让面试官颤抖的 HTTP 2.0 协议面试题

Http协议,对于拥有丰富开发经验的程序员来说简直是信手拈来,家常便饭。虽然天天见,但是对于http协议的问题,可能很多人在没有积极准备的情况下,不一定能很好的回答出来。

今天,我们就来讲讲http 2.0和之前版本的区别。

一、HTTP定义

HTTP协议(HyperTextTransferProtocol,超文本传输协议)是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。

二、HTTP发展史

三、HTTP 2.0 vs 1.0 性能能

HTTP 2.0 的出现,相比于 HTTP 1.x ,大幅度的提升了 web 性能。

这是 Akamai 公司建立的一个官方的演示,用以说明 HTTP/2 相比于之前的 HTTP/1.1 在性能上的大幅度提升。 同时请求 379 张图片,从Load time 的对比可以看出 HTTP/2 在速度上的优势。

四、HTTP 2.0 和 1.1 区别别

后面我们将通过几个方面来说说HTTP 2.0 和 HTTP1.1 区别,并且和你解释下其中的原理。

区别一:多路复用

多路复用允许单一的 HTTP/2 连接同时发起多重的请求-响应消息。看个例子:

整个访问流程第一次请求index.html页面,之后浏览器会去请求style.css和scripts.js的文件。左边的图是顺序加载两个个文件的,右边则是并行加载两个文件。

我们知道HTTP底层其实依赖的是TCP协议,那问题是在同一个连接里面同时发生两个请求响应着是怎么做到的?

首先你要知道,TCP连接相当于两根管道(一个用于服务器到客户端,一个用于客户端到服务器),管道里面数据传输是通过字节码传输,传输是有序的,每个字节都是一个一个来传输。

例如客户端要向服务器发送Hello、World两个单词,只能是先发送Hello再发送World,没办法同时发送这两个单词。不然服务器收到的可能就是HWeolrllod(注意是穿插着发过去了,但是顺序还是不会乱)。这样服务器就懵b了。

接上面的问题,能否同时发送Hello和World两个单词能,当然也是可以的,可以将数据拆成包,给每个包打上标签。发的时候是这样的①H ②W ①e ②o ①l ②r ①l ②l ①o ②d。这样到了服务器,服务器根据标签把两个单词区分开来。实际的发送效果如下图:

要实现上面的效果我们引入一个新的概念就是:二进制分帧。

二进制分帧层 在 应用层(HTTP/2)和传输层(TCP or UDP)之间。HTTP/2并没有去修改TCP协议而是尽可能的利用TCP的特性。

在二进制分帧层中, HTTP/2 会将所有传输的信息分割为帧(frame),并对它们采用二进制格式的编码 ,其中 首部信息会被封装到 HEADER frame,而相应的 Request Body 则封装到 DATA frame 里面。掌握这 11 个方法论,搞定一场完美技术面试!

HTTP 性能优化的关键并不在于高带宽,而是低延迟。TCP 连接会随着时间进行自我「调谐」,起初会限制连接的最大速度,如果数据成功传输,会随着时间的推移提高传输的速度。这种调谐则被称为 TCP 慢启动。由于这种原因,让原本就具有突发性和短时性的 HTTP 连接变的十分低效。

HTTP/2 通过让所有数据流共用同一个连接,可以更有效地使用 TCP 连接,让高带宽也能真正的服务于 HTTP 的性能提升。

通过下面两张图,我们可以更加深入的认识多路复用:

HTTP/1

HTTP/2

总结下:多路复用技术:单连接多资源的方式,减少服务端的链接压力,内存占用更少,连接吞吐量更大;由于减少TCP 慢启动时间,提高传输的速度

区别二:首部压缩

为什么要压缩?在 HTTP/1 中,HTTP 请求和响应都是由「状态行、请求 / 响应头部、消息主体」三部分组成。一般而言,消息主体都会经过 gzip 压缩,或者本身传输的就是压缩过后的二进制文件(例如图片、音频),但状态行和头部却没有经过任何压缩,直接以纯文本传输。

随着 Web 功能越来越复杂,每个页面产生的请求数也越来越多,导致消耗在头部的流量越来越多,尤其是每次都要传输 UserAgent、Cookie 这类不会频繁变动的内容,完全是一种浪费。掌握这 11 个方法论,搞定一场完美技术面试!

我们再用通俗的语言解释下,压缩的原理。头部压缩需要在支持 HTTP/2 的浏览器和服务端之间。

  • 维护一份相同的静态字典(Static Table),包含常见的头部名称,以及特别常见的头部名称与值的组合;
  • 维护一份相同的动态字典(Dynamic Table),可以动态的添加内容;
  • 支持基于静态哈夫曼码表的哈夫曼编码(Huffman Coding);

静态字典的作用有两个:

1)对于完全匹配的头部键值对,例如 “:method :GET”,可以直接使用一个字符表示;

2)对于头部名称可以匹配的键值对,例如 “cookie :xxxxxxx”,可以将名称使用一个字符表示。

HTTP/2 中的静态字典如下(以下只截取了部分,完整表格在这里):

同时,浏览器和服务端都可以向动态字典中添加键值对,之后这个键值对就可以使用一个字符表示了。需要注意的是,动态字典上下文有关,需要为每个 HTTP/2 连接维护不同的字典。在传输过程中使用,使用字符代替键值对大大减少传输的数据量。

区别三:HTTP2支持服务器推送

服务端推送是一种在客户端请求之前发送数据的机制。当代网页使用了许多资源:HTML、样式表、脚本、图片等等。在HTTP/1.x中这些资源每一个都必须明确地请求。这可能是一个很慢的过程。浏览器从获取HTML开始,然后在它解析和评估页面的时候,增量地获取更多的资源。因为服务器必须等待浏览器做每一个请求,网络经常是空闲的和未充分使用的。

为了改善延迟,HTTP/2引入了server push,它允许服务端推送资源给浏览器,在浏览器明确地请求之前。一个服务器经常知道一个页面需要很多附加资源,在它响应浏览器第一个请求的时候,可以开始推送这些资源。这允许服务端去完全充分地利用一个可能空闲的网络,改善页面加载时间。

原文发布于微信公众号 - Java技术栈(javastack)

原文发表时间:2018-08-09

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