《一篇就夠系列》之HTTP詳解，覆蓋高頻面試考點！

JavaBuild發表於2024-10-28
HTTP面試

一、寫在開頭

前幾篇博文大概介紹了什麼是網路程式設計，以及網路程式設計的實戰作用，今日起，我們將針對裡面涉及到的重要知識點，進行詳細的梳理與學習！

在整個WEB程式設計中，有個應用層的協議是我們無法跳過的，那就是HTTP，一個超文字傳輸協議 我們瀏覽網頁的時候，它總是第一個出現，我們今天就來學習瞭解一下它。

二、HTTP

2.1 HTTP的定義

HTTP是應用層的一個重要協議，中文譯為超文字傳輸協議，是基於TCP協議之上的，主要為WEB瀏覽器和WEB伺服器通訊所設計，可傳輸超文字和多媒體內容，當我們使用瀏覽器瀏覽網頁的時候，我們網頁就是透過 HTTP/HTTPS 請求進行載入的。

2.2 HTTP 響應狀態碼

HTTP狀態碼是描述HTTP請求結果的一個特定碼值，透過它我們可以快速定位到本次請求的問題出現在了哪裡。

在這裡插入圖片描述 狀態碼中，基本上以阿拉伯數字1-5作為開頭，分別代表不同含義，其中1XX我們很少看到，它表示服務端正在處理接收到的請求：

  1. 100 Continue：客戶端可以繼續請求。通常在客戶端已傳送請求的初始部分後使用，表示伺服器已接收請求的初步部分，客戶端應繼續傳送其餘部分。
  2. 101 Switching Protocols：伺服器正在切換到客戶端請求的協議。這在客戶端請求更改協議（如從 HTTP/1.1 切換到 HTTP/2）時使用。

2XX（成功狀態碼）

  1. 200(成功) 伺服器已成功處理了請求。這個狀態碼對servlet是預設的，如果沒有呼叫setStatus方法的話，就會得到 200；
  2. 201 Created：請求被成功處理並且在服務端建立了一個或多個新的資源。例如，透過 POST 請求建立一個新的使用者。
  3. 204(無內容) 伺服器成功處理了請求，未返回任何內容；
  4. 205(重置內容) 伺服器成功處理了請求，未返回任何內容，重置文件檢視，如清除表單內容；
  5. 206(部分內容) 伺服器成功處理了部分 GET 請求。

3XX（重定向狀態碼）

  1. 300(多種選擇) 伺服器根據請求可執行多種操作。伺服器可根據請求者 來選擇一項操作，或提供操作列表供其選擇；
  2. 301(永久移動) 請求的網頁已被永久移動到新位置。伺服器返回此響應時，會自動將請求者轉到新位置；
  3. 302(臨時移動) 伺服器目前正從不同位置的網頁響應請求，但請求者應繼續使用原有位置來進行以後的請求。會自動將請求者轉到新位置；
  4. 304(未修改) 自從上次請求後，請求的網頁未被修改過，不會返回網頁內容；
  5. 305(使用代理) 請求者只能使用指定的代理訪問請求的網頁。

4XX（客戶端錯誤狀態碼）

  1. 400(錯誤請求) 伺服器不理解請求的語法 ；
  2. 401(身份驗證錯誤) 此頁要求授權；
  3. 403(禁止) 伺服器直接拒絕 HTTP 請求，不處理。一般用來針對非法請求；
  4. 404你請求的資源未在服務端找到。比如你請求某個使用者的資訊，服務端並沒有找到指定的使用者；
  5. 406(不接受) 無法使用請求的內容特性響應請求的網頁；
  6. 408(請求超時) 伺服器等候請求時發生超時；
  7. 414(請求的 URI 過長) 請求的 URI 過長，伺服器無法處理。

5XX（伺服器錯誤狀態碼）

  1. 500(伺服器內部錯誤) 伺服器遇到錯誤，無法完成請求；
  2. 503(服務不可用) 目前無法使用伺服器(由於超載或進行停機維護)。通常，這只是一種暫時的狀態；
  3. 504(閘道器超時) 伺服器作為閘道器或代理，未及時從上游伺服器接收請求；
  4. 505(HTTP 版本不受支援) 伺服器不支援請求中所使用的 HTTP 協議版本。

2.2 HTTP請求報文

根據如下報文案例，我們看一下，其中①，②和③屬於請求行；④屬於請求頭；⑤屬於報文體。 在這裡插入圖片描述

  • ① 是請求方法，HTTP/1.1 定義的請求方法有8種：GET、POST、PUT、DELETE、PATCH、HEAD、OPTIONS、TRACE,最常的兩種GET和POST；
  • ② 為請求對應的URL地址，它和報文頭的Host屬性組成完整的請求URL；
  • ③ 是協議名稱及版本號；
  • ④ 是HTTP的報文頭，報文頭包含若干個屬性，格式為“屬性名:屬性值”，服務端據此獲取客戶端的資訊。
  • ⑤ 是報文體，它將一個頁面表單中的元件值透過param1=value1&param2=value2的鍵值對形式編碼成一個格式化串，它承載多個請求引數的資料。不但報文體可以傳遞請求引數，請求URL也可以透過類似於“/chapter15/user.html? param1=value1&param2=value2”的方式傳遞請求引數。

2.3 HTTP VS HTTPS

我們從下圖四個方面，對比分析HTTP與HTTPS。 在這裡插入圖片描述

  • 埠號： HTTP的埠號是80，而HTTPS的埠號是443；
  • URL字首： HTTP 的 URL 字首是 http://，HTTPS 的 URL 字首是 https://；
  • 安全性和資源消耗： HTTP是執行在TCP之上的協議，傳輸皆為明文，客戶端和服務端無法驗證對方身份，而HTTPS是執行在SSL/TLS之上的，傳輸內容經過了對稱加密，並且堆成加密的秘鑰，又在伺服器端進行了非對稱加密，相對HTTP安全很多，不過因為這一系列的操作，也讓HTTPS耗費了更多的伺服器資源；
  • SEO： 搜尋引擎通常會更青睞使用 HTTPS 協議的網站，因為 HTTPS 能夠提供更高的安全性和使用者隱私保護。使用 HTTPS 協議的網站在搜尋結果中可能會被優先顯示，從而對 SEO 產生影響。

2.4 HTTP不同版本

自1996年5月公佈的HTTP1.0版本開始，經歷了幾十年時間，HTTP已經誕生了1.0，1.1，2.0,3.0等諸多版本，順勢時代發展，不斷向前進步！

2.4.1 HTTP1.0 VS HTTP1.1

  1. 連線方式：HTTP1.0 為短連線，需要使用 keep-alive 引數建立長連線，HTTP1.1 預設支援keep-alive長連線。
  2. 狀態響應碼：HTTP1.1在原有的基礎上增加了很多的響應碼，光是錯誤響應狀態碼就新增了 24 種，如100、204、409、410等。
  3. 快取機制：在 HTTP1.0 中主要使用 Header 裡的 If-Modified-Since,Expires 來做為快取判斷的標準，HTTP1.1 則引入了更多的快取控制策略例如 Entity tag，If-Unmodified-Since, If-Match, If-None-Match 等更多可供選擇的快取頭來控制快取策略。
  4. 頻寬：HTTP1.0無法請求部分物件內容，不能斷點續傳，在HTTP1.1在請求頭引入了 range 頭域，它允許只請求資源的某個部分，即返回碼是 206（Partial Content），這樣就方便了開發者自由的選擇以便於充分利用頻寬和連線。
  5. Host頭處理：HTTP1.1 引入了 Host 頭欄位，允許在同一 IP 地址上託管多個域名，從而支援虛擬主機的功能。而 HTTP1.0 沒有 Host 頭欄位，無法實現虛擬主機。

2.4.2 HTTP1.1 VS HTTP2.0

  1. 多路複用：HTTP2.0在同一個連線中允許同時傳輸多個請求和響應，互不干擾。而HTTP1.1中則採用的是序列方式，每個請求和響應都需要一個連線來處理，由於瀏覽器為了資源損耗控制在了6-8個TCP連線數限制，這樣HTPP1.1的處理速度大大受限。 在這裡插入圖片描述

  2. 二進位制幀：HTTP2.0 使用二進位制幀進行資料傳輸，而 HTTP1.1 則使用文字格式的報文。二進位制幀更加緊湊和高效，減少了傳輸的資料量和頻寬消耗。

  3. 頭部壓縮：HTTP1.1 支援Body壓縮，Header不支援壓縮。HTTP2.0 支援對Header壓縮，使用了專門為Header壓縮而設計的 HPACK 演算法，減少了網路開銷。

2.4.3 HTTP2.0 VS HTTP3.0

  1. 傳輸協議：HTTP2.0 是基於 TCP 協議實現的，HTTP3.0 新增了 QUIC（Quick UDP Internet Connections） 協議來實現可靠的傳輸，提供與 TLS/SSL 相當的安全性，具有較低的連線和傳輸延遲。你可以將 QUIC 看作是 UDP 的升級版本，在其基礎上新增了很多功能比如加密、重傳等等。HTTP3.0 之前名為 HTTP-over-QUIC，從這個名字中我們也可以發現，HTTP3.0 最大的改造就是使用了 QUIC。
  2. 建立連線： HTTP2.0 需要經過經典的 TCP 三次握手過程（由於安全的 HTTPS 連線建立還需要 TLS 握手，共需要大約 3 個 RTT）。由於 QUIC 協議的特性（TLS 1.3，TLS 1.3 除了支援 1 個 RTT 的握手，還支援 0 個 RTT 的握手）連線建立僅需 0-RTT 或者 1-RTT。這意味著 QUIC 在最佳情況下不需要任何的額外往返時間就可以建立新連線。
  3. 頭部壓縮：HTTP2.0 使用 HPACK 演算法進行頭部壓縮，而 HTTP3.0 使用更高效的 QPACK 頭壓縮演算法。
  4. 容錯性：HTTP3.0 具有更好的錯誤恢復機制，當出現丟包、延遲等網路問題時，可以更快地進行恢復和重傳。而 HTTP2.0 則需要依賴於 TCP 的錯誤恢復機制。
  5. 安全性：在 HTTP2.0 中，TLS 用於加密和認證整個 HTTP 會話，包括所有的 HTTP 頭部和資料負載。TLS 的工作是在 TCP 層之上，它加密的是在 TCP 連線中傳輸的應用層的資料，並不會對 TCP 頭部以及 TLS 記錄層頭部進行加密，所以在傳輸的過程中 TCP 頭部可能會被攻擊者篡改來干擾通訊。而 HTTP3.0 的 QUIC 對整個資料包（包括報文頭和報文體）進行了加密與認證處理，保障安全性。
  6. 連線遷移：HTTP3.0 支援連線遷移，因為 QUIC 使用 64 位 ID 標識連線，只要 ID 不變就不會中斷，網路環境改變時（如從 Wi-Fi 切換到移動資料）也能保持連線。而 TCP 連線是由（源 IP，源埠，目的 IP，目的埠）組成，這個四元組中一旦有一項值發生改變，這個連線也就不能用了。

三、總結

好啦，今天的HTTP學習就到這裡啦，其實對於java開發工程師而言，對於HTPP的瞭解程度，到此也就結束了，但對於網路工程師來說，HTPP是一個至關重要的知識，需要更深層次的去探究，推薦看《圖解 HTTP》這本書。

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