，执行代码。
也是主要负责执行准备好待执行的事件，即定时器计数结束，或者异步请求成功并正确返回时，将依次进入任务队列，等待 JS引擎线程的执行。
当然，该线程与 GUI渲染线程互斥，当 JS引擎线程执行 JavaScript脚本时间过长，将导致页面渲染的阻塞。

3.定时器触发线程

负责执行异步定时器一类的函数的线程，如： setTimeout，setInterval。
主线程依次执行代码时，遇到定时器，会将定时器交给该线程处理，当计数完毕后，事件触发线程会将计数完毕后的事件加入到任务队列的尾部，等待JS引擎线程执行。

4.事件触发线程

主要负责将准备好的事件交给 JS引擎线程执行。

比如 setTimeout定时器计数结束， ajax等异步请求成功并触发回调函数，或者用户触发点击事件时，该线程会将整装待发的事件依次加入到任务队列的队尾，等待 JS引擎线程的执行。

5.异步http请求线程

负责执行异步请求一类的函数的线程，如： Promise，axios，ajax等。
主线程依次执行代码时，遇到异步请求，会将函数交给该线程处理，当监听到状态码变更，如果有回调函数，事件触发线程会将回调函数加入到任务队列的尾部，等待JS引擎线程执行。

三、浏览器中的 Event Loop

1.Micro-Task 与 Macro-Task

浏览器端事件循环中的异步队列有两种：macro（宏任务）队列和 micro（微任务）队列。

常见的 macro-task 比如：setTimeout、setInterval、script（整体代码）、 I/O 操作、UI 渲染等。
常见的 micro-task 比如: new Promise().then(回调)、MutationObserver(html5新特性) 等。

2.Event Loop 过程解析

一个完整的 Event Loop 过程，可以概括为以下阶段：

一开始执行栈空,我们可以把执行栈认为是一个存储函数调用的栈结构，遵循先进后出的原则。micro 队列空，macro 队列里有且只有一个 script 脚本（整体代码）。
全局上下文（script 标签）被推入执行栈，同步代码执行。在执行的过程中，会判断是同步任务还是异步任务，通过对一些接口的调用，可以产生新的 macro-task 与 micro-task，它们会分别被推入各自的任务队列里。同步代码执行完了，script 脚本会被移出 macro 队列，这个过程本质上是队列的 macro-task 的执行和出队的过程。
上一步我们出队的是一个 macro-task，这一步我们处理的是 micro-task。但需要注意的是：当 macro-task 出队时，任务是一个一个执行的；而 micro-task 出队时，任务是一队一队执行的。因此，我们处理 micro 队列这一步，会逐个执行队列中的任务并把它出队，直到队列被清空。
执行渲染操作，更新界面
检查是否存在 Web worker 任务，如果有，则对其进行处理
上述过程循环往复，直到两个队列都清空

我们总结一下，每一次循环都是一个这样的过程：

当某个宏任务执行完后,会查看是否有微任务队列。如果有，先执行微任务队列中的所有任务，如果没有，会读取宏任务队列中排在最前的任务，执行宏任务的过程中，遇到微任务，依次加入微任务队列。栈空后，再次读取微任务队列里的任务，依次类推。

接下来我们看道例子来介绍上面流程：

Promise.resolve().then(()=>{
  console.log('Promise1')  
  setTimeout(()=>{
    console.log('setTimeout2')
  },0)
})
setTimeout(()=>{
  console.log('setTimeout1')
  Promise.resolve().then(()=>{
    console.log('Promise2')    
  })
},0)
复制代码

最后输出结果是Promise1，setTimeout1，Promise2，setTimeout2

一开始执行栈的同步任务（这属于宏任务）执行完毕，会去查看是否有微任务队列，上题中存在(有且只有一个)，然后执行微任务队列中的所有任务输出Promise1，同时会生成一个宏任务 setTimeout2
然后去查看宏任务队列，宏任务 setTimeout1 在 setTimeout2 之前，先执行宏任务 setTimeout1，输出 setTimeout1
在执行宏任务setTimeout1时会生成微任务Promise2 ，放入微任务队列中，接着先去清空微任务队列中的所有任务，输出 Promise2
清空完微任务队列中的所有任务后，就又会去宏任务队列取一个，这回执行的是 setTimeout2

四、Node 中的 Event Loop

1.Node简介

Node 中的 Event Loop 和浏览器中的是完全不相同的东西。Node.js采用V8作为js的解析引擎，而I/O处理方面使用了自己设计的libuv，libuv是一个基于事件驱动的跨平台抽象层，封装了不同操作系统一些底层特性，对外提供统一的API，事件循环机制也是它里面的实现（下文会详细介绍）。

Node.js的运行机制如下:

V8引擎解析JavaScript脚本。
解析后的代码，调用Node API。
libuv库负责Node API的执行。它将不同的任务分配给不同的线程，形成一个Event Loop（事件循环），以异步的方式将任务的执行结果返回给V8引擎。
V8引擎再将结果返回给用户。

2.六个阶段

其中libuv引擎中的事件循环分为 6 个阶段，它们会按照顺序反复运行。每当进入某一个阶段的时候，都会从对应的回调队列中取出函数去执行。当队列为空或者执行的回调函数数量到达系统设定的阈值，就会进入下一阶段。

从上图中，大致看出node中的事件循环的顺序：

外部输入数据-->轮询阶段(poll)-->检查阶段(check)-->关闭事件回调阶段(close callback)-->定时器检测阶段(timer)-->I/O事件回调阶段(I/O callbacks)-->闲置阶段(idle, prepare)-->轮询阶段（按照该顺序反复运行）...

timers 阶段：这个阶段执行timer（setTimeout、setInterval）的回调
I/O callbacks 阶段：处理一些上一轮循环中的少数未执行的 I/O 回调
idle, prepare 阶段：仅node内部使用
poll 阶段：获取新的I/O事件, 适当的条件下node将阻塞在这里
check 阶段：执行 setImmediate() 的回调
close callbacks 阶段：执行 socket 的 close 事件回调

注意：上面六个阶段都不包括 process.nextTick()(下文会介绍)

接下去我们详细介绍timers、poll、check这3个阶段，因为日常开发中的绝大部分异步任务都是在这3个阶段处理的。

(1) timer

timers 阶段会执行 setTimeout 和 setInterval 回调，并且是由 poll 阶段控制的。同样，在 Node 中定时器指定的时间也不是准确时间，只能是尽快执行。

(2) poll

poll 是一个至关重要的阶段，这一阶段中，系统会做两件事情

1.回到 timer 阶段执行回调

2.执行 I/O 回调

并且在进入该阶段时如果没有设定了 timer 的话，会发生以下两件事情

如果 poll 队列不为空，会遍历回调队列并同步执行，直到队列为空或者达到系统限制
如果 poll 队列为空时，会有两件事发生
- 如果有 setImmediate 回调需要执行，poll 阶段会停止并且进入到 check 阶段执行回调
- 如果没有 setImmediate 回调需要执行，会等待回调被加入到队列中并立即执行回调，这里同样会有个超时时间设置防止一直等待下去

当然设定了 timer 的话且 poll 队列为空，则会判断是否有 timer 超时，如果有的话会回到 timer 阶段执行回调。

(3) check阶段

setImmediate()的回调会被加入check队列中，从event loop的阶段图可以知道，check阶段的执行顺序在poll阶段之后。我们先来看个例子:

console.log('start')
setTimeout(() => {
  console.log('timer1')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise1')
  })
}, 0)
setTimeout(() => {
  console.log('timer2')
  Promise.resolve().then(function() {
    console.log('promise2')
  })
}, 0)
Promise.resolve().then(function() {
  console.log('promise3')
})
console.log('end')
//start=>end=>promise3=>timer1=>timer2=>promise1=>promise2
复制代码

一开始执行栈的同步任务（这属于宏任务）执行完毕后（依次打印出start end，并将2个timer依次放入timer队列）,会先去执行微任务（这点跟浏览器端的一样），所以打印出promise3
然后进入timers阶段，执行timer1的回调函数，打印timer1，并将promise.then回调放入microtask队列，同样的步骤执行timer2，打印timer2；这点跟浏览器端相差比较大，timers阶段有几个setTimeout/setInterval都会依次执行，并不像浏览器端，每执行一个宏任务后就去执行一个微任务（关于Node与浏览器的 Event Loop 差异，下文还会详细介绍）。

3.Micro-Task 与 Macro-Task

Node端事件循环中的异步队列也是这两种：macro（宏任务）队列和 micro（微任务）队列。

常见的 macro-task 比如：setTimeout、setInterval、 setImmediate、script（整体代码）、 I/O 操作等。
常见的 micro-task 比如: process.nextTick、new Promise().then(回调)等。

4.注意点

(1) setTimeout 和 setImmediate

二者非常相似，区别主要在于调用时机不同。

setImmediate 设计在poll阶段完成时执行，即check阶段；
setTimeout 设计在poll阶段为空闲时，且设定时间到达后执行，但它在timer阶段执行

setTimeout(function timeout () {
  console.log('timeout');
},0);
setImmediate(function immediate () {
  console.log('immediate');
});
复制代码

对于以上代码来说，setTimeout 可能执行在前，也可能执行在后。
首先 setTimeout(fn, 0) === setTimeout(fn, 1)，这是由源码决定的进入事件循环也是需要成本的，如果在准备时候花费了大于 1ms 的时间，那么在 timer 阶段就会直接执行 setTimeout 回调
如果准备时间花费小于 1ms，那么就是 setImmediate 回调先执行了

但当二者在异步i/o callback内部调用时，总是先执行setImmediate，再执行setTimeout

const fs = require('fs')
fs.readFile(__filename, () => {
    setTimeout(() => {
        console.log('timeout');
    }, 0)
    setImmediate(() => {
        console.log('immediate')
    })
})
// immediate
// timeout
复制代码

在上述代码中，setImmediate 永远先执行。因为两个代码写在 IO 回调中，IO 回调是在 poll 阶段执行，当回调执行完毕后队列为空，发现存在 setImmediate 回调，所以就直接跳转到 check 阶段去执行回调了。

(2) process.nextTick

这个函数其实是独立于 Event Loop 之外的，它有一个自己的队列，当每个阶段完成后，如果存在 nextTick 队列，就会清空队列中的所有回调函数，并且优先于其他 microtask 执行。

setTimeout(() => {
 console.log('timer1')
 Promise.resolve().then(function() {
   console.log('promise1')
 })
}, 0)
process.nextTick(() => {
 console.log('nextTick')
 process.nextTick(() => {
   console.log('nextTick')
   process.nextTick(() => {
     console.log('nextTick')
     process.nextTick(() => {
       console.log('nextTick')
     })
   })
 })
})
// nextTick=>nextTick=>nextTick=>nextTick=>timer1=>promise1
复制代码

五、Node与浏览器的 Event Loop 差异

浏览器环境下，microtask的任务队列是每个macrotask执行完之后执行。而在Node.js中，microtask会在事件循环的各个阶段之间执行，也就是一个阶段执行完毕，就会去执行microtask队列的任务。

接下我们通过一个例子来说明两者区别：

setTimeout(()=>{
    console.log('timer1')
    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise1')
    })
}, 0)
setTimeout(()=>{
    console.log('timer2')
    Promise.resolve().then(function() {
        console.log('promise2')
    })
}, 0)
复制代码

浏览器端运行结果：timer1=>promise1=>timer2=>promise2

浏览器端的处理过程如下：

Node端运行结果分两种情况：

如果是node11版本一旦执行一个阶段里的一个宏任务(setTimeout,setInterval和setImmediate)就立刻执行微任务队列，这就跟浏览器端运行一致，最后的结果为timer1=>promise1=>timer2=>promise2
如果是node10及其之前版本：要看第一个定时器执行完，第二个定时器是否在完成队列中。
- 如果是第二个定时器还未在完成队列中，最后的结果为timer1=>promise1=>timer2=>promise2
- 如果是第二个定时器已经在完成队列中，则最后的结果为timer1=>timer2=>promise1=>promise2(下文过程解释基于这种情况下)

1.全局脚本（main()）执行，将2个timer依次放入timer队列，main()执行完毕，调用栈空闲，任务队列开始执行；

2.首先进入timers阶段，执行timer1的回调函数，打印timer1，并将promise1.then回调放入microtask队列，同样的步骤执行timer2，打印timer2；

3.至此，timer阶段执行结束，event loop进入下一个阶段之前，执行microtask队列的所有任务，依次打印promise1、promise2

Node端的处理过程如下：

六、总结

浏览器和Node 环境下，microtask 任务队列的执行时机不同

Node端，microtask 在事件循环的各个阶段之间执行
浏览器端，microtask 在事件循环的 macrotask 执行完之后执行

搞懂前端缓存

总的来说：

如果开启了Service Worker首先会从Service Worker中拿
如果新开一个以前打开过的页面缓存会从Disk Cache中拿（前提是命中强缓存）
刷新当前页面时浏览器会根据当前运行环境内存来决定是从 Memory Cache 还是从Disk Cache中拿(可以看到下图最后几个文件有时候是从 Memory Cache中拿有时候是从Disk Cache中拿)

注意：以上回答全部基于chrome浏览器

搞懂前端缓存

前端缓存/后端缓存

扯了些没用的，我们先进入定义环节：什么是前端缓存？与之相对的什么又是后端缓存？

基本的网络请求就是三个步骤：请求，处理，响应。

后端缓存主要集中于“处理”步骤，通过保留数据库连接，存储处理结果等方式缩短处理时间，尽快进入“响应”步骤。当然这不在本文的讨论范围之内。

而前端缓存则可以在剩下的两步：“请求”和“响应”中进行。在“请求”步骤中，浏览器也可以通过存储结果的方式直接使用资源，直接省去了发送请求；而“响应”步骤需要浏览器和服务器共同配合，通过减少响应内容来缩短传输时间。这些都会在下面进行讨论。

本文主要包含

按缓存位置分类 (memory cache, disk cache, Service Worker 等)
按失效策略分类 (Cache-Control, ETag 等)
帮助理解原理的一些案例
缓存的应用模式

按缓存位置分类

我看过的大部分讨论缓存的文章会直接从 HTTP 协议头中的缓存字段开始，例如 Cache-Control, ETag, max-age 等。但偶尔也会听到别人讨论 memory cache, disk cache 等。那这两种分类体系究竟有何关联？是否有交叉？(我个人认为这是本文的最大价值所在，因为在写之前我自己也是被两种分类体系搞的一团糟)

实际上，HTTP 协议头的那些字段，都属于 disk cache 的范畴，是几个缓存位置的其中之一。因此本着从全局到局部的原则，我们应当先从缓存位置开始讨论。等讲到 disk cache 时，才会详细讲述这些协议头的字段及其作用。

我们可以在 Chrome 的开发者工具中，Network -> Size 一列看到一个请求最终的处理方式：如果是大小 (多少 K，多少 M 等) 就表示是网络请求，否则会列出 from memory cache, from disk cache 和 from ServiceWorker。

它们的优先级是：(由上到下寻找，找到即返回；找不到则继续)

Service Worker
Memory Cache
Disk Cache
网络请求

memory cache

memory cache 是内存中的缓存，(与之相对 disk cache 就是硬盘上的缓存)。按照操作系统的常理：先读内存，再读硬盘。disk cache 将在后面介绍 (因为它的优先级更低一些)，这里先讨论 memory cache。

几乎所有的网络请求资源都会被浏览器自动加入到 memory cache 中。但是也正因为数量很大但是浏览器占用的内存不能无限扩大这样两个因素，memory cache 注定只能是个“短期存储”。常规情况下，浏览器的 TAB 关闭后该次浏览的 memory cache 便告失效 (为了给其他 TAB 腾出位置)。而如果极端情况下 (例如一个页面的缓存就占用了超级多的内存)，那可能在 TAB 没关闭之前，排在前面的缓存就已经失效了。

刚才提过，几乎所有的请求资源 都能进入 memory cache，这里细分一下主要有两块：

preloader。如果你对这个机制不太了解，这里做一个简单的介绍，详情可以参阅这篇文章。

熟悉浏览器处理流程的同学们应该了解，在浏览器打开网页的过程中，会先请求 HTML 然后解析。之后如果浏览器发现了 js, css 等需要解析和执行的资源时，它会使用 CPU 资源对它们进行解析和执行。在古老的年代(大约 2007 年以前)，“请求 js/css - 解析执行 - 请求下一个 js/css - 解析执行下一个 js/css” 这样的“串行”操作模式在每次打开页面之前进行着。很明显在解析执行的时候，网络请求是空闲的，这就有了发挥的空间：我们能不能一边解析执行 js/css，一边去请求下一个(或下一批)资源呢？

这就是 preloader 要做的事情。不过 preloader 没有一个官方标准，所以每个浏览器的处理都略有区别。例如有些浏览器还会下载 css 中的 @import 内容 poster等。

而这些被 preloader 请求够来的资源就会被放入 memory cache 中，供之后的解析执行操作使用。
preload (虽然看上去和刚才的 preloader 就差了俩字母)。实际上这个大家应该更加熟悉一些。这些显式指定的预加载资源，也会被放入 memory cache 中。

memory cache 机制保证了一个页面中如果有两个相同的请求 (例如两个 src 相同的，两个 `href` 相同的)都实际只会被请求最多一次，避免浪费。

不过在匹配缓存时，除了匹配完全相同的 URL 之外，还会比对他们的类型，CORS 中的域名规则等。因此一个作为脚本 (script) 类型被缓存的资源是不能用在图片 (image) 类型的请求中的，即便他们 src 相等。

在从 memory cache 获取缓存内容时，浏览器会忽视例如 max-age=0, no-cache 等头部配置。例如页面上存在几个相同 src 的图片，即便它们可能被设置为不缓存，但依然会从 memory cache 中读取。这是因为 memory cache 只是短期使用，大部分情况生命周期只有一次浏览而已。而 max-age=0 在语义上普遍被解读为“不要在下次浏览时使用”，所以和 memory cache 并不冲突。

但如果站长是真心不想让一个资源进入缓存，就连短期也不行，那就需要使用 no-store。存在这个头部配置的话，即便是 memory cache 也不会存储，自然也不会从中读取了。(后面的第二个示例有关于这点的体现)

disk cache

disk cache 也叫 HTTP cache，顾名思义是存储在硬盘上的缓存，因此它是持久存储的，是实际存在于文件系统中的。而且它允许相同的资源在跨会话，甚至跨站点的情况下使用，例如两个站点都使用了同一张图片。

disk cache 会严格根据 HTTP 头信息中的各类字段来判定哪些资源可以缓存，哪些资源不可以缓存；哪些资源是仍然可用的，哪些资源是过时需要重新请求的。当命中缓存之后，浏览器会从硬盘中读取资源，虽然比起从内存中读取慢了一些，但比起网络请求还是快了不少的。绝大部分的缓存都来自 disk cache。

关于 HTTP 的协议头中的缓存字段，我们会在稍后进行详细讨论。

凡是持久性存储都会面临容量增长的问题，disk cache 也不例外。在浏览器自动清理时，会有神秘的算法去把“最老的”或者“最可能过时的”资源删除，因此是一个一个删除的。不过每个浏览器识别“最老的”和“最可能过时的”资源的算法不尽相同，可能也是它们差异性的体现。

Service Worker

上述的缓存策略以及缓存/读取/失效的动作都是由浏览器内部判断 & 进行的，我们只能设置响应头的某些字段来告诉浏览器，而不能自己操作。举个生活中去银行存/取钱的例子来说，你只能告诉银行职员，我要存/取多少钱，然后把由他们会经过一系列的记录和手续之后，把钱放到金库中去，或者从金库中取出钱来交给你。

但 Service Worker 的出现，给予了我们另外一种更加灵活，更加直接的操作方式。依然以存/取钱为例，我们现在可以绕开银行职员，自己走到金库前(当然是有别于上述金库的一个单独的小金库)，自己把钱放进去或者取出来。因此我们可以选择放哪些钱(缓存哪些文件)，什么情况把钱取出来(路由匹配规则)，取哪些钱出来(缓存匹配并返回)。当然现实中银行没有给我们开放这样的服务。

Service Worker 能够操作的缓存是有别于浏览器内部的 memory cache 或者 disk cache 的。我们可以从 Chrome 的 F12 中，Application -> Cache Storage 找到这个单独的“小金库”。除了位置不同之外，这个缓存是永久性的，即关闭 TAB 或者浏览器，下次打开依然还在(而 memory cache 不是)。有两种情况会导致这个缓存中的资源被清除：手动调用 API cache.delete(resource) 或者容量超过限制，被浏览器全部清空。

如果 Service Worker 没能命中缓存，一般情况会使用 fetch() 方法继续获取资源。这时候，浏览器就去 memory cache 或者 disk cache 进行下一次找缓存的工作了。注意：经过 Service Worker 的 fetch() 方法获取的资源，即便它并没有命中 Service Worker 缓存，甚至实际走了网络请求，也会标注为 from ServiceWorker。这个情况在后面的第三个示例中有所体现。

请求网络

如果一个请求在上述 3 个位置都没有找到缓存，那么浏览器会正式发送网络请求去获取内容。之后容易想到，为了提升之后请求的缓存命中率，自然要把这个资源添加到缓存中去。具体来说：

根据 Service Worker 中的 handler 决定是否存入 Cache Storage (额外的缓存位置)。
根据 HTTP 头部的相关字段(Cache-control, Pragma 等)决定是否存入 disk cache
memory cache 保存一份资源 的引用，以备下次使用。

按失效策略分类

memory cache 是浏览器为了加快读取缓存速度而进行的自身的优化行为，不受开发者控制，也不受 HTTP 协议头的约束，算是一个黑盒。Service Worker 是由开发者编写的额外的脚本，且缓存位置独立，出现也较晚，使用还不算太广泛。所以我们平时最为熟悉的其实是 disk cache，也叫 HTTP cache (因为不像 memory cache，它遵守 HTTP 协议头中的字段)。平时所说的强制缓存，对比缓存，以及 Cache-Control 等，也都归于此类。

强制缓存 (也叫强缓存)

强制缓存的含义是，当客户端请求后，会先访问缓存数据库看缓存是否存在。如果存在则直接返回；不存在则请求真的服务器，响应后再写入缓存数据库。

强制缓存直接减少请求数，是提升最大的缓存策略。 它的优化覆盖了文章开头提到过的请求数据的全部三个步骤。如果考虑使用缓存来优化网页性能的话，强制缓存应该是首先被考虑的。

可以造成强制缓存的字段是 Cache-control 和 Expires。

Expires

这是 HTTP 1.0 的字段，表示缓存到期时间，是一个绝对的时间 (当前时间+缓存时间)，如

Expires: Thu, 10 Nov 2017 08:45:11 GMT
复制代码

在响应消息头中，设置这个字段之后，就可以告诉浏览器，在未过期之前不需要再次请求。

但是，这个字段设置时有两个缺点：

由于是绝对时间，用户可能会将客户端本地的时间进行修改，而导致浏览器判断缓存失效，重新请求该资源。此外，即使不考虑自信修改，时差或者误差等因素也可能造成客户端与服务端的时间不一致，致使缓存失效。
写法太复杂了。表示时间的字符串多个空格，少个字母，都会导致非法属性从而设置失效。

Cache-control

已知Expires的缺点之后，在HTTP/1.1中，增加了一个字段Cache-control，该字段表示资源缓存的最大有效时间，在该时间内，客户端不需要向服务器发送请求

这两者的区别就是前者是绝对时间，而后者是相对时间。如下：

Cache-control: max-age=2592000
复制代码

下面列举一些 Cache-control 字段常用的值：(完整的列表可以查看 MDN)

max-age：即最大有效时间，在上面的例子中我们可以看到
must-revalidate：如果超过了 max-age 的时间，浏览器必须向服务器发送请求，验证资源是否还有效。
no-cache：虽然字面意思是“不要缓存”，但实际上还是要求客户端缓存内容的，只是是否使用这个内容由后续的对比来决定。
no-store: 真正意义上的“不要缓存”。所有内容都不走缓存，包括强制和对比。
public：所有的内容都可以被缓存 (包括客户端和代理服务器，如 CDN)
private：所有的内容只有客户端才可以缓存，代理服务器不能缓存。默认值。

这些值可以混合使用，例如 Cache-control:public, max-age=2592000。在混合使用时，它们的优先级如下图：(图片来自 developers.google.com/web/fundame…)

这里有一个疑问：max-age=0 和 no-cache 等价吗？从规范的字面意思来说，max-age 到期是 应该(SHOULD) 重新验证，而 no-cache 是 必须(MUST) 重新验证。但实际情况以浏览器实现为准，大部分情况他们俩的行为还是一致的。（如果是 max-age=0, must-revalidate 就和 no-cache 等价了）

顺带一提，在 HTTP/1.1 之前，如果想使用 no-cache，通常是使用 Pragma 字段，如 Pragma: no-cache(这也是 Pragma 字段唯一的取值)。但是这个字段只是浏览器约定俗成的实现，并没有确切规范，因此缺乏可靠性。它应该只作为一个兼容字段出现，在当前的网络环境下其实用处已经很小。

总结一下，自从 HTTP/1.1 开始，Expires 逐渐被 Cache-control 取代。Cache-control 是一个相对时间，即使客户端时间发生改变，相对时间也不会随之改变，这样可以保持服务器和客户端的时间一致性。而且 Cache-control 的可配置性比较强大。

Cache-control 的优先级高于 Expires，为了兼容 HTTP/1.0 和 HTTP/1.1，实际项目中两个字段我们都会设置。

对比缓存 (也叫协商缓存)

当强制缓存失效(超过规定时间)时，就需要使用对比缓存，由服务器决定缓存内容是否失效。

流程上说，浏览器先请求缓存数据库，返回一个缓存标识。之后浏览器拿这个标识和服务器通讯。如果缓存未失效，则返回 HTTP 状态码 304 表示继续使用，于是客户端继续使用缓存；如果失效，则返回新的数据和缓存规则，浏览器响应数据后，再把规则写入到缓存数据库。

对比缓存在请求数上和没有缓存是一致的，但如果是 304 的话，返回的仅仅是一个状态码而已，并没有实际的文件内容，因此 在响应体体积上的节省是它的优化点。它的优化覆盖了文章开头提到过的请求数据的三个步骤中的最后一个：“响应”。通过减少响应体体积，来缩短网络传输时间。所以和强制缓存相比提升幅度较小，但总比没有缓存好。

对比缓存是可以和强制缓存一起使用的，作为在强制缓存失效后的一种后备方案。实际项目中他们也的确经常一同出现。

对比缓存有 2 组字段(不是两个)：

Last-Modified & If-Modified-Since

服务器通过 Last-Modified 字段告知客户端，资源最后一次被修改的时间，例如
```
Last-Modified: Mon, 10 Nov 2018 09:10:11 GMT
复制代码
```
浏览器将这个值和内容一起记录在缓存数据库中。
下一次请求相同资源时时，浏览器从自己的缓存中找出“不确定是否过期的”缓存。因此在请求头中将上次的 Last-Modified 的值写入到请求头的 If-Modified-Since 字段
服务器会将 If-Modified-Since 的值与 Last-Modified 字段进行对比。如果相等，则表示未修改，响应 304；反之，则表示修改了，响应 200 状态码，并返回数据。

但是他还是有一定缺陷的：

如果资源更新的速度是秒以下单位，那么该缓存是不能被使用的，因为它的时间单位最低是秒。
如果文件是通过服务器动态生成的，那么该方法的更新时间永远是生成的时间，尽管文件可能没有变化，所以起不到缓存的作用。

Etag & If-None-Match

为了解决上述问题，出现了一组新的字段 Etag 和 If-None-Match

Etag 存储的是文件的特殊标识(一般都是 hash 生成的)，服务器存储着文件的 Etag 字段。之后的流程和 Last-Modified 一致，只是 Last-Modified 字段和它所表示的更新时间改变成了 Etag 字段和它所表示的文件 hash，把 If-Modified-Since 变成了 If-None-Match。服务器同样进行比较，命中返回 304, 不命中返回新资源和 200。

Etag 的优先级高于 Last-Modified

缓存小结

当浏览器要请求资源时

调用 Service Worker 的 fetch 事件响应
查看 memory cache
查看 disk cache。这里又细分：
1. 如果有强制缓存且未失效，则使用强制缓存，不请求服务器。这时的状态码全部是 200
2. 如果有强制缓存但已失效，使用对比缓存，比较后确定 304 还是 200
发送网络请求，等待网络响应
把响应内容存入 disk cache (如果 HTTP 头信息配置可以存的话)
把响应内容 的引用 存入 memory cache (无视 HTTP 头信息的配置)
把响应内容存入 Service Worker 的 Cache Storage (如果 Service Worker 的脚本调用了 cache.put())

一些案例

光看原理不免枯燥。我们编写一些简单的网页，通过案例来深刻理解上面的那些原理。

1. memory cache & disk cache

我们写一个简单的 index.html，然后引用 3 种资源，分别是 index.js, index.css 和 mashroom.jpg。

我们给这三种资源都设置上 Cache-control: max-age=86400，表示强制缓存 24 小时。以下截图全部使用 Chrome 的隐身模式。

首次请求

毫无意外的全部走网络请求，因为什么缓存都还没有。

再次请求 (F5)

第二次请求，三个请求都来自 memory cache。因为我们没有关闭 TAB，所以浏览器把缓存的应用加到了 memory cache。(耗时 0ms，也就是 1ms 以内)

关闭 TAB，打开新 TAB 并再次请求

因为关闭了 TAB，memory cache 也随之清空。但是 disk cache 是持久的，于是所有资源来自 disk cache。(大约耗时 3ms，因为文件有点小)

而且对比 2 和 3，很明显看到 memory cache 还是比 disk cache 快得多的。

2. no-cache & no-store

我们在 index.html 里面一些代码，完成两个目标：

每种资源都(同步)请求两次
增加脚本异步请求图片

<!-- 把3种资源都改成请求两次 -->
<link rel="stylesheet" href="/static/index.css">
<link rel="stylesheet" href="/static/index.css">
<script src="/static/index.js"></script>
<script src="/static/index.js"></script>
<img src="/static/mashroom.jpg">
<img src="/static/mashroom.jpg">

<!-- 异步请求图片 -->
<script>
    setTimeout(function () {
        let img = document.createElement('img')
        img.src = '/static/mashroom.jpg'
        document.body.appendChild(img)
    }, 1000)
</script>
复制代码

当把服务器响应设置为 Cache-Control: no-cache 时，我们发现打开页面之后，三种资源都只被请求 1 次。

这说明两个问题：

同步请求方面，浏览器会自动把当次 HTML 中的资源存入到缓存 (memory cache)，这样碰到相同 src 的图片就会自动读取缓存(但不会在 Network 中显示出来)
异步请求方面，浏览器同样是不发请求而直接读取缓存返回。但同样不会在 Network 中显示。

总体来说，如上面原理所述，no-cache 从语义上表示下次请求不要直接使用缓存而需要比对，并不对本次请求进行限制。因此浏览器在处理当前页面时，可以放心使用缓存。

当把服务器响应设置为 Cache-Control: no-store 时，情况发生了变化，三种资源都被请求了 2 次。而图片因为还多一次异步请求，总计 3 次。(红框中的都是那一次异步请求)

这同样说明：

如之前原理所述，虽然 memory cache 是无视 HTTP 头信息的，但是 no-store 是特别的。在这个设置下，memory cache 也不得不每次都请求资源。
异步请求和同步遵循相同的规则，在 no-store 情况下，依然是每次都发送请求，不进行任何缓存。

3. Service Worker & memory (disk) cache

我们尝试把 Service Worker 也加入进去。我们编写一个 serviceWorker.js，并编写如下内容：(主要是预缓存 3 个资源，并在实际请求时匹配缓存并返回)

// serviceWorker.js
self.addEventListener('install', e => {
  // 当确定要访问某些资源时，提前请求并添加到缓存中。
  // 这个模式叫做“预缓存”
  e.waitUntil(
    caches.open('service-worker-test-precache').then(cache => {
      return cache.addAll(['/static/index.js', '/static/index.css', '/static/mashroom.jpg'])
    })
  )
})

self.addEventListener('fetch', e => {
  // 缓存中能找到就返回，找不到就网络请求，之后再写入缓存并返回。
  // 这个称为 CacheFirst 的缓存策略。
  return e.respondWith(
    caches.open('service-worker-test-precache').then(cache => {
      return cache.match(e.request).then(matchedResponse => {
        return matchedResponse || fetch(e.request).then(fetchedResponse => {
          cache.put(e.request, fetchedResponse.clone())
          return fetchedResponse
        })
      })
    })
  )
})
复制代码

当我们首次访问时，会看到常规请求之外，浏览器(确切地说是 Service Worker)额外发出了 3 个请求。这来自预缓存的代码。

第二次访问(无论关闭 TAB 重新打开，还是直接按 F5 刷新)都能看到所有的请求标记为 from SerciceWorker。

from ServiceWorker 只表示请求通过了 Service Worker，至于到底是命中了缓存，还是继续 fetch() 方法光看这一条记录其实无从知晓。因此我们还得配合后续的 Network 记录来看。因为之后没有额外的请求了，因此判定是命中了缓存。

从服务器的日志也能很明显地看到，3 个资源都没有被重新请求，即命中了 Service Worker 内部的缓存。

如果修改 serviceWorker.js 的 fetch 事件监听代码，改为如下：
```
// 这个也叫做 NetworkOnly 的缓存策略。
self.addEventListener('fetch', e => {
  return e.respondWith(fetch(e.request))
})
复制代码
```
可以发现在后续访问时的效果和修改前是 完全一致的。(即 Network 仅有标记为 from ServiceWorker 的几个请求，而服务器也不打印 3 个资源的访问日志)

很明显 Service Worker 这层并没有去读取自己的缓存，而是直接使用 fetch() 进行请求。所以此时其实是 Cache-Control: max-age=86400 的设置起了作用，也就是 memory/disk cache。但具体是 memory 还是 disk 这个只有浏览器自己知道了，因为它并没有显式的告诉我们。(个人猜测是 memory，因为不论从耗时 0ms 还是从不关闭 TAB 来看，都更像是 memory cache)

浏览器的行为

所谓浏览器的行为，指的就是用户在浏览器如何操作时，会触发怎样的缓存策略。主要有 3 种：

打开网页，地址栏输入地址：查找 disk cache 中是否有匹配。如有则使用；如没有则发送网络请求。
普通刷新 (F5)：因为 TAB 并没有关闭，因此 memory cache 是可用的，会被优先使用(如果匹配的话)。其次才是 disk cache。
强制刷新 (Ctrl + F5)：浏览器不使用缓存，因此发送的请求头部均带有 Cache-control: no-cache(为了兼容，还带了 Pragma: no-cache)。服务器直接返回 200 和最新内容。

缓存的应用模式

了解了缓存的原理，我们可能更加关心如何在实际项目中使用它们，才能更好的让用户缩短加载时间，节约流量等。这里有几个常用的模式，供大家参考

模式 1：不常变化的资源

Cache-Control: max-age=31536000
复制代码

通常在处理这类资源资源时，给它们的 Cache-Control 配置一个很大的 max-age=31536000 (一年)，这样浏览器之后请求相同的 URL 会命中强制缓存。而为了解决更新的问题，就需要在文件名(或者路径)中添加 hash，版本号等动态字符，之后更改动态字符，达到更改引用 URL 的目的，从而让之前的强制缓存失效 (其实并未立即失效，只是不再使用了而已)。

在线提供的类库 (如 jquery-3.3.1.min.js, lodash.min.js 等) 均采用这个模式。如果配置中还增加 public 的话，CDN 也可以缓存起来，效果拔群。

这个模式的一个变体是在引用 URL 后面添加参数 (例如 ?v=xxx 或者 ?_=xxx)，这样就不必在文件名或者路径中包含动态参数，满足某些完美主义者的喜好。在项目每次构建时，更新额外的参数 (例如设置为构建时的当前时间)，则能保证每次构建后总能让浏览器请求最新的内容。

特别注意： 在处理 Service Worker 时，对待 sw-register.js(注册 Service Worker) 和 serviceWorker.js (Service Worker 本身) 需要格外的谨慎。如果这两个文件也使用这种模式，你必须多多考虑日后可能的更新及对策。

模式 2：经常变化的资源

Cache-Control: no-cache
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这里的资源不单单指静态资源，也可能是网页资源，例如博客文章。这类资源的特点是：URL 不能变化，但内容可以(且经常)变化。我们可以设置 Cache-Control: no-cache 来迫使浏览器每次请求都必须找服务器验证资源是否有效。

既然提到了验证，就必须 ETag 或者 Last-Modified 出场。这些字段都会由专门处理静态资源的常用类库(例如 koa-static)自动添加，无需开发者过多关心。

也正如上文中提到协商缓存那样，这种模式下，节省的并不是请求数，而是请求体的大小。所以它的优化效果不如模式 1 来的显著。

模式 3：非常危险的模式 1 和 2 的结合（反例）

Cache-Control: max-age=600, must-revalidate
复制代码

不知道是否有开发者从模式 1 和 2 获得一些启发：模式 2 中，设置了 no-cache，相当于 max-age=0, must-revalidate。我的应用时效性没有那么强，但又不想做过于长久的强制缓存，我能不能配置例如 max-age=600, must-revalidate 这样折中的设置呢？

表面上看这很美好：资源可以缓存 10 分钟，10 分钟内读取缓存，10 分钟后和服务器进行一次验证，集两种模式之大成，但实际线上暗存风险。因为上面提过，浏览器的缓存有自动清理机制，开发者并不能控制。

举个例子：当我们有 3 种资源： index.html, index.js, index.css。我们对这 3 者进行上述配置之后，假设在某次访问时，index.js 已经被缓存清理而不存在，但 index.html, index.css 仍然存在于缓存中。这时候浏览器会向服务器请求新的 index.js，然后配上老的 index.html, index.css 展现给用户。这其中的风险显而易见：不同版本的资源组合在一起，报错是极有可能的结局。

除了自动清理引发问题，不同资源的请求时间不同也能导致问题。例如 A 页面请求的是 A.js 和 all.css，而 B 页面是 B.js 和 all.css。如果我们以 A -> B 的顺序访问页面，势必导致 all.css 的缓存时间早于 B.js。那么以后访问 B 页面就同样存在资源版本失配的隐患。

有开发者朋友（wd2010）在知乎的评论区提了一个很好的问题：

如果我不使用must-revalidate，只是Cache-Control: max-age=600，浏览器缓存的自动清理机制就不会执行么？如果浏览器缓存的自动清理机制执行的话那后续的index.js被清掉的所引发的情况都是一样的呀！

这个问题涉及几个小点，我补充说明一下：

'max-age=600' 和 'max-age=600,must-revalidate' 有什么区别？

没有区别。在列出 max-age 了之后，must-revalidate 是否列出效果相同，浏览器都会在超过 max-age 之后进行校验，验证缓存是否可用。

在 HTTP 的规范中，只阐述了 must-revalidate 的作用，却没有阐述不列出 must-revalidate 时，浏览器应该如何解决缓存过期的问题，因此这其实是浏览器实现时的自主决策。（可能有少数浏览器选择在源站点无法访问时继续使用过期缓存，但这取决于浏览器自身）
那 'max-age=600' 是不是也会引发问题？

是的。问题的出现和是否列出 'must-revalidate' 无关，依然会存在 JS CSS等文件版本失配的问题。因此常规的网站在不同页面需要使用不同的 JS CSS 文件时，如果要使用 max-age 做强缓存，不要设置一个太短的时间。
那这类比较短的 max-age 到底能用在哪里呢？

既然版本存在失配的问题，那么要避开这个问题，就有两种方法。
1. 整站都使用相同的 JS 和 CSS，即合并后的文件。这个比较适合小型站点，否则可能过于冗余，影响性能。（不过可能还是会因为浏览器自身的清理策略被清理，依然有隐患）
2. 资源是独立使用的，并不需要和其他文件配合生效。例如 RSS 就归在此类。

后记

这篇文章真心有点长，但已经囊括了前端缓存的绝大部分，包括 HTTP 协议中的缓存，Service Worker，以及 Chrome 浏览器的一些优化 (Memory Cache)。希望开发者们善用缓存，因为它往往是最容易想到，提升也最大的性能优化策略。

Token - 服务端身份验证的流行方案

简述：

需要一个secret（随机数）
后端利用secret和加密算法(如：HMAC-SHA256)对payload(如账号密码)生成一个字符串(token)，返回前端
前端每次request在header中带上token
后端用同样的算法解密

身份认证

服务端提供资源给客户端，但是某些资源是有条件的。所以服务端要能够识别请求者的身份，然后再判断所请求的资源是否可以给请求者。

token是一种身份验证的机制，初始时用户提交账号数据给服务端，服务端采用一定的策略生成一个字符串（token），token字符串中包含了少量的用户信息，并且有一定的期限。服务端会把token字符串传给客户端，客户端保存token字符串，并在接下来的请求中带上这个字符串。

它的工作流程大概是这样：

组件图

Token机制

在这样的流程下，我们需要考虑下面几个问题：

服务端如何根据token获取用户的信息？
如何确保识别伪造的token？
这里是指token不是经过服务端来生成的。
如何应付冒充的情况？
非法客户端拦截了合法客户端的token，然后使用这个token向服务端发送请求，冒充合法客户端。

用户匹配

服务端在生成token时，加入少量的用户信息，比如用户的id。服务端接收到token之后，可以解析出这些数据，从而将token和用户关联了起来。

防伪造

一般情况下，建议放入token的数据是不敏感的数据，这样只要服务端使用私钥对数据生成签名，然后和数据拼接起来，作为token的一部分即可。

防冒充

加干扰码

服务端在生成token时，使用了客户端的UA作为干扰码对数据加密，客户端进行请求时，会同时传入token、UA，服务端使用UA对token解密，从而验证用户的身份。

如果只是把token拷贝到另一个客户端使用，不同的UA会导致在服务端解析token失败，从而实现了一定程度的防冒充。但是攻击者如果猜到服务端使用UA作为加密钥，他可以修改自己的UA。

有效期

给token加上有效期，即使被冒充也只是在一定的时间段内有效。这不是完美的防御措施，只是尽量减少损失。

服务端在生成token时，加入有效期。每次服务端接收到请求，解析token之后，判断是否已过期，如果过期就拒绝服务。

token刷新

如果token过期了，客户端应该对token续期或者重新生成token。这取决于token的过期机制。

服务器缓存token及对应的过期时间
这个时候就可以采用续期的方式，服务器更新过期时间，token再次有效。
token中含有过期时间
这个时候需要重新生成token。

在token续期或者重新生成token的时候，需要额外加入数据来验证身份。因为token已经过期了，即token已经不能用来验证用户的身份了。这个时候可以请求用户重新输入账号和密码，但是用户体验稍差。

另一种方式是使用摘要。服务端生成token，同时生成token的摘要，然后一起返回给客户端。客户端保存摘要，一般请求只需要用到token，在刷新token时，才需要用到摘要。服务端验证摘要，来验证用户的身份。因为摘要不会频繁的在客户端和服务端之间传输，所以被截取的概率较小。

Token工作流程

生成token

一般在登录的时候生成token。Token管理者负责根据用户的数据生成token和摘要，摘要用来给APP端刷新token用，类似于微信登录中的refresh_token。

生成token的过程中，ua的充作干扰码。没有相同的ua，就无法解析生成的token字符串。如果客户端是混合开发的模式，生成token和使用token的代理可能不同（比如一个是h5，一个是原生），ua就会不同，token就无法成功的使用。可以选择其他的客户端数据作为干扰码，注意考虑下面的问题：

不同的客户端，干扰码应该不同
干扰码的很大一个作用是防冒充，如果选择的充当干扰码的客户端数据没有区分性，就达不到效果。
选择充当干扰码的数据，在哪些情况下会变化？这些情况是否合理？
比如干扰码数据中含有app的版本号，那么app版本升级就会导致干扰码变化。服务端根据新的干扰码，无法解析旧的token，此时用户必须重新登录。这种情况是合理的吗？如果不合理，干扰码中就不应该含有app的版本号。

拦截验证

客户端的每一次请求，都必须携带token、ua，拦截器会对敏感资源的访问进行拦截，然后根据ua解析token，解析不成功，表示token和ua不匹配。解析成功之后，判断token是否已过期，如果是，拒绝服务。所有都ok的情况下，拦截器放行，请求传达到业务服务者。

token刷新

当token过期，用户需要刷新token。刷新token本质上是这样的：

服务端：这个token是你的吗？
客户端：是的。
服务端：当初我给你token的时候，还给了一个摘要，你把摘要拿过来证明。

客户端需要把token、摘要、ua都传给服务端，服务端对token重新生成摘要，通过判断两个摘要是否相同来验证这次请求刷新token的客户端，是不是上次请求生成token的客户端。验证通过，服务端需要使用用户数据重新生成token，用户数据则来自用ua解析token的结果。

基于 Token 的身份验证：JSON Web Token

很多大型网站也都在用，比如 Facebook，Twitter，Google+，Github 等等，比起传统的身份验证方法，Token 扩展性更强，也更安全点，非常适合用在 Web 应用或者移动应用上。Token 的中文有人翻译成 “令牌”，我觉得挺好，意思就是，你拿着这个令牌，才能过一些关卡。

文章先介绍了一下传统身份验证与基于 JWT 身份验证的方法，再理解一下 JWT 的 Token 的组成部分（头部，数据，签名），最后我们会在一个 Node.js 项目上实施签发与验证 JWT 的功能。

传统身份验证的方法

HTTP 是一种没有状态的协议，也就是它并不知道是谁是访问应用。这里我们把用户看成是客户端，客户端使用用户名还有密码通过了身份验证，不过下回这个客户端再发送请求时候，还得再验证一下。

解决的方法就是，当用户请求登录的时候，如果没有问题，我们在服务端生成一条记录，这个记录里可以说明一下登录的用户是谁，然后把这条记录的 ID 号发送给客户端，客户端收到以后把这个 ID 号存储在 Cookie 里，下次这个用户再向服务端发送请求的时候，可以带着这个 Cookie ，这样服务端会验证一个这个 Cookie 里的信息，看看能不能在服务端这里找到对应的记录，如果可以，说明用户已经通过了身份验证，就把用户请求的数据返回给客户端。

上面说的就是 Session，我们需要在服务端存储为登录的用户生成的 Session ，这些 Session 可能会存储在内存，磁盘，或者数据库里。我们可能需要在服务端定期的去清理过期的 Session 。

基于 Token 的身份验证方法

使用基于 Token 的身份验证方法，在服务端不需要存储用户的登录记录。大概的流程是这样的：

客户端使用用户名跟密码请求登录
服务端收到请求，去验证用户名与密码
验证成功后，服务端会签发一个 Token，再把这个 Token 发送给客户端
客户端收到 Token 以后可以把它存储起来，比如放在 Cookie 里或者 Local Storage 里
客户端每次向服务端请求资源的时候需要带着服务端签发的 Token
服务端收到请求，然后去验证客户端请求里面带着的 Token，如果验证成功，就向客户端返回请求的数据

JWT

实施 Token 验证的方法挺多的，还有一些标准方法，比如 JWT，读作：jot ，表示：JSON Web Tokens 。JWT 标准的 Token 有三个部分：

header（头部）
payload（数据）
signature（签名）

中间用点分隔开，并且都会使用 Base64 编码，所以真正的 Token 看起来像这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

Header

每个 JWT token 里面都有一个 header，也就是头部数据。里面包含了使用的算法，这个 JWT 是不是带签名的或者加密的。主要就是说明一下怎么处理这个 JWT token 。

头部里包含的东西可能会根据 JWT 的类型有所变化，比如一个加密的 JWT 里面要包含使用的加密的算法。唯一在头部里面要包含的是 alg 这个属性，如果是加密的 JWT，这个属性的值就是使用的签名或者解密用的算法。如果是未加密的 JWT，这个属性的值要设置成 none。

示例：

{
  "alg": "HS256"
}

意思是这个 JWT 用的算法是 HS256。上面的内容得用 base64url 的形式编码一下，所以就变成这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9

Payload

Payload 里面是 Token 的具体内容，这些内容里面有一些是标准字段，你也可以添加其它需要的内容。下面是标准字段：

iss：Issuer，发行者
sub：Subject，主题
aud：Audience，观众
exp：Expiration time，过期时间
nbf：Not before
iat：Issued at，发行时间
jti：JWT ID

比如下面这个 Payload ，用到了 iss 发行人，还有 exp 过期时间这两个标准字段。另外还有两个自定义的字段，一个是 name ，还有一个是 admin 。

{
 "iss": "ninghao.net",
 "exp": "1438955445",
 "name": "wanghao",
 "admin": true
}

使用 base64url 编码以后就变成了这个样子：

eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ

Signature

JWT 的最后一部分是 Signature ，这部分内容有三个部分，先是用 Base64 编码的 header.payload ，再用加密算法加密一下，加密的时候要放进去一个 Secret ，这个相当于是一个密码，这个密码秘密地存储在服务端。

header
payload
secret

const encodedString = base64UrlEncode(header) + "." + base64UrlEncode(payload); 
HMACSHA256(encodedString, 'secret');

处理完成以后看起来像这样：

SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

最后这个在服务端生成并且要发送给客户端的 Token 看起来像这样：

eyJhbGciOiJIUzI1NiJ9.eyJpc3MiOiJuaW5naGFvLm5ldCIsImV4cCI6IjE0Mzg5NTU0NDUiLCJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlfQ.SwyHTEx_RQppr97g4J5lKXtabJecpejuef8AqKYMAJc

客户端收到这个 Token 以后把它存储下来，下回向服务端发送请求的时候就带着这个 Token 。服务端收到这个 Token ，然后进行验证，通过以后就会返回给客户端想要的资源。

签发与验证 JWT

在应用里实施使用基于 JWT 这种 Token 的身份验证方法，你可以先去找一个签发与验证 JWT 的功能包。无论你的后端应用使用的是什么样的程序语言，系统，或者框架，你应该都可以找到提供类似功能的包。

下面我们在一个 Node.js 项目里，用最简单的方式来演示一下签发还有验证 JWT 的方法。

准备项目

准备一个简单的 Node.js 项目：

cd ~/desktop
mkdir jwt-demo
cd jwt-demo
npm init -y

安装签发与验证 JWT 的功能包，我用的叫 jsonwebtoken，在项目里安装一下这个包：

npm install jsonwebtoken --save

签发 JWT

在项目里随便添加一个 .js 文件，比如 index.js，在文件里添加下面这些代码：

const jwt = require('jsonwebtoken')

// Token 数据
const payload = {
  name: 'wanghao',
  admin: true
}

// 密钥
const secret = 'ILOVENINGHAO'

// 签发 Token
const token = jwt.sign(payload, secret, { expiresIn: '1day' })

// 输出签发的 Token
console.log(token)

非常简单，就是用了刚刚为项目安装的 jsonwebtoken 里面提供的 jwt.sign 功能，去签发一个 token。这个 sign 方法需要三个参数：

playload：签发的 token 里面要包含的一些数据。
secret：签发 token 用的密钥，在验证 token 的时候同样需要用到这个密钥。
options：一些其它的选项。

在命令行下面，用 node 命令，执行一下项目里的 index.js 这个文件（node index.js），会输出应用签发的 token：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlLCJpYXQiOjE1MjkwMzM5MDYsImV4cCI6MTUyOTEyMDMwNn0.DctA2QlUCrM6wLWkIO78wBVN0NLpjoIq4T5B_2WJ-PU

上面的 Token 内容并没有加密，所以如果用一些 JWT 解码功能，可以看到 Token 里面包含的内容，内容由三个部分组成，像这样：

// header
{
  "alg": "HS256", 
  "typ": "JWT"
}

// payload
{
  "admin": true, 
  "iat": 1529033906, 
  "name": "wanghao", 
  "exp": 1529120306
}

// signature
DctA2QlUCrM6wLWkIO78wBVN0NLpjoIq4T5B_2WJ-PU

假设用户通过了某种身份验证，你就可以使用上面的签发 Token 的功能为用户签发一个 Token。一般在客户端那里会把它保存在 Cookie 或 LocalStorage 里面。

用户下次向我们的应用请求受保护的资源的时候，可以在请求里带着我们给它签发的这个 Token，后端应用收到请求，检查签名，如果验证通过确定这个 Token 是我们自己签发的，那就可以为用户响应回他需要的资源。

验证 JWT

验证 JWT 的用效性，确定一下用户的 JWT 是我们自己签发的，首先要得到用户的这个 JWT Token，然后用 jwt.verify 这个方法去做一下验证。这个方法是 Node.js 的 jsonwebtoken 这个包里提供的，在其它的应用框架或者系统里，你可能会找到类似的方法来验证 JWT。

打开项目的 index.js 文件，里面添加几行代码：

// 验证 Token
jwt.verify(token, 'bad secret', (error, decoded) => {
  if (error) {
    console.log(error.message)
    return
  }
  console.log(decoded)
})

把要验证的 Token 数据，还有签发这个 Token 的时候用的那个密钥告诉 verify 这个方法，在一个回调里面有两个参数，error 表示错误，decoded 是解码之后的 Token 数据。

执行：

node ~/desktop/jwt-demo/index.js

输出：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlLCJpYXQiOjE1MjkwMzQ3MzMsImV4cCI6MTUyOTEyMTEzM30.swXojmu7VimFu3BoIgAxxpmm2J05dvD0HT3yu10vuqU

invalid signature

注意输出了一个 invalid signature ，表示 Token 里的签名不对，这是因为我们组长 verify 方法提供的密钥并不是签发 Token 的时候用的那个密钥。这样修改一下：

jwt.verify(token, secret, (error, decoded) => { ...

再次运行，会输出类似的数据：

eyJhbGciOiJIUzI1NiIsInR5cCI6IkpXVCJ9.eyJuYW1lIjoid2FuZ2hhbyIsImFkbWluIjp0cnVlLCJpYXQiOjE1MjkwMzUzODYsImV4cCI6MTUyOTEyMTc4Nn0.mkNrt4TfcfmP22xd3C_GQn8qnUmlB39dKT9SpIBTBGI

{ name: 'wanghao', admin: true, iat: 1529035386, exp: 1529121786 }

RS256 算法

默认签发还有验证 Token 的时候用的是 HS256 算法，这种算法需要一个密钥（密码）。我们还可以使用 RS256 算法签发与验证 JWT。这种方法可以让我们分离开签发与验证，签发时需要用一个密钥，验证时使用公钥，也就是有公钥的地方只能做验证，但不能签发 JWT。

在项目下面创建一个新的目录，里面可以存储即将生成的密钥与公钥文件。

cd ~/desktop/jwt-demo
mkdir config
cd config

密钥

先生成一个密钥文件：

ssh-keygen -t rsa -b 2048 -f private.key

公钥

基于上面生成的密钥，再去创建一个对应的公钥：

openssl rsa -in private.key -pubout -outform PEM -out public.key

签发 JWT（RS256 算法）

用 RS256 算法签发 JWT 的时候，需要从文件系统上读取创建的密钥文件里的内容。

const fs = require('fs')

// 获取签发 JWT 时需要用的密钥
const privateKey = fs.readFileSync('./config/private.key')

签发仍然使用 jwt.sign 方法，只不过在选项参数里特别说明一下使用的算法是 RS256：

// 签发 Token
const tokenRS256 = jwt.sign(payload, privateKey, { algorithm: 'RS256' })

// 输出签发的 Token
console.log('RS256 算法：', tokenRS256)

前端与数据埋点

作者使用过的埋点方式：
1、使用神策埋点
2、后台给接口
3、click和pv埋点

所谓埋点就是在应用中特定的流程收集一些信息，用来跟踪应用使用的状况，后续用来进一步优化产品或是提供运营的数据支撑，包括访问数（Visits），访客数（Visitor），停留时长（Time On Site），页面浏览数（Page Views）和跳出率（Bounce Rate）。这样的信息收集可以大致分为两种：页面统计（track this virtual page view），统计操作行为（track this button by an event）。

数据埋点的方式

现在埋点的主流有两种方式：

第一种：自己公司研发在产品中注入代码统计，并搭建起相应的后台查询。
第二种：第三方统计工具，如友盟、神策、Talkingdata、GrowingIO等。

如果是产品早期，通常会使用第二种方式来采集数据，并直接使用第三方分析工具进行基本的分析。而对于那些对数据安全比较重视，业务又相对复杂的公司则通常是使用第一种方式采集数据，并搭建相应的数据产品实现其数据应用或是分析的诉求。

关键指标

我们先看看无论是APP，H5还是小程序都会关注的指标，了解这些指标的计算方法的细微差异以及复杂性，换个角度来思考埋点的意义

访问与访客

访问次数（Visits）与访问人数（Vistors）是几乎所有应用都需要统计的指标，这也是最基础的指标。

对于应用的统计来说，经常看到的DAU，MAU，UV等指标都是指统计访客（Vistors）。访问（Visits）是指会话层，用户打开应用花一段时间浏览又离开，从指标定义（访问次数）来说这被称之为统计会话（Session）数。

一次会话（Session 或 Visit）是打开应用的第一个请求（打开应用）和最后一个请求决定的。如果用户打开应用然后放下手机或是离开电脑，并在接下来30分钟内没有任何动作，此次会话自动结束，通常也算作一次访问或会话期（30分钟是早起网页版应用约定俗成的会话数定义，目前用户停留在应用的时长变长，30分钟的限定也可能随之不同，总之是能代表一次用户访问的时长）。

在计算访问人数（Vistors）时，埋点上报的数据是尽可能接近真实访客的人数。对于有需要统计独立访客这个指标的场景，这里还是需要强调一下，访问人数（Vistors）并不是真实独立的人，因此收集数据时必须知道访问人数虽然能够很好的反映使用应用的真实访问者的数量，但不等于使用应用的真实人数。（原因是，重复安装的应用，或是手机参数被修改都会使得独立访客的指标收到影响。计算访问人数的埋点都是依赖Cookie，用户打开应用，应用都会在此人的终端创建一个独立Cookie, Cookie会被保留，但还是难免会被用户手动清理或是Cookie被禁用导致同一用户使用应用Cookie不一致，所以独立访客只能高度接近于使用应用的真实人数。）

停留时长

停留时长用来衡量用户在应用的某一个页面或是一次访问（会话）所停留的时间。

页面停留时长，表示在每个页面所花费的时间；例如：首页就是进入首页（10：00）到离开首页进入下一个页面(10:01)的时长，首页停留时长计算为1分钟。页面A是2分钟。停留时长的数据并不都是一定采集得到的，比如页面B进入时间（10：03），离开出现异常或是退出时间没有记录，这时候计算就是0 （所以指标计算时需要了解埋点的状况，剔除这样的无效数据）。

应用的停留时长，表示一次访问（会话）所停留的时间，计算起来就是所有页面的访问时长，同样是上一个流程，应用的停留时长就是4分钟。

跳出率

跳出率的计算方法现在在各个公司还是很多种，最经常被使用的是：用户只访问了一个页面所占的会话比例（原因是：假设这种场景，用户来了访问了一个页面就离开了，想想用户使用的心里画面应该是：打开应用，心想什么鬼，然后关闭应用甚至卸载了。这个场景多可怕，这也是为什么跳出率指标被如此关注）

跳出率可以分解到两个层次：一是整个应用的跳出率，二是重点的着陆页的跳出率，甚至是搜索关键词的跳出率。跳出率的指标可操作性非常强，通过统计跳出率可以直接发现页面的问题发现关键词的问题。

退出率

退出率是针对页面的，这个指标的目标很简单，就是在针对某个页面有多少用户离开了应用，主要用户反映用户从应用离开的情况。哪些页面需要被改进最快的方式被发掘。（注意：退出率高不一定是坏事。例如：预测流程的最终节点的退出率就应该是高的）

转化率

我们在产品上投入这么多，不就是为了衡量产出么？所以对于电商类应用，还有比转化率更值得关注的指标吗？转化率的计算方法是某种产出除以独立访客或是访问量，对于电商产品来说，就是提交订单用户数除以独立访客。

转化率的计算看起来想到那简单，但却是埋点中最贴近业务的数据收集。这也是最体现埋点技巧的指标，需要结合业务特点制定计算方法。提交订单量/访客数是最基本的转化率，转化率还可以分层次，指定用户路径的，如：完成某条路径的提交订单数/访客数。

试着找一条路径，想想转化率的数据怎么得来的吧，埋点都收集了什么样的数据吧？

参与度

参与度并不是一个指标，而是一系列的指标的统称，例如访问深度，访问频次，针对电商的下单次数，针对内容服务商的播放次数，及用户行为序列这些都可以是衡量参与度的指标。之所以把参与度列为一个指标，是希望大家明白把指标结合业务，产生化学反应，活学活用去发现事物的本质。

埋点的内容

看完关键的这些指标后，其实埋点大致分为两部分，一部分是统计应用页面访问情况，即页面统计，随页面访问动作发生时进行上报；另外一部分是统计应用内的操作行为，在页面中操作时进行上报（例如：组件曝光时，组件点击时，上滑，下滑时）。

为了统计到所需要的指标，应用中的所有页面，事件都被唯一标记，用户的信息，设备的信息，时间参数以及符合业务需要的参数具体内容被附加上报，就是埋点。

关于埋点的数据的注意事项

如何埋点

关于埋点数据有一点至关重要，埋点是为了更好地使用数据，不要试图得到精准的数据要得到的是高质量的埋点数据，前面讨论跳出率就是这个例子，得到能得到的数据，用不完美的数据来达成下一步的行动，追求的是高质量而不是精确。这是很多数据产品容易入坑的地，要经常提醒自己。

避免跨域（img 天然支持跨域）
利用空白gif或1x1 px的img是互联网广告或网站监测方面常用的手段，简单、安全、相比PNG/JPG体积小，1px 透明图，对网页内容的影响几乎没有影响，这种请求用在很多地方，比如浏览、点击、热点、心跳、ID颁发等等，
图片请求不占用 Ajax 请求限额
不会阻塞页面加载，影响用户的体验，只要new Image对象就好了，一般情况下也不需要append到DOM中，通过它的onerror和onload事件来检测发送状态。

浏览器相关面试题

1. 浏览器渲染机制

2. 重绘

3. 回流

4. 浏览器优化

5. 减少重绘与回流

浏览器与Node的事件循环有何区别?

浏览器

Node

一、线程与进程

1.概念

2.多进程与多线程

二、浏览器内核

1.GUI渲染线程

2.JS引擎线程

3.定时器触发线程

4.事件触发线程

5.异步http请求线程

三、浏览器中的 Event Loop

1.Micro-Task 与 Macro-Task

2.Event Loop 过程解析

四、Node 中的 Event Loop

1.Node简介

2.六个阶段

(1) timer

(2) poll

(3) check阶段

3.Micro-Task 与 Macro-Task

4.注意点

(1) setTimeout 和 setImmediate

(2) process.nextTick

五、Node与浏览器的 Event Loop 差异

六、总结

搞懂前端缓存

搞懂前端缓存

前端缓存/后端缓存

按缓存位置分类

memory cache

disk cache

Service Worker

请求网络

按失效策略分类

强制缓存 (也叫强缓存)

Expires

Cache-control

对比缓存 (也叫协商缓存)

Last-Modified & If-Modified-Since

Etag & If-None-Match

缓存小结

一些案例

1. memory cache & disk cache

2. no-cache & no-store

3. Service Worker & memory (disk) cache

浏览器的行为

缓存的应用模式

模式 1：不常变化的资源

模式 2：经常变化的资源

模式 3：非常危险的模式 1 和 2 的结合 （反例）

后记

Token - 服务端身份验证的流行方案

简述：

身份认证

Token机制

用户匹配

防伪造

防冒充

加干扰码

有效期

token刷新

Token工作流程

生成token

拦截验证

token刷新

基于 Token 的身份验证：JSON Web Token

传统身份验证的方法

基于 Token 的身份验证方法

JWT

Header

Payload

Signature

模式 3：非常危险的模式 1 和 2 的结合（反例）