HTTP2.0新特性详解

1. 二进制分帧层

二进制分帧层，是HTTP 2.0性能增强的核心。

HTTP 1.x在应用层以纯文本的形式进行通信，而HTTP 2.0将所有的传输信息分割为更小的消息和帧，并对它们采用二进制格式编码。这样，客户端和服务端都需要引入新的二进制编码和解码的机制。
如下图所示，HTTP 2.0并没有改变HTTP 1.x的语义，只是在应用层使用二进制分帧方式传输。

typescipt 二进制解析_typescipt 二进制解析

因此，也引入了新的通信单位：

1.1 帧（frame）

HTTP 2.0通信的最小单位，包括帧首部、流标识符、优先值和帧净荷等。

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其中，帧类型又可以分为：

  • DATA：用于传输HTTP消息体；
  • HEADERS：用于传输首部字段；
  • SETTINGS：用于约定客户端和服务端的配置数据。比如设置初识的双向流量控制窗口大小；
  • WINDOW_UPDATE：用于调整个别流或个别连接的流量
  • PRIORITY： 用于指定或重新指定引用资源的优先级。
  • RST_STREAM： 用于通知流的非正常终止。
  • PUSH_ PROMISE： 服务端推送许可。
  • PING： 用于计算往返时间，执行“ 活性” 检活。
  • GOAWAY： 用于通知对端停止在当前连接中创建流。

1.2 消息（message）

消息是指逻辑上的HTTP消息（请求/响应）。一系列数据帧组成了一个完整的消息。比如一系列DATA帧和一个HEADERS帧组成了请求消息。

1.3 流（stream）

流是连接中的一个虚拟信道，可以承载双向消息传输。每个流有唯一整数标识符。为了防止两端流ID冲突，客户端发起的流具有奇数ID，服务器端发起的流具有偶数ID。

所有HTTP 2. 0 通信都在一个TCP连接上完成， 这个连接可以承载任意数量的双向数据流Stream。 相应地， 每个数据流以 消息的形式发送， 而消息由一 或多个帧组成， 这些帧可以乱序发送， 然后根据每个帧首部的流标识符重新组装。

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二进制分帧层保留了HTTP的语义不受影响，包括首部、方法等，在应用层来看，和HTTP 1.x没有差别。同时，所有同主机的通信能够在一个TCP连接上完成。

2. 多路复用共享连接

**基于二进制分帧层，HTTP 2.0可以在共享TCP连接的基础上，同时发送请求和响应。**HTTP消息被分解为独立的帧，而不破坏消息本身的语义，交错发送出去，最后在另一端根据流ID和首部将它们重新组合起来。

HTTP1.X发送接收数据：

HTTP 1.x发起请求是串行的，image1返回后才能再发起image2，image2返回后才能再发起image3。

原因：HTTP1.X是基于“文本分割”解析的协议

GET / HTTP/1.1
Accept:text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,image/webp,image/apng,*/*;q=0.8
Accept-Encoding:gzip, deflate, br
Accept-Language:zh-CN,zh;q=0.9,en;q=0.8
Cache-Control:max-age=0
Connection:keep-alive
Cookie:imooc_uuid=b2076a1d-6a14-4cd5-91b0-17a9a2461cf4; cvde=5be7a057c314b-1; IMCDNS=1
Host:www.imooc.com
Referer:https://www.imooc.com/
Upgrade-Insecure-Requests:1
User-Agent:Mozilla/5.0 (Windows NT 6.1; WOW64) AppleWebKit/537.36 (KHTML, like Gecko) Chrome/63.0.3239.132 Safari/537.36

以上就是HTTP/1.1发送请求消息的文本格式：以换行符分割每一条key:value的内容,“服务端”需要不断的读入字节，直到遇到分隔符（这里指换行符，代码中可能使用\n或者\r\n表示）

这样就使得HTTP1.X：

  • 一次只能处理一个请求或响应，因为这种以分隔符分割消息的数据，在完成之前不能停止解析。

HTTP2.0发送接收数据：

HTTP 2.0建立一条TCP连接后，并行传输着3个数据流，客户端向服务端乱序发送stream1~3的一系列的DATA帧，与此同时，服务端已经在返回stream 1的DATA帧

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原因：HTTP/2是基于二进制“帧”的协议

性能对比，高下立见。HTTP 2.0成功解决了HTTP 1.x的队首阻塞问题（TCP层的阻塞仍无法解决），同时，也不需要通过pipeline机制多条TCP连接来实现并行请求与响应。减少了TCP连接数对服务器性能也有很大的提升。

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3. 请求优先级

流可以带有一个31bit的优先级

  • 0：表示最高优先级
  • 2^31-1：表示最低优先级

服务端推送

HTTP 2.0增加了服务端推送功能，服务端可以根据客户端的请求，提前返回多个响应，推送额外的资源给客户端。如下图所示，客户端请求stream 1，/page.html。服务端在返回stream 1消息的同时推送了stream 2（/script.js）和stream 4（/style.css）。

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PUSH_PROMISE帧是服务端向客户端有意推送资源的信号。

  • 如果客户端不需要服务端Push，可在SETTINGS帧中设定服务端流的值为0，禁用此功能
  • PUSH_PROMISE帧中只包含预推送资源的首部。如果客户端对PUSH_PROMISE帧没有意见，服务端在PUSH_PROMISE帧后发送响应的DATA帧开始推送资源。如果客户端已经缓存该资源，不需要再推送，可以选择拒绝PUSH_PROMISE帧。
  • PUSH_PROMISE必须遵循请求-响应原则，只能借着对请求的响应推送资源。
    目前，Apache的mod_http2能够开启 H2Push on服务端推送Push。Nginx的ngx_http_v2_module还不支持服务端Push。

5. 首部压缩

HTTP 1.x每一次通信（请求/响应）都会携带首部信息用于描述资源属性。

HTTP 2.0在客户端和服务端之间使用“首部表”来跟踪和存储之前发送的键-值对。首部表在连接过程中始终存在，新增的键-值对会更新到表尾，因此，不需要每次通信都需要再携带首部。

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另外，HTTP 2.0使用了首部压缩技术，压缩算法使用HPACK。可让报头更紧凑，更快速传输，有利于移动网络环境。
信都需要再携带首部。

[外链图片转存中…(img-rblJ0Ck3-1632466989562)]

另外，HTTP 2.0使用了首部压缩技术，压缩算法使用HPACK。可让报头更紧凑，更快速传输，有利于移动网络环境。
需要注意的是，HTTP 2.0关注的是首部压缩，而我们常用的gzip等是报文内容（body）的压缩。二者不仅不冲突，且能够一起达到更好的压缩效果。