HTTP / 2

序言

 在之前的文章中我们介绍过了 HTTP/1.1 协议，现在再来认识一下迭代版本 2。了解比起 1.1 版本，后面的版本改进在哪里，特点在哪里？话不多说，开始吧⭐️！

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一、 HTTP / 1.1 存在的问题

 很多时候新的版本的产生都是需要解决老的版本存在的问题，HTTP / 1.1 存在的问题如下：

 头部字段过大且重复
 如果大家抓过包的话，就很能直观的感受这句话。HTTP / 1.1 的头部携带着数据量在有时候会很大，特别是 Cookies 和 User-Agent 的体量，让大家直观感受一下：

Cookie:
Hm_lvt_ab984c6961d35319708c19c75e093eee=1737127750; Hm_lpvt_ab984c6961d35319708c19c75e093eee=1737127750; HMACCOUNT=8DE7CD8295FF210E; UM_distinctid=19474e1e9808f-0fac1ea52408b5-4c657b58-190140-19474e1e9811325

User-Agent:
Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/121.0.0.0 Safari/537.36 Edg/121.0.0.0

因为 HTTP 是无状态的，所以说每次传输数据的时候都需要带上，这就会造成报文体量的增加。

 响应队头阻塞
 HTTP / 1.1 为了提升速度，支持同时发送多个请求。但是不管你同时发多少请求，我都会优先处理先到达的，只有第一个请求响应处理完成之后才回去处理之后的请求。这样的话，如果第一个请求的数据特别大，那好，你后面的人全给我等着，这就是队头阻塞。

在这里列举一个餐馆的例子（来自于知乎，特别形象，理解这个就很好理解 HTTP 2 的并发是咋回事）：一个餐厅同时可以容纳多个客人（请求），但是餐厅每次会将先来客人的菜上齐了才会取准备下一桌，如果前面一桌的才特别多，那后面的人只有干等着。

 被动传输数据
 在 HTTP / 1.1 中 只有客户端向服务器请求数据，服务器不能向客户端主动推送数据。如果一个页面需要渲染的内容很多，需要请求较多数据，只能客户端主动请求，服务器不能主动的推送。

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二、 HTTP / 2 的新特性

1. 二进制格式传输数据

 在 HTTP / 1.1 的协议是使用文本的格式传输数据，但在 HTTP / 2 采用了二进制的格式传输数据，这样提高了 数据处理效率 以及 数据传输效率。
 数据处理效率，我们的机器本身只能识别并运算二进制的数据，使用文本传输的话还需要对数据进行解析机器才能够直接使用，但是使用二进制传输就省去了这一过程。
 数据传输效率，就拿一个整数 123456 示例：

• 在文本中，需要使用 6 个字节表示
• 在二进制中，一个整数类型只需要 4 字节

这不就节约了传输成本，增加了传输效率吗。
 在 HTTP / 1.1 中，我们的一个请求对应一个请求报文，一个响应对应一个响应报文，这是在应用层传输的基本单位。但是 HTTP / 2 的话就不一样了，传输的基本单位是一个 帧 （大小默认是 16 KB），当我们数据太大时会被分为多个帧。

2. 头部压缩（HPACK）

 在 HTTP / 1.1 中，每个 HTTP 请求和响应都会携带头部数据，而这些头部数据大多数情况下是重复的。例如，许多请求和响应都会重复包含相同的字段，如 User-Agent、Host、Accept-Encoding 等。
 HTTP / 2 使用了 HPACK （HEAD PACK 把头打包）的方式来压缩头部信息：

1. 静态表（Static Table）：

• HPACK 使用一个静态表来存储常见的 HTTP 头部字段及其值（总共 61 条）。静态表的内容是固定的，所有 HTTP/2 实现都共享这一表：
  
• 可以发现每一个字段都对应了一个 index，在压缩时，HPACK 会使用这个索引值来代替字段名，从而减少传输的字节数，效率是很客观的

2. 动态表（Dynamic Table）：

• 动态表用来存储当前连接中未出现在静态表的头部字段信息
• 当该新的头部字段发送时会记录下来，当下一次使用到时就可以使用索引

3. 服务器推送（Server Push）

 是的，服务器也能主动的给我们的客户端推送数据了。就比如下面的场景，当浏览器请求一个 HTML 页面时，也许这个页面还需要各种图片，css等数据。原来只能浏览器主动的请求，服务器才会被动的给我们。现在的话，服务器知道我们还缺什么，直接主动的推送给我们。
 这样的话减少了客户端请求的次数，提升了页面渲染的效率。

4. 并发传输数据（多路复用）

 最重要的特性来啦！但是在开始之前，我想先给大家接着列举餐馆的例子。让大家粗俗的目标他的大致原理，这样也许就更能好好的理解。

HTTP / 2 开的餐馆，也可以同时接纳许多客人，但是为了照顾每一位客人的感受，避免等待太多的时间。他选择了交替的给每一桌上菜，这样后来的客人不要等着前面的吃完了才轮着他。

 首先我们先理解 HTTP / 2 中新增的 stream 流 的概念，流使得同一个连接可以同时并行处理多个请求和响应，而不必等待某个请求的处理完成才能开始下一个请求。
 一个流当中可以传输多个信息，一个信息由一个或多个帧组成，所以一个流中包含了多个帧。我们现在来看图说话：

这是 HTTP / 1.1，熟悉的队头阻塞。现在来看看 HTTP / 2，是如何解决的：

不同的流可以交替的发送数据，因为每一个帧都会携带 stream 的 id，所以到客户端之后数据会组装成一个完整的 stream。

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三、HTTP / 2 不足之处

1. TCP 队头阻塞问题

 咦？HTTP / 2不是有效的解决了队头阻塞问题吗？是的，但是他解决的是响应队头阻塞问题，但是我这里说的是 TCP 队头阻塞，比如：

TCP 协议，如果前面的数据丢了，后面的数据即使到了也需要等待前面的数据就绪。对于上层来说拿不到数据，不久阻塞了吗？所以说不管你上层怎么设计也离不开下层的坎儿。

HTTP / 3 会采用 UDP 传输数据，就算是数据丢了也不会阻塞。但是回依靠其他技术实现可靠性。

2. 连接建立时间消耗

 HTTP/2 依然基于 TCP 进行连接建立，而 TCP 连接的建立过程需要经过三次握手。尽管 HTTP/2 允许在一个连接中复用多个请求，但每次新连接的建立仍然需要一定的时间。
 在客户端和服务器之间建立新连接时，由于需要执行三次握手过程，连接建立的延迟可能会影响 Web 页面的加载速度，尤其在需要频繁建立连接的场景中。