HTTP 協議完全解析

HTTP 的全稱是 HyperText Transfer Protocol (超文字傳輸協議)的縮寫，是一種建立在 TCP 上的無狀態連線。HTTP 是網際網路的基礎協議，用於客戶端與伺服器之間的通訊，它規定了客戶端和伺服器之間的通訊格式，包括請求與響應的格式。

基本的工作流程是客戶端傳送一個 HTTP 請求，服務端收到請求開始處理，處理結束返回給客戶端結果，客戶端對結果進行處理並展示。

現在最流行的 HTTP 版本還是 1997 年釋出的 HTTP/1.1。

一、 HTTP 的工作方式

1.1 請求過程

客戶端向服務端傳送一段請求報文，服務端收到後，返回響應報文，客戶端對響應內容進行展示。

一個 HTTP 的請求必定是由客戶端發起，伺服器端回覆響應。伺服器在沒有接收到請求之前不會傳送響應。

名詞解釋

客戶端：請求訪問文字或影象等資源的一端。

服務端：提供資源響應的一端。

資源：網路上的一切內容都是資源，無論是圖片文字還是動態程式碼。

1.2 請求方式

web 瀏覽器請求：

請求過程如下 ⬇️

使用者輸入地址後回車或點選連結
瀏覽器拼裝 HTTP 報文併傳送請求給服務器
服務器處理請求後，傳送響應報文給瀏覽器
瀏覽器解析響應報文並使用渲染引擎顯示到介面

APP 客戶端請求：

請求過程如下 ⬇️

使用者點選或介面自動觸發聯網需求
Android 程式碼呼叫拼裝 HTTP 報文併傳送請求到服務器
服務器處理請求後傳送響應報文給手機
Android 程式碼處理響應報文並作出相應處理(如儲存資料、加工資料、顯示資料到介面)

1.3 報文是什麼

報文是在 HTTP 應用程式之間傳送的資料塊。這些資料塊以一些文字的元資訊 (meta 標籤中的資訊) 開頭，描述了報文的內容及含義。

每條報文都包含一條來自於客戶端的請求，或者一條來自於服務端的響應。

它由 3 部分組成：對報文進行描述的「起始行」、包含屬性的「首部(Header)」以及可選的、包含資料的「主體(body)」

二、HTTP 的報文格式

2.1 請求報文的格式

<method> <path> <HTTP version>
<headers>

<entity-body>
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2.2 響應報文的格式

(注意，只有起始行的語法與請求報文有所不同)

<HTTP version> <status code> <reason-phrase>
<headers>

<entity-body>
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下面是對各部分的簡要描述，後面會詳細介紹。

方法 (method) 客戶端希望伺服器對資源執行的動作，常見的方法有 Get、Post、HEAD 等。
請求路徑 (path) 請求的 URL 描述了要對哪個資源執行這個方法，是給伺服器看的。
HTTP 版本(HTTP version)
狀態碼(status code) 不同狀態碼對應不同的響應狀態
原因短句(reason-phrase) 對狀態碼進行簡單的描述。
首部(headers) 包含許多鍵值對，是對響應資料的一些格式資訊。

三、 Method(請求方法)

最常見的請求方法就是 GET 和 POST了。除此之外還有 PUT、DELETE、HEAD 等。

GET

最常見的請求方式
指定請求路徑，向伺服器請求資源
只獲取資源，不對伺服器資料進行修改
不傳送 body

GET  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
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對應的 Retrofit 的程式碼：

@GET("/users/{id}")
Call<User> getUser(@Path("id") String id, @Query("gender") String gender);
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Post

使用者增加或者修改資源
包含 body，傳送給伺服器的內容寫在 body 裡面

POST  /users  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 13
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對應的 Retrofit 的程式碼：

@FormUrlEncoded
@POST("/users")
Call<User> addUser(@Field("name") String name, @Field("gender") String
gender);
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PUT

用於修改資源
包含 body，傳送給伺服器的內容寫在 body 裡面

PUT  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 13
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對應的 Retrofit 的程式碼：

@FormUrlEncoded
@PUT("/users/{id}")
Call<User> updateGender(@Path("id") String id, @Field("gender") String
gender);
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DELETE

用於刪除資源
不傳送 body

DELETE  /users/1  HTTP/1.1
Host: api.github.com
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對應的 Retrofit 的程式碼：

@DELETE("/users/{id}")
Call<User> getUser(@Path("id") String id, @Query("gender") String gender);
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HEAD

HEAD 與 GET 的使用方式完全相同。
區別在於，HEAD 請求的返回響應中沒有 Body
用途：比如下載需求，返回的 Headers 中有下載內容的大小，可以用於顯示進度。

小知識點

GET、PUT、DELETE 都是冪等操作，就是說，請求一次和請求多次的結果是一樣的。比如，GET 請求一個資料，請求一次和請求十次返回的結果是一樣的，PUT 同樣修改一個資料，修改一次和修改十次，結果也都是一樣的。

四、狀態碼(status code)

狀態碼是對結果進行型別化的描述的，比如「請求成功」、「內容未找到」等主要分為 5 類。

1xx：臨時性訊息。

100：繼續傳送
101：正在切換協議
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2xx：成功。

200：OK (最常見) 
201：建立成功
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3xx：重定向。

301：域名永久移動
302：暫時移動
304：內容未改變，請求被重定向到客戶端本地快取
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4xx：客戶端錯誤

400：客戶端請求錯誤，伺服器不理解請求的語法。
401：未授權，要求進行身份驗證。
403：被禁止，伺服器拒絕請求。
404：找不到內容，伺服器找不到請求的網頁。(最常見)
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5xx：伺服器錯誤

500：伺服器內部錯誤 (最常見)
503：服務不可用
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五、首部(Headers)

首部包含多個請求頭，是用來描述訊息的後設資料(meta data)。

首部欄位有很多，主要分為以下幾類：

通用首部 => 提供了與報文相關的最基本的資訊
請求首部 => 只在請求報文中有意義的首部
響應首部 => 只在響應報文中有意義的首部
body 首部 => 描述 body 的首部

下面我們就說一些比較常用的。

5.1 通用首部

Date

提供日期和時間標誌，說明報文是在什麼時間建立的。

Date: Tue, 12 Feb 2019 07:32:07 GMT
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Connection

允許客戶端和伺服器指定與請求/響應連線有關的選項。

Connection: keep-alive
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其他通用首部

Via : 顯示報文經過的中間節點（代理、閘道器）。

via: cache25.l2ot7-1[0,304-0,H], cache25.l2ot7-1[1,0], cache5.us14[342,200-0,H]
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Transfer-Encoding : 告知接收端為了保證報文的可靠傳輸，對報文采用了什麼編碼方式。

Transfer-Encoding: chunked
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Cache-Control : 指定快取的控制方式。

cache-control: no-store, no-cache, must-revalidate, proxy-revalidate
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5.2 請求首部

Host

給出了接收請求的伺服器的主機名和埠。(注意:不是在網路上用於定址的，⽽是在目標服務器上定位子服務器。)

Host: api.github.com
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Accept

用來告訴服務端客戶端會接受的媒體型別，包括客戶端需要什麼，可以使用什麼，以及不想要什麼。

Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8

'*' 用來表示萬用字元。
;q= (q-factor weighting)
值代表優先順序，用相對質量價值表示，又稱為權重。
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Accept-Charset

用來告知伺服器，客戶端可以處理的字符集型別。

Accept-Charset: utf-8, iso-8859-1;q=0.5
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Accept-Encoding

用來將客戶端能夠理解的內容編碼方式告知伺服器，服務端會選擇一個客戶端提議的方式。

Accept-Encoding: gzip, deflate, br

gzip：表示採用 Lempel-Ziv coding (LZ77) 壓縮演算法，以及32位CRC校驗的編碼方式。
compress：採用 Lempel-Ziv-Welch (LZW) 壓縮演算法。
deflate：採用 zlib 結構和 deflate 壓縮演算法。
br：表示採用 Brotli 演算法的編碼方式。
identity：用於指代自身（例如：未經過壓縮和修改）。除非特別指明，這個標記始終可以被接受。
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Accept-Language

用來告訴伺服器，客戶端能夠理解哪些語言

Accept-Language: zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
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Range

告訴伺服器，客戶端要獲取哪段資料。主要用於：斷點續傳、多執行緒下載。

語法：
Range: <unit>=<range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>, <range-start>-<range-end>
<unit>：範圍所採用的單位，通常是位元組（bytes）。
<range-start>：一個整數，表示在特定單位下，範圍的起始值。
<range-end>：一個整數，表示在特定單位下，範圍的結束值。這個值是可選的，如果不存在，表示此範圍一直延伸到文件結束。

Range: bytes=200-1000, 2000-6576, 19000-
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From

提供了客戶端使用者的 E-mail 地址，用處：比如你有一個爬蟲程式，那麼 Form 首部應該隨請求一起傳送，這樣的話，在伺服器遇到問題的時候，例如爬蟲傳送了過量的、不希望收到的或者不合法的請求時，站點管理員可以聯絡到你。

5.3 響應首部

Server

包含了處理請求的源頭伺服器所用到的軟體相關資訊

Server: Apache-Coyote/1.1
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Set-Cookie

用來由伺服器端向客戶端傳送 cookie。

會話期 cookies 將會在客戶端關閉時被移除。 
會話期 cookie 不設定 Expires 或 Max-Age 指令
Set-Cookie: sessionid=38afes7a8; HttpOnly; Path=/

持久化 Cookie 不會在客戶端關閉時失效，而是在特定的日期（Expires）或者經過一段特定的時間之後（Max-Age）才會失效。

Set-Cookie: id=a3fWa; Expires=Wed, 21 Oct 2015 07:28:00 GMT; Secure; HttpOnly
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Accept-Ranges

響應中出現，表示服務器支援按位元組來取範圍資料

語法：
Accept-Ranges: bytes
Accept-Ranges: none
none：不支援任何範圍請求單位，由於其等同於沒有返回此頭部，因此很少使用。
bytes：範圍請求的單位是 bytes （位元組）。

Accept-Ranges: bytes
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5.4 Body 首部

由於請求與響應中都可以包含 body部分，所以在請求報文與響應報文中都可以出現這部分欄位。

Location

指定的是需要將頁面重新定向至的地址。一般在響應碼為 3xx 的響應中才會有意義。

Location: /index.html
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Content-Type

告訴客戶端實際返回的內容的內容型別。主要分為 4 類。

text/html

請求 Web ⻚面時返回響應的型別，Body 中返回 html 文字。

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html; charset=utf-8
Content-Length: 853
<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
    <meta charset="utf-8">
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x-www-form-urlencoded

Web ⻚面純⽂本表單的提交方式

POST  /users  HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 27
name=xxtlant&gender=male
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multitype/form-data

Web ⻚面含有⼆制⽂件時的提交方式。

POST  /users  HTTP/1.1
Host: hencoder.com
Content-Type: multipart/form-data; boundary=----
WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Length: 2382
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Disposition: form-data; name="name"
rengwuxian
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW
Content-Disposition: form-data; name="avatar"; filename="avatar.jpg"
Content-Type: image/jpeg
JFIFHHvOwX9jximQrWa......
------WebKitFormBoundary7MA4YWxkTrZu0gW--
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application/json , image/jpeg , application/zip ...

單項內容(⽂本或非⽂本都可以)，用於 Web Api 的響應或者 POST / PUT 的請求。

請求中提交 JSON

POST /users HTTP/1.1
Host: api.github.com
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Content-Length: 38
{"name":"xxtlant","gender":"male"}
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響應中返回 JSON

Date: Tue, 12 Feb 2019 08:04:14 GMT
Content-Type: application/json; charset=utf-8
Transfer-Encoding: chunked
Server: GitHub.com
Status: 200 OK

{"login": "xxtlant",
"id": 18342980,
"node_id": "MDQ6VXNlcjE4MzQyOTgw",
"avatar_url": "https://avatars2.githubusercontent.com/u/18342980?v=4",
"gravatar_id": "",
....
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請求中提交⼆進位制內容

POST /user/1/avatar HTTP/1.1
Host: hencoder.com
Content-Type: image/jpeg
Content-Length: 1575
JFIFHH9......
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相應中返回⼆進位制內容

HTTP/1.1 200 OK
content-type: image/jpeg
content-length: 1575
JFIFHH9......
複製程式碼

Content-length

用來指明傳送給接收方的訊息主體的大小。

Content-Length: <length>
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Content-Encoding

用於對特定媒體型別的資料進行壓縮。這個訊息用來告知客戶端應該怎樣解碼才能獲取在 Content-Type 中的媒體型別內容。

Content-Encoding: gzip

其值受 Accept-Encoding 影響
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與此對應，Content-Language 也與 Accept-Language 對應。

HTTP 協議完全解析

目錄

一、 HTTP 的工作方式

1.1 請求過程

1.2 請求方式

web 瀏覽器請求：

APP 客戶端請求：

1.3 報文是什麼

二、HTTP 的報文格式

2.1 請求報文的格式

2.2 響應報文的格式

三、 Method(請求方法)

GET

Post

PUT

DELETE

HEAD

小知識點

四、狀態碼(status code)

1xx：臨時性訊息。

2xx：成功。

3xx：重定向。

4xx：客戶端錯誤

5xx：伺服器錯誤

五、首部(Headers)

5.1 通用首部

Date

Connection

其他通用首部

5.2 請求首部

Host

Accept

Accept-Charset

Accept-Encoding

Accept-Language

Range

From

5.3 響應首部

Server

Set-Cookie

Accept-Ranges

5.4 Body 首部

Location

Content-Type

Content-length

Content-Encoding

六、參考連結

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