01网络面经：你每天都用的HTTP协议，到底是什么鬼？

发表于： 2021年8月24日 2021年8月24日
分类： Java
标签： http, Java, java面试

作为开发人员，每天都在使用HTTP协议，但是否详细了解过一下该协议的构成及特性吗？本文就带大家全面的梳理一下。先来看一下本篇文章涉及到的知识点脑图。

脑图原文件可在公众号【程序新视界】内回复“http”获得。下面，看具体关于HTTP协议的介绍。

HTTP协议简介

超文本传输协议（英文：HyperText Transfer Protocol，缩写：HTTP）是一种用于分布式、协作式和超媒体信息系统的应用层协议，是万维网的数据通信的基础。

HTTP协议基本格式：

协议://服务器IP:[端口]/路径/[？查询]

1999年6月公布的RFC 2616定义了HTTP协议中现今广泛使用的HTTP 1.1。HTTP/2标准于2015年5月以RFC 7540正式发表，取代HTTP 1.1成为HTTP的实现标准。

HTTP协议概述

HTTP是一个客户端与服务器端请求应答的标准（TCP）。可通过浏览器或者其它的工具，发起一个HTTP请求到服务器上指定端口（默认：80）。

HTTP协议广泛应用于TCP/IP协议之上，但并非必须使用TCP/IP协议。HTTP假定下层协议可靠传输，因此能够保证这一要求的协议都可被使用。

HTTP协议数据是明文传输，不安全，可基于HTTPS进行加密处理，通常使用SSL/TLS协议进行加密。

基本使用流程：客户端发起HTTP请求，创建到指定服务器（端口）的TCP连接。服务器监听对应端口（默认80端口），接收并处理请求，返回状态码（比如：”HTTP/1.1 200 OK”）、内容、错误消息或其他信息。

HTTP协议特性

HTTP是无状态的

HTTP协议是无状态(stateless)协议。每次请求都是相互独立的，不会对请求或响应做持久化处理。好处：可以更快地处理大量事务、确保协议的可伸缩性。

针对业务需要，可引入了Cookie（HTTP 1.1）和Session技术，用于管理状态。

多次HTTP请求

针对一个网页，并不是一次请求完成。客户端首先响应的是HTML页面，然后再加载其他资源（CSS、JS、图片等）。HTTP 2.0 支持管道机制，可以同时请求和响应多个请求，大大提高了效率。

无连接

HTTP 1.0每次连接只处理一个请求。服务器处理完客户的请求，收到客户的应答后，即断开连接。目的是节省传输时间、提高并发性能。

HTTP 1.1 会等待一段时间，如无后续请求则断开，否则继续使用。目的是提高效率，减少短时间内建立连接的次数。

基于TCP协议

HTTP协议的目标是规定客户端和服务端数据传输的格式和数据交互行为，并不负责数据传输的细节。大多数底层是基于TCP实现。现在使用的版本当中是默认持久连接的，也就是多次HTTP请求使用一个TCP连接。

HTTP工作流程

客户端向服务器发送请求报文，请求报文包含请求的方法、URL、协议版本、请求头部和请求数据。服务器响应请求结果，响应内容包括协议的版本、成功或者错误代码、服务器信息、响应头部和响应数据。

HTTP 请求/响应的基本步骤：

步骤一：客户端（比如浏览器）连接到Web服务器（默认80端口），并建立TCP连接。

步骤二：基于TCP，发起HTTP请求；

步骤三：服务接受请求并返回相应报文；

步骤四：释放连接TCP连接；

步骤五：客户端（浏览器）解析HTML内容并呈现；

如果在浏览器输入URL地址，地址为域名，则还需先向DNS服务器请求解析域名对应的IP，然后在基于IP和端口建立TCP连接。

HTTP请求报文

HTTP请求包含四个部分，分别是请求行（请求方法）、请求头（消息报头）、空行和请求正文。

HTTP请求报文示例：

# 请求行
POST /index.html HTTP/1.1
# 请求头
Host: 127.0.0.1
User-Agent: Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; WOW64; rv:67.0) 
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;
Accept-Language: zh-CN,zh;
Accept-Encoding: gzip, deflate
Referer: http://127.0.0.1/index.html
Content-Type: application/x-www-form-urlencoded
Content-Length: 29
Connection: close
Cookie: security=impossible; PHPSESSID=8vv0n11btuol45hqcm5recmfp7
Upgrade-Insecure-Requests: 1

# 请求正文
username=admin&password=admin

需要注意的每一行末尾都有回车和换行，在内容实体和请求头之间有一个空行。

HTTP相应报文

HTTP响应由四部分组成，分别是响应行、响应头（消息报头）、空行和响应正文（消息主题）。

响应报文示例：

# 响应行
HTTP/1.1 200 OK
# 响应头
Date: Tue, 10 Aug 2021 09:09:09 GMT
//...省略...
Content-Length: 5185
Connection: close
Content-Type: text/html;charset=gb2312

# 响应正文
<!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Strict//EN" "http://www.w3.org/TR/xhtml1/DTD/xhtml1-strict.dtd">

<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">

其中，Content-Length表示响应正文中内容的长度。

HTTP请求方法

请求方法是客户端用来告知服务器其动作意图的方法，HTTP/1.1协议中共定义了8种方法来操作指定的资源。需要注意的是方法名区分大小写，都是大写字母。

GET：获取资源

请求获取指定URI对应的资源，只读，不应该产生“副作用”。

HEAD：获得报文首部

HEAD方法类似GET方法，但HEAD方法不要求返回数据。用于确认URI的有效性及资源更新时间等，可以理解为“元数据”。

POST：传输实体主体

POST方法用来传输实体的主体。

PUT：传输文件

PUT 方法用来传输文件，向指定资源位置上传其最新内容。

DELETE：删除资源

请求服务器删除所标识的资源，与PUT方法相反。

TRACE：追踪路径

回显服务器收到的请求，主要用于测试或诊断。

OPTIONS：询问支持的方法

获取指定资源所支持的所有HTTP请求方法。用’*’来代替资源名称，向Web服务器发送OPTIONS请求，可以测试服务器功能是否正常运作。

CONNECT：要求用隧道协议连接代理

HTTP/1.1协议中预留给能够将连接改为管道方式的代理服务器。通常用于SSL加密服务器的链接（经由非加密的HTTP代理服务器）。

不支持对应方法时，返回状态码405（Method Not Allowed）；未实现方法时，返回状态码501（Not Implemented）。

HTTP服务器至少应该实现GET和HEAD方法，其他方法可选。且所支持方法实现应匹配方法的语义定义。

HTTP状态码

状态码是用来告知客户端服务器端处理请求的结果。HTTP响应的第一行都是状态行（包括版本号、状态码、短语），具体内容见返回报文。

其中状态码包含以下类型：

1xx消息——接收的请求正在处理
2xx成功——请求正常处理完毕
3xx重定向——需要进行附加操作以完成请求
4xx请求错误——请求含有词法错误或者无法被执行
5xx服务器错误——服务器处理请求出错

常见状态码：

200:客户端请求成功，是最常见的状态。
302:重定向。
404:请求资源不存在，是最常见的状态。
400:客户端请求有语法错误，不能被服务器所理解。
401:请求未经授权。
403:服务器收到请求，但是拒绝提供服务。
500:服务器内部错误，是最常见的状态。
503:服务器当前不能处理客户端的请求，一段时间后可能恢复正常。

URL构成

超文本传输协议（HTTP）的统一资源定位符地址构成：
传送协议。
层级URL标记符号(为[//],固定不变)
访问资源需要的凭证信息（可省略）
服务器。（通常为域名，或IP地址）
端口号。（以数字方式表示，若为HTTP的默认值“:80”可省略）
路径。（以“/”字符区别路径中的每一个目录名称）
查询。（GET模式的窗体参数，以“?”字符为起点，每个参数以“&”隔开，再以“=”分开参数名称与数据，通常以UTF8的URL编码，避开字符冲突的问题）
片段。以“#”字符为起点

以http://www.choupangxia.com:80/blog/index.html?id=10&page=1 为例。

其中：