漫話：如何給女朋友解釋什麼是HTTP

漫話程式設計發表於2019-02-18

HTTP

週末一大早，我正在電腦前面瀏覽一些技術網站，突然女朋友大喊起來：哇，杭州又下大雪啦，快來看啊。我並沒有理她，於是她跑過來拉我。

圖，雪後杭州

上次杭州下雪的時候，[給女朋友介紹了什麼是RPC]，這次下雪將要介紹的HTTP和RPC也有點關係，都是通訊方式。

什麼是HTTP協議

HTTP是HyperText Transfer Protocol的縮寫，中文翻譯為超文字傳輸協議。他是一種用於分散式、協作式和超媒體資訊系統的應用層協議。HTTP是全球資訊網的資料通訊的基礎。

說的簡單點，其實HTTP協議主要就是用來進行客戶端和伺服器之間進行通訊的標準協議。HTTP主要規定了客戶端如何與伺服器建立連結、客戶端如何從伺服器請求資料、伺服器如何響應請求，以及最後連線如何關閉。

當我們在瀏覽器中輸入一個url，如http://www.taobao.com ，然後按下回車，一直到頁面顯示淘寶網的首頁的過程就是一次HTTP的網路通訊。

這次通訊過程中，我們檢視淘寶使用的電腦就是客戶端，而搭建淘寶網的那些計算機機器就是伺服器。

這個過程有點像老闆通過電話給員工下達命令。當我們在瀏覽器輸入網址並按下回車之後，共發生了以下四件事：

1、建立連線：老闆撥通手下員工的電話

2、進行請求：老闆提出自己的要求

3、響應：員工應答老闆的請求

4、關閉連線：結束通話電話

建立連線

老闆找出自己公司的總機電話號並撥通，員工接聽電話的過程就是建立連線。

根據使用者輸入的URL地址，通過DNS、負載均衡等技術找到一臺伺服器，客戶端與伺服器的80埠建立一個TCP連結。

進行請求

電話被接通之後，老闆可能要求某個具體員工來進行接聽，並且會對該員工下達一些命令，比如幫他取個快遞，幫他預訂個酒店，幫他收購一家公司等。這個過程就進行請求（request）。

客戶端向伺服器傳送訊息，請求URL中指定的頁面，要求執行指定的操作。

老闆對員工下達的命令中，可以分為很多種，比如有些命令只是簡單的事情詢問、而有些命令則要求員工執行某些決定，如收購公司等。

同樣的，HTTP的請求方法也有很多種，主要的有GET、POST、HEAD等。

響應

員工在接收到老闆下單的命令後，需要對該命令做出回應。比如直接告知老闆他接下來的行程，幫老闆預訂好酒店後告訴他已經預訂成功等。這個過程就是響應（response）

伺服器向客戶端傳送響應。響應以狀態碼開頭。常見的狀態碼有：200、302、404、500等。

HTTP狀態碼由三個十進位制數字組成，第一個十進位制數字定義了狀態碼的型別，後兩個數字沒有分類的作用。HTTP狀態碼共分為5種型別：

分類	分類描述
1**	資訊，伺服器收到請求，需要請求者繼續執行操作
2**	成功，操作被成功接收並處理
3**	重定向，需要進一步的操作以完成請求
4**	客戶端錯誤，請求包含語法錯誤或無法完成請求
5**	伺服器錯誤，伺服器在處理請求的過程中發生了錯誤

關閉連線

老闆在下達完命令，並且員工給予響應之後，雙方會結束通話電話。這個過程就是關閉連線。

客戶端或服務端都可以關閉連線。每個請求都是用一個單獨的網路連線。

特別的是：伺服器不回記憶前面一次連線或者其結果，這種不記憶過去請求的協議被稱為無狀態(stateless)協議。

上圖就是一次淘寶網的HTTP請求的過程。其中顯示了request（請求）和response（響應）的所有資訊。

HTTP協議的迭代

前面我們把HTTP通訊比喻成打電話，嚴格一點來說，HTTP/2更像是現在的打電話。HTTP協議主要的版本有3個，分別是HTTP/1.0、HTTP/1.1和HTTP/2。

HTTP/1.0

1996年5月，HTTP/1.0 版本釋出，為了提高系統的效率，HTTP/1.0規定瀏覽器與伺服器只保持短暫的連線，瀏覽器的每次請求都需要與伺服器建立一個TCP連線，伺服器完成請求處理後立即斷開TCP連線，伺服器不跟蹤每個客戶也不記錄過去的請求。

這種方式就好像我們打電話的時候，只能說一件事兒一樣，說完之後就要結束通話，想要說另外一件事兒的時候就要重新撥打電話。

HTTP/1.0中瀏覽器與伺服器只保持短暫的連線，連線無法複用。也就是說每個TCP連線只能傳送一個請求。傳送資料完畢，連線就關閉，如果還要請求其他資源，就必須再新建一個連線。

我們知道TCP連線的建立需要三次握手，是很耗費時間的一個過程。所以，HTTP/1.0版本的效能比較差。

HTTP/1.1

為了解決HTTP/1.0存在的缺陷，HTTP/1.1於1999年誕生。相比較於HTTP/1.0來說，最主要的改進就是引入了持久連線。所謂的持久連線即TCP連線預設不關閉，可以被多個請求複用。

由於之前打一次電話只能說一件事兒，效率很低。後來人們提出一種想法，就是電話打完之後，先不直接結束通話，而是持續一小段時間，這一小段時間內，如果還有事情溝通可以再次進行溝通。

客戶端和伺服器發現對方一段時間沒有活動，就可以主動關閉連線。或者客戶端在最後一個請求時，主動告訴服務端要關閉連線。

HTTP/1.1版還引入了管道機制（pipelining），即在同一個TCP連線裡面，客戶端可以同時傳送多個請求。這樣就進一步改進了HTTP協議的效率。

也就是說，現在打電話，一個電話裡面可以吩咐多件事兒了。但是對於執行者來說，還是需要按照順序，先執行完一件事兒以後再執行另外一件事兒。

有了持久連線和管道，大大的提升了HTTP的效率。但是服務端還是順序執行的，效率還有提升的空間。

HTTP/2

HTTP/2 是 HTTP 協議自 1999 年 HTTP 1.1 釋出後的首個更新，主要基於 SPDY 協議。

HTTP/2 為了解決HTTP/1.1中仍然存在的效率問題，HTTP/2 採用了多路複用。即在一個連線裡，客戶端和瀏覽器都可以同時傳送多個請求或回應，而且不用按照順序一一對應。能這樣做有一個前提，就是HTTP/2進行了二進位制分幀，即 HTTP/2 會將所有傳輸的資訊分割為更小的訊息和幀（frame）,並對它們採用二進位制格式的編碼。

也就是說，老闆可以同時下達多個命令，員工也可以收到了A請求和B請求，於是先回應A請求，結果發現處理過程非常耗時，於是就傳送A請求已經處理好的部分，接著回應B請求，完成後，再傳送A請求剩下的部分。A請求的兩部分響應在組合到一起發給老闆。