Java 9和Spring Boot 2.0紛紛宣布支持的HTTP/2到底是什么？

關于HTTP/2，最近你可能沒少聽到過他。首先，如果你了解過Java 9的特性，那么你會發現在Java9中，提供了新的方式來處理HTTP調用，提供了新的HTTP Client，將替代HttpURLConnection，并提供對WebSocket和HTTP/2的支持。還有前兩天剛剛發布的Spring Boot 2.0 的新特性中，也會看到，Spring Boot 2.0支持的Web容器中Tomcat、Undertow和Jetty均已支持HTTP/2。

那么，這篇文章，我們就來了解下，到底什么是HTTP/2。

HTTP

超文本傳輸協議（英文：HyperText Transfer Protocol，縮寫：HTTP）是一種用于分布式、協作式和超媒體信息系統的應用層協議。設計HTTP最初的目的是為了提供一種發布和接收HTML頁面的方法。通過HTTP或者HTTPS協議請求的資源由統一資源標識符（Uniform Resource Identifiers，URI）來標識。

HTTP 協議是以 ASCII 碼傳輸，基于請求與響應模式的、無狀態的，建立在 TCP/IP 協議之上的應用層規范。它不涉及數據包（packet）傳輸，主要規定了客戶端和服務器之間的通信格式，默認使用80端口。

HTTP協議主要的版本有3個，分別是HTTP/1.0、HTTP/1.1和HTTP/2。HTTPS是另外一個協議，簡單講是HTTP的安全版。

HTTP/1.0

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

請注意上面提到的HTTP/1.0中瀏覽器與服務器只保持短暫的連接，連接無法復用。也就是說每個TCP連接只能發送一個請求。發送數據完畢，連接就關閉，如果還要請求其他資源，就必須再新建一個連接。

我們知道TCP連接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版本的性能比較差。現在，隨便打開一個網頁，上面都會有很多圖片、視頻等資源，HTTP/1.0顯然無法滿足性能要求。

HTTP/1.1

為了解決HTTP/1.0存在的缺陷，HTTP/1.1于1999年誕生。相比較于HTTP/1.0來說，最主要的改進就是引入了持久連接。所謂的持久連接就是：在一個TCP連接上可以傳送多個HTTP請求和響應，減少了建立和關閉連接的消耗和延遲。

引入了持久連接之后，在性能方面，HTTP協議有了明顯的提升，基本可以用于日常使用，這也是這一版本一直延用至今的原因。當然還是有些力不從心的，后面會詳細介紹。

關于HTTP/1.0和HTTP/1.1還有些其他區別，這里就不展開介紹了。網上也很多資料，可以自行查閱。

SPDY

雖然，HTTP/1.1在HTTP/1.0的基礎上提供了持久連接，提升了很大的效率，但是，還是有很大的提升空間。

正所謂時勢造英雄，正是因為HTTP存在著諸多不足，所以，才誕生了SPDY。2009年，谷歌公開了自行研發的 SPDY 協議，主要解決 HTTP/1.1 效率不高的問題。它的設計目標是降低 50% 的頁面加載時間。SPDY主要提供了以下功能（后文介紹HTTP2的時候再詳細介紹）：

多路復用（multiplexing）。多個請求共享一個tcp連接。

header壓縮。刪除或者壓縮HTTP頭

服務端推送。提供服務方發起通信，并向客戶端推送數據的機制。

SPDY位于HTTP之下，TCP和SSL之上，這樣可以輕松兼容老版本的HTTP協議。

實際上在 HTTP2 提出來之前，SPDY 流行了很長一段時間。當下很多著名的互聯網公司都在自己的網站或 APP 中采用了 SPDY 系列協議（當前最新版本是 SPDY/3.1），因為它對性能的提升是顯而易見的。主流的瀏覽器（谷歌、火狐、Opera）也都早已經支持 SPDY，它已經成為了工業標準。HTTP Working-Group 最終決定以 SPDY/2 為基礎，開發 HTTP/2。

HTTP/2

下圖是Akamai 公司建立的一個官方的演示，主要用來說明在性能上HTTP/1.1和HTTP/2在性能升的差別。同時請求 379 張圖片，HTTP/1.1加載用時4.54s，HTTP/2加載用時1.47s。

HTTP/2 是 HTTP 協議自 1999 年 HTTP 1.1 發布后的首個更新，主要基于 SPDY 協議。由互聯網工程任務組（IETF）的 Hypertext Transfer Protocol Bis（httpbis）工作小組進行開發。該組織于2014年12月將HTTP/2標準提議遞交至IESG進行討論，于2015年2月17日被批準。HTTP/2標準于2015年5月以RFC 7540正式發表。

下面來看下，HTTP/2相對于HTTP/1.1有哪些改進：

在HTTP/2中，在應用層（HTTP2.0）和傳輸層（TCP或者UDP）之間加了一層：二進制分幀層。這是HTTP2中最大的改變。HTTP2之所以性能會比HTTP1.1有那么大的提高，很大程度上正是由于這一層的引入。

在二進制分幀層中， HTTP/2 會將所有傳輸的信息分割為更小的消息和幀（frame）,并對它們采用二進制格式的編碼。

這種單連接多資源的方式，減少了服務端的壓力，使得內存占用更少，連接吞吐量更大。而且，TCP連接數的減少使得網絡擁塞狀況得以改善，同時慢啟動時間的減少，使擁塞和丟包恢復速度更快。

多路復用允許同時通過單一的HTTP/2.0連接發起多重的請求-響應消息。在HTTP1.1協議中，瀏覽器客戶端在同一時間，針對同一域名下的請求有一定數量的限制，超過了這個限制的請求就會被阻塞。而多路復用允許同時通過單一的 HTTP2.0 連接發起多重的“請求-響應”消息。

HTTP2的請求的TCP的connection一旦建立，后續請求以stream的方式發送。每個stream的基本組成單位是frame（二進制幀）。客戶端和服務器可以把 HTTP 消息分解為互不依賴的幀，然后亂序發送，最后再在另一端把它們重新組合起來。

也就是說， HTTP2.0 通信都在一個連接上完成，這個連接可以承載任意數量的雙向數據流。就好比，我請求一個頁面 http://www.hollischuang.com 。頁面上所有的資源請求都是客戶端與服務器上的一條 TCP 上請求和響應的！

HTTP/1.1的header帶有大量信息，而且每次都要重復發送。HTTP/2 為了減少這部分開銷，采用了HPACK 頭部壓縮算法對Header進行壓縮。

簡單來講就是當用戶的瀏覽器和服務器在建立連接后，服務器主動將一些資源推送給瀏覽器并緩存起來的機制。有了緩存，當瀏覽器想要訪問已緩存的資源的時候就可以直接從緩存中讀取了。

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