HTTP不同版本主要特性异同分析

程序员文章站 2022-05-16 20:12:16

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HTTP有很多版本，每个版本也有自身的差异性，本文是对HTTP不同版本主要特性的一个概述和总结，希望能帮助到大家。

HTTP1.0

早先1.0的HTTP版本，是一种无状态、无连接的应用层协议。

HTTP1.0规定浏览器和服务器保持短暂的连接，浏览器的每次请求都需要与服务器建立一个TCP连接，服务器处理完成后立即断开TCP连接（无连接），服务器不跟踪每个客户端也不记录过去的请求（无状态）。

这种无状态性可以借助cookie/session机制来做身份认证和状态记录。而下面两个问题就比较麻烦了。

首先，无连接的特性导致最大的性能缺陷就是无法复用连接。每次发送请求的时候，都需要进行一次TCP的连接，而TCP的连接释放过程又是比较费事的。这种无连接的特性会使得网络的利用率非常低。

其次就是就是队头阻塞（head of line blocking）。由于HTTP1.0规定下一个请求必须在前一个请求响应到达之前才能发送。假设前一个请求响应一直不到达，那么下一个请求就不发送，同样的后面的请求也给阻塞了。

为了解决这些问题，HTTP1.1出现了。

HTTP1.1

对于HTTP1.1，不仅继承了HTTP1.0简单的特点，还克服了诸多HTTP1.0性能上的问题。

首先是长连接，HTTP1.1增加了一个Connection字段，通过设置Keep-Alive可以保持HTTP连接不断开，避免了每次客户端与服务器请求都要重复建立释放建立TCP连接，提高了网络的利用率。如果客户端想关闭HTTP连接，可以在请求头中携带Connection: false来告知服务器关闭请求。

其次，是HTTP1.1支持请求管道化（pipelining）。基于HTTP1.1的长连接，使得请求管线化成为可能。管线化使得请求能够并行传输。举个例子来说，假如响应的主体是一个html页面，页面中包含了很多img，这个时候keep-alive就起了很大的作用，能够进行并行发送多个请求。（客户端依据域名来向服务器建立连接，一般PC浏览器会针对单个域名的服务器同时建立6~8个连接，手机端一般控制在4~6个。这也是为什么很多大型网站设置不同的静态资源CDN域名来加载资源。）

需要注意的是，服务器必须按照客户端请求的先后顺序依次回送相应的结果，以保证客户端能够区分出每次请求的响应内容。

也就是说，HTTP管道化可以让我们把先进先出队列从客户端（请求队列）迁移到服务端（响应队列）。

HTTP不同版本主要特性异同分析

如图所示，客户端同时发了两个请求分别来获取html和css，假如说服务器的css资源先准备就绪，服务器也会先发送html再发送css。

同时，管道化技术只是使得客户端能够往一个服务器同时发送一组请求，假若客户端想往这个相同的服务器发起另一组请求，也必须等待上一组请求全部响应完毕。

可见，HTTP1.1解决队头阻塞（head of line blocking）还不彻底。同时“管道化”技术存在各种各样的问题，所以很多浏览器要么根本不支持它，要么就直接默认关闭，并且开启的条件很苛刻...

此外，HTTP1.1还加入了缓存处理（强缓存和协商缓存[传送门]），支持断点传输，以及增加了Host字段（使得一个服务器能够用来创建多个Web站点）。

HTTP2.0

HTTP2.0的新特性大致如下：

二进制分帧

HTTP2.0通过在应用层和传输层之间增加一个二进制分帧层，突破了HTTP1.1的性能限制、改进传输性能。

HTTP不同版本主要特性异同分析

可见，虽然HTTP2.0的协议和HTTP1.x协议之间的规范完全不同了，但是实际上HTTP2.0并没有改变HTTP1.x的语义。
简单来说，HTTP2.0只是把原来HTTP1.x的header和body部分用frame重新封装了一层而已。

多路复用（连接共享）

下面是几个概念：

流（stream）：已建立连接上的双向字节流。
消息：与逻辑消息对应的完整的一系列数据帧。
帧（frame）：HTTP2.0通信的最小单位，每个帧包含帧首部，至少也会标识出当前帧所属的流（stream id）。

HTTP不同版本主要特性异同分析

从图中可见，所有的HTTP2.0通信都在一个连接上完成，这个连接可以承载任意数量的双向数据流。

每个数据流以消息的形式发送，而消息由一或多个帧组成。这些帧可以乱序发送，然后再根据每个帧首部的流标识符（stream id）重新组装。

举个例子，每个请求是一个数据流，数据流以消息的方式发送，而消息又分为多个帧，帧首部记录着stream id用来标识所属的数据流，不同属的帧可以在连接中随机混杂在一起。接收方可以根据stream id将帧再归属到各自不同的请求当中去。

另外，多路复用（连接共享）可能会导致关键请求被阻塞。HTTP2.0里每个数据流都可以设置优先级和依赖，优先级高的数据流会被服务器优先处理和返回给客户端，数据流还可以依赖其他的子数据流。

首部压缩

在HTTP1.x中，首部元数据都是以纯文本的形式发送的，通常会给每个请求增加500~800字节的负荷。

比如说cookie，默认情况下，浏览器会在每次请求的时候，把cookie附在header上面发送给服务器。（由于cookie比较大且每次都重复发送，一般不存储信息，只是用来做状态记录和身份认证）

HTTP2.0使用encoder来减少需要传输的header大小，通讯双方各自cache一份header fields表，既避免了重复header的传输，又减小了需要传输的大小。高效的压缩算法可以很大的压缩header，减少发送包的数量从而降低延迟。

服务器推送

服务器除了对最初请求的响应外，服务器还可以额外的向客户端推送资源，而无需客户端明确的请求。

总结

HTTP1.0

无状态、无连接

HTTP1.1

持久连接
请求管道化
增加缓存处理
增加Host字段、支持断点传输等

HTTP2.0

二进制分帧
多路复用（或连接共享）
首部压缩
服务器推送