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[网络通信协议]http

分类: 文章 • 2024-02-28 07:47:40

HTTP

HTTP基础

什么是HTTP

http(HyperText Transfer Protocol)协议是指计算机通信网络中两台计算机之间进行通信所必须共同遵守的规定或规则，是一种通信协议，它允许将超文本标记语言(HTML)文档从Web服务器传送到客户端的浏览器。

HTTP是一个客户端和服务器端请求和应答的标准（TCP）。

由HTTP客户端发起一个请求，建立一个到服务器指定端口（默认是80端口）的TCP连接。

HTTP服务器则在那个端口监听客户端发送过来的请求。一旦收到请求，服务器（向客户端）发回一个状态行。

目前我们使用的是HTTP/1.1 版本

特点

  1. HTTP使用TCP而不是UDP的原因在于（打开）一个网页必须传送很多数据，而TCP协议提供传输控制，按顺序组织数据，和错误纠正。

  2. http协议是无状态的，同一个客户端的这次请求和上次请求是没有对应关系，对http服务器来说，它并不知道这两个请求来自同一个客户端。 为了解决这个问题， Web程序引入了Cookie机制来维护状态.

    无状态是指协议对于事务处理没有记忆能力。缺少状态意味着如果后续处理需要前面的信息，则它必须重传，这样可能导致每次连接传送的数据量增大。在服务器不需要先前信息时它的应答就 、较快。

  3. 支持客户/服务器模式。

  4. 简单快速：客户向服务器请求服务时，只需传送请求方法和路径。请求方法常用的有GET、HEAD、POST。每种方 法规定了客户与服务器联系的类型不同。由于HTTP协议简单，使得HTTP服务器的程序规模小，因而通信速度很快。

  5. 灵活：HTTP允许传输任意类型的数据对象。正在传输的类型由Content-Type加以标记。

  6. 无连接：无连接的含义是限制每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，并收到客户的应答后，即断开连接。采用这种方式可以节省传输时间。

  7. 打开一个网页需要浏览器发送很多次Request

缺点

无法保持状态

克服：cookie、session

HTTP的生命周期

HTTP的生命周期通过 Request 来界定，也就是一个 Request 一个 Response ，那么在 HTTP1.0 中，这次HTTP请求就结束了。

在HTTP1.1中进行了改进，使得有一个keep-alive，也就是说，在一个HTTP连接中，可以发送多个Request，接收多个Response。但是请记住 Request ==> Response， 在HTTP中永远是这样，也就是说一个request只能有一个response。而且这个response也是被动的，不能主动发起

Keep-Alive 被提出用来解决这效率低的问题。Keep-Alive 功能使客户端到服务器端的连接持续有效，当出现对服务器的后继请求时，Keep-Alive 功能避免了建立或者重新建立连接。市场上的大部分Web 服务器，包括 iPlanet、IIS 和 Apache，都支持 HTTP Keep-Alive。

工作原理

客户端的请求信息被封装在request对象中，通过它才能了解到客户的需求，然后做出响应。它是HttpServletRequest类的实例

HTTP协议的工作原理主要包括四个步骤

连接

Web浏览器与Web服务器建立连接，打开一个称为socket(套接字)的虚拟文件，此文件的建立标志着连接建立成功。（ 客户端-----通过socket建立连接-----服务器）

请求

Web浏览器通过socket向Web服务器提交请求。HTTP的请求一般是GET或POST命令(POST用于FORM参数的传递)。GET命令的格式为：GET 路径/文件名 HTTP/1。其中，文件名指出所访问的文件，HTTP/1.0指出Web浏览器使用的HTTP版本。

应答

Web浏览器提交请求后，通过HTTP协议传送给Web服务器。Web服务器接到后，进行事务处理，处理结果又通过HTTP传回给Web浏览器，从而在Web浏览器上显示出所请求的页面。
例：假设客户机与www.mycompany.com:8080/mydir/index.html建立了连接，就会发送GET命令：GET /mydir/index.html HTTP/1.0。主机名为www.mycompany.com的Web服务器从它的文档空间中搜索子目录mydir的文件index.html。如果找到该文件，Web服务器把该文件内容传送给相应的Web浏览器。为了告知 Web浏览器传送内容的类型，Web服务器首先传送一些HTTP头信息，然后传送具体内容(即HTTP体信息)，HTTP头信息和HTTP体信息之间用一个空行分开。

常用的HTTP头信息

HTTP 1.0 200 Ok：这是Web服务器应答的第一行，列出服务器正在运行的HTTP版本号和应答代码。代码"200 OK"表示请求完成。

MIME_Version:1.0：它指示MIME类型的版本。

content_type:类型：这个头信息非常重要，它指示HTTP体信息的MIME类型。如：content_type:text/html指示传送的数据是HTML文档。

content_length:长度值：它指示HTTP体信息的长度(以字节为单位)。

关闭连接

当应答结束后，Web浏览器与Web服务器必须断开，以保证其他Web浏览器能够与Web服务器建立连接。

请求过程

当我们在web浏览器的地址栏中输入： www.baidu.com，然后回车，到底发生了什么

实际上我们输入URL后，我们的浏览器给Web服务器发送了一个Request,

Web服务器接到Request后进行处理，生成相应的Response，

然后发送给浏览器， 浏览器解析Response中的HTML,这样我们就看到了网页，

我们的Request 有可能是经过了代理服务器，最后才到达Web服务器的。

[网络通信协议]http

过程概览

1.对www.baidu.com这个网址进行DNS域名解析，得到对应的IP地址

2.根据这个IP，找到对应的服务器，发起TCP的三次握手

3.建立TCP连接后发起HTTP请求

4.服务器响应HTTP请求，浏览器得到html代码

5.浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css图片等）（先得到html代码，才能去找这些资源）

6.浏览器对页面进行渲染呈现给用户

注：1.DNS域名解析采用的是递归查询的方式，过程是，先去找DNS缓存->缓存找不到就去找根域名服务器->根域名又会去找下一级，这样递归查找之后，找到了，给我们的web浏览器

2.为什么HTTP协议要基于TCP来实现？ TCP是一个端到端的可靠的面相连接的协议，HTTP基于传输层TCP协议不用担心数据传输的各种问题（当发生错误时，会重传）

3.最后一步浏览器是如何对页面进行渲染的？ a）解析html文件构成 DOM树，b）解析CSS文件构成渲染树， c）边解析，边渲染 ， d）JS 单线程运行，JS有可能修改DOM结构，意味着JS执行完成前，后续所有资源的下载是没有必要的，所以JS是单线程，会阻塞后续资源下载

请求过程的具体分析

1.域名解析

a）首先会搜索浏览器自身的DNS缓存（缓存时间比较短，大概只有1分钟，且只能容纳1000条缓存）

b）如果浏览器自身的缓存里面没有找到，那么浏览器会搜索系统自身的DNS缓存

c）如果还没有找到，那么尝试从 hosts文件里面去找

d）在前面三个过程都没获取到的情况下，就递归地去域名服务器去查找，具体过程如下

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-RrbVmh5D-1576127665416)(file:///C:\Users\ADMINI~1\AppData\Local\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image002.gif)]

DNS优化：两个方面：DNS缓存、DNS负载均衡

2.TCP连接（三次握手）

拿到域名对应的IP地址之后，User-Agent（一般指浏览器）会以一个随机端口（1024<端口<65535）向服务器的WEB程序（常用的有httpd，nginx）等的80端口。这个连接请求（原始的http请求经过TCP/IP4层模型的层层封包）到达服务器端后（这中间有各种路由设备，局域网内除外），进入到网卡，然后是进入到内核的TCP/IP协议栈（用于识别连接请求，解封包，一层一层的剥开），还有可能要经过Netfilter防火墙（属于内核的模块）的过滤，最终达到WEB程序，最终建立了TCP/IP的连接

3.建立TCP连接之后，发起HTTP请求

HTTP请求报文由三部分组成：请求行，请求头和请求正文

请求行：用于描述客户端的请求方式，请求的资源名称以及使用的HTTP协议的版本号（例：GET/books/java.html HTTP/1.1）

请求头：用于描述客户端请求哪台主机，以及客户端的一些环境信息等

注：这里提一个请求头 Connection，Connection****设置为 keep-alive用于说明 客户端这边设置的是，本次HTTP请求之后并不需要关闭TCP连接，这样可以使下次HTTP请求使用相同的TCP通道，节省TCP建立连接的时间

请求正文：当使用POST, PUT等方法时，通常需要客户端向服务器传递数据。这些数据就储存在请求正文中（GET方式是保存在url地址后面，不会放到这里）

4.服务器端响应http请求，浏览器得到html代码

HTTP响应也由三部分组成：状态码，响应头和实体内容

状态码：状态码用于表示服务器对请求的处理结果

列举几种常见的：200（没有问题） 302（要你去找别人） 304（要你去拿缓存） 307（要你去拿缓存） 403（有这个资源，但是没有访问权限） 404（服务器没有这个资源） 500（服务器这边有问题）

若干响应头：响应头用于描述服务器的基本信息，以及客户端如何处理数据

实体内容：服务器返回给客户端的数据

注：html资源文件应该不是通过 HTTP响应直接返回去的，应该是通过nginx通过io操作去拿到的吧

5.浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源

浏览器拿到html文件后，就开始解析其中的html代码，遇到js/css/image等静态资源时，就向服务器端去请求下载（会使用多线程下载，每个浏览器的线程数不一样），这是时候就用上 keep-alive特性了，建立一次HTTP连接，可以请求多个资源，下载资源的顺序就是按照代码里面的顺序，但是由于每个资源大小不一样，而浏览器又是多线程请求请求资源，所以这里显示的顺序并不一定是代码里面的顺序。

6.浏览器对页面进行渲染呈现给用户

最后，浏览器利用自己内部的工作机制，把请求的静态资源和html代码进行渲染，渲染之后呈现给用户

浏览器是一个边解析边渲染的过程。

解析HTML文件构建DOM树

解析CSS文件构建渲染树

布局渲染树并将其绘制到屏幕上。

reflow(回流)和repain(重绘)。

DOM节点中的各个元素都是以盒模型的形式存在，这些都需要浏览器去计算其位置和大小等，这个过程称为relow;

当盒模型的位置,大小以及其他属性，如颜色,字体,等确定下来之后，浏览器便开始绘制内容，这个过程称为repain。

页面在首次加载时必然会经历reflow和repain。

reflow和repain过程是非常消耗性能的，尤其是在移动设备上，它会破坏用户体验，有时会造成页面卡顿。所以我们应该尽可能少的减少reflow和repain。

JS的解析是由浏览器中的JS解析引擎完成的。JS是单线程运行，JS有可能修改DOM结构，意味着JS执行完成前，后续所有资源的下载是没有必要的，所以JS是单线程，会阻塞后续资源下载

总结

域名解析 --> 发起TCP的3次握手 --> 建立TCP连接后发起http请求 --> 服务器响应http请求，浏览器得到html代码 --> 浏览器解析html代码，并请求html代码中的资源（如js、css、图片等） --> 浏览器对页面进行渲染呈现给用户

\1. 当你在浏览器输入URL http://www.cnblogs.com 的时候，浏览器发送一个Request去获取 http://www.cnblogs.com 的html. 服务器把Response发送回给浏览器.

\2. 浏览器分析Response中的 HTML，发现其中引用了很多其他文件，比如图片，CSS文件，JS文件。

\3. 浏览器会自动再次发送Request去获取图片，CSS文件，或者JS文件。

\4. 等所有的文件都下载成功后。 网页就被显示出来了。

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