在Web开发中，Tomcat作为一款广泛使用的Servlet容器，常常会遇到静态资源缓存失效的问题。而ETag和Last - Modified机制则是解决这类问题的有效手段。接下来，我们就详细探讨如何利用ETag与Last - Modified来解决Tomcat静态资源缓存失效的问题。

一、应用场景分析

在日常的Web应用开发中，我们经常会遇到这样的情况：网站上有大量的静态资源，比如图片、CSS文件、JavaScript文件等。为了提高网站的性能和响应速度，浏览器会对这些静态资源进行缓存。当用户再次访问网站时，浏览器会先检查本地缓存中是否有这些资源，如果有，就直接从本地加载，而不用再从服务器请求，这样可以大大减少网络请求的时间，提升用户体验。

然而，当我们对静态资源进行更新后，就会出现问题。因为浏览器还是会使用本地缓存中的旧资源，导致用户看到的页面没有及时更新。这就是静态资源缓存失效的典型应用场景。ETag和Last - Modified可以帮助我们解决这个问题，确保用户能够及时获取到最新的静态资源。

二、ETag与Last - Modified 概述

1. ETag

ETag 是一个实体标签，它是服务器为资源生成的一个唯一标识符。每次资源发生变化时，服务器会生成一个新的 ETag。当浏览器请求资源时，会在请求头中带上 If - None - Match 字段，其值为之前缓存资源的 ETag。服务器接收到请求后，会将请求头中的 ETag 与当前资源的 ETag 进行比较。如果相同，说明资源没有变化，服务器会返回 304 状态码，表示资源未修改，浏览器可以使用本地缓存；如果不同，服务器会返回新的资源和新的 ETag。

2. Last - Modified

Last - Modified 表示资源的最后修改时间。当浏览器请求资源时，会在请求头中带上 If - Modified - Since 字段，其值为之前缓存资源的最后修改时间。服务器接收到请求后，会将请求头中的时间与当前资源的最后修改时间进行比较。如果请求时间早于或等于资源的最后修改时间，说明资源没有变化，服务器会返回 304 状态码；如果请求时间晚于资源的最后修改时间，服务器会返回新的资源和新的 Last - Modified 时间。

三、Tomcat中配置ETag与Last - Modified

1. 配置ETag

在Tomcat的 web.xml 文件中，我们可以通过配置 DefaultServlet 来启用 ETag。下面是一个示例：

<servlet>
    <!-- 默认Servlet配置 -->
    <servlet-name>default</servlet-name>
    <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
    <!-- 启用ETag -->
    <init-param>
        <param-name>useFileMappedBuffer</param-name>
        <param-value>false</param-value>
    </init-param>
    <init-param>
        <param-name>etag</param-name>
        <param-value>true</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <!-- 将默认Servlet映射到根路径 -->
    <servlet-name>default</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

在这个示例中，etag 参数设置为 true 表示启用 ETag。useFileMappedBuffer 参数设置为 false 是为了确保在资源发生变化时，ETag 能够正确更新。

2. 配置Last - Modified

Tomcat默认会为静态资源设置 Last - Modified 头信息，一般不需要额外配置。但如果需要对其进行更精细的控制，也可以在 web.xml 中进行配置。例如：

<servlet>
    <!-- 默认Servlet配置 -->
    <servlet-name>default</servlet-name>
    <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
    <!-- 设置缓存时间 -->
    <init-param>
        <param-name>cacheTTL</param-name>
        <param-value>3600</param-value>
    </init-param>
    <load-on-startup>1</load-on-startup>
</servlet>
<servlet-mapping>
    <!-- 将默认Servlet映射到根路径 -->
    <servlet-name>default</servlet-name>
    <url-pattern>/</url-pattern>
</servlet-mapping>

在这个示例中，cacheTTL 参数表示缓存的时间，单位是秒。这里设置为 3600 秒，即 1 小时。

四、实战示例

1. 项目结构

假设我们有一个简单的Web项目，项目结构如下：

mywebapp
├── WEB-INF
│   └── web.xml
└── static
    ├── css
    │   └── style.css
    └── js
        └── script.js

2. 配置 web.xml

<web-app xmlns="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee"
         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
         xsi:schemaLocation="http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee
                             http://xmlns.jcp.org/xml/ns/javaee/web-app_4_0.xsd"
         version="4.0">

    <!-- 默认Servlet配置 -->
    <servlet>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <servlet-class>org.apache.catalina.servlets.DefaultServlet</servlet-class>
        <!-- 启用ETag -->
        <init-param>
            <param-name>useFileMappedBuffer</param-name>
            <param-value>false</param-value>
        </init-param>
        <init-param>
            <param-name>etag</param-name>
            <param-value>true</param-value>
        </init-param>
        <!-- 设置缓存时间 -->
        <init-param>
            <param-name>cacheTTL</param-name>
            <param-value>3600</param-value>
        </init-param>
        <load-on-startup>1</load-on-startup>
    </servlet>
    <servlet-mapping>
        <servlet-name>default</servlet-name>
        <url-pattern>/</url-pattern>
    </servlet-mapping>
</web-app>

3. 添加静态资源

在 static/css/style.css 文件中添加如下内容：

body {
    background-color: lightblue;
}

在 static/js/script.js 文件中添加如下内容：

alert('Hello, World!');

4. 测试

将项目部署到 Tomcat 服务器上，打开浏览器访问项目。在开发者工具的网络面板中，可以看到请求静态资源时，响应头中包含了 ETag 和 Last - Modified 信息。当我们修改 style.css 文件的内容，再次访问页面时，浏览器会根据 ETag 或 Last - Modified 信息判断资源是否有变化，如果有变化，会重新请求新的资源。

五、技术优缺点分析

1. 优点

提高性能

通过使用 ETag 和 Last - Modified，浏览器可以避免不必要的资源请求，直接使用本地缓存，从而减少网络传输时间，提高网站的响应速度。

节省带宽

由于减少了不必要的资源请求，服务器的带宽消耗也会相应减少，降低了运营成本。

保证资源更新及时性

当资源发生变化时，服务器会通过 ETag 和 Last - Modified 机制通知浏览器重新请求新的资源，确保用户能够及时获取到最新的页面效果。

2. 缺点

服务器性能开销

服务器需要为每个资源生成 ETag 并维护资源的最后修改时间，这会增加服务器的 CPU 和内存开销，尤其是在处理大量资源时。

缓存不一致问题

在分布式系统中，由于服务器负载均衡等原因，不同服务器为同一资源生成的 ETag 可能不一致，导致缓存不一致的问题。

六、注意事项

1. ETag 生成方式

不同的服务器和应用程序可能采用不同的 ETag 生成方式。在使用 ETag 时，要确保服务器和客户端对 ETag 的生成和比较方式一致，否则可能会导致缓存失效问题。

2. 缓存时间设置

合理设置 cacheTTL 参数非常重要。如果缓存时间设置过长，用户可能长时间无法获取到更新后的资源；如果设置过短，会增加服务器的负载。需要根据资源的更新频率来合理调整缓存时间。

3. 兼容性问题

虽然 ETag 和 Last - Modified 是广泛支持的 HTTP 缓存机制，但在一些旧版本的浏览器或特殊的网络环境中，可能会存在兼容性问题。在实际应用中，需要进行充分的测试。

七、文章总结

ETag 和 Last - Modified 是解决 Tomcat 静态资源缓存失效问题的有效手段。通过合理配置这两种机制，可以在提高网站性能、节省带宽的同时，保证用户能够及时获取到最新的静态资源。在实际应用中，我们要充分了解它们的工作原理和优缺点，注意 ETag 生成方式、缓存时间设置和兼容性问题。通过不断的实践和优化，我们可以更好地利用 ETag 和 Last - Modified 来提升 Web 应用的性能和用户体验。