HTTP 2 的新特性你 get 了吗？

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作者：余宇翔

导语

HTTP/2 的主要设计思想应该都是源自 Google的 SPDY 协议，是互联网工程任务组 ( IETF ) 对谷歌提出的 SPDY 协议进行标准化才有了现在的 HTTP/2 。下面我们直奔主题分析 HTTP/2 的新特性，并且与 HTTP/1.x作对比。

一、多路复用的单一长连接

1.单一长连接

在HTTP/2中，客户端向某个域名的服务器请求页面的过程中，只会创建一条TCP连接，即使这页面可能包含上百个资源。而之前的HTTP/1.x一般会创建6-8条TCP连接来请求这100多个资源。单一的连接应该是HTTP2的主要优势，单一的连接能减少TCP握手带来的时延（如果是建立在SSL/TLS上面，HTTP2能减少很多不必要的SSL握手，大家都知道SSL握手很慢吧）。

另外我们知道，TCP协议有个滑动窗口，有慢启动这回事，就是说每次建立新连接后，数据先是慢慢地传，然后滑动窗口慢慢变大，才能较高速度地传，这下倒好，这条连接的滑动窗口刚刚变大，

http1.x就创个新连接传数据（这就好比人家HTTP2一直在高速上一直开着，你

HTTP1.x是一辆公交车走走停停）。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。

所以咯，HTTP2中用一条单一的长连接，避免了创建多个TCP连接带来的网络开销，提高了吞吐量。

2.多路复用

明明是一条连接，怎么又是多路复用呢？后台开发的童鞋应该对多路复用很熟悉，例如用select,poll,epoll来管理一堆的fd，在这里，HTTP2虽然只有一条TCP连接，但是在逻辑上分成了很多stream。这个特性又很关键呐。先看下面这个网上借用的图 。

图片来源：http://www.360doc.com/content/16/0120/09/30136251_529253725.shtml

以前的http1.x怎么干的？在一条TCP连接上，多个请求只能串行执行！你说咱们现在的网络带宽这么大，这不浪费吗?http2就不一样了，不管多少请求，只要有，就往连接里面扔好了，这能明显降低一个页面加载的时间。

HTTP2多路复用怎么做到的？又来打个比方，你看高速公路，虽然路只有一条，但是收费的那个门是不是有很多个？

HTTP2把要传输的信息分割成一个个二进制帧，首部信息会被封装到HEADER Frame，相应的request body就放到DATA Frame,一个帧你可以看成路上的一辆车,只要给这些车编号，让1号车都走1号门出，2号车都走2号门出，就把不同的http请求或者响应区分开来了。但是，这里要求同一个请求或者响应的帧必须是有有序的，要保证FIFO的，但是不同的请求或者响应帧可以互相穿插。这就是HTTP2的多路复用，是不是充分利用了网络带宽，是不是提高了并发度？

更进一步，http2还能对这些流(车道)指定优先级，优先级能动态的被改变，例如把CSS和JavaScript文件设置得比图片的优先级要高，这样代码文件能更快的下载下来并得到执行。

现在回过头来看下，请求一个包含几十个或者几百个资源的页面，HTTP1.x和HTTP2在过程上面的区别，如下图所示：

我想英文不捉鸡的同学应该都能看懂，这里http1.x建了6到8个tcp连接后，一个个请求串行地用这八个连接执行，而http2能一次把所有请求都发出去，还是压缩过的，高下立判。

二、头部压缩和二进制格式

http1.x一直都是plain text,对此我只能想到一个优点，便于阅读和debug。但是，现在很多都走https，SSL也把plain text变成了二进制，那这个优点也没了。

于是HTTP2搞了个HPACK压缩来压缩头部，减少报文大小(调试这样的协议将需要curl这样的工具，要进一步地分析网络数据流需要类似Wireshark的http2解析器)。HPACK把报文中常见的字段名和值变成一个索引值index，也就是维护了一张静态索引表，例如把

method: GET对应成索引表中index为2的一个值，但是头部还有一些不确定的东西，比如user-agent对应的浏览器名字啊。

所以它也维护了一个动态的索引表，静态表索引值为2-61,这时候数据传输过程中发现一个user-agent Mozilla/5.0,那就把这个追加到动态索引表值为62的地方，这次开始就用62代替这个user-agent Mozilla/5.0，所以这个动态索引表是在数据传输过程中逐步建立的，静态索引表写死的。

此外，对于资源路径这种完全不确定的东西，HPACK就采用Huffman编码来压缩，这样三管齐下，头部内容能大幅减少。可以看看下面的HPACK示意图：

头部为什么需要压缩？

因为一些重复东西在每个http请求里面都有，例如method: GET。当一个客户端从同一服务器请求一些资源（例如页面的图片）的时候，这些请求看起来几乎是一致的。而这些大量一致的东西正好值得被压缩。

另外，HTTP 1.1请求的大小变得越来越大，有时甚至会大于TCP窗口的初始大小，这会严重拖累发送请求的速度。因为它们需要等待带着ACK的响应回来以后，才能继续被发送。尤其是当http请求内容超过TCP报文最大报文大小时，会被分成几个TCP报文，这时候如果压缩，能减少了tcp报文个数，就能减少几个RTT时间了。

反过来，头部压缩也带来了CPU消耗，而且如果刚好头部能被装到一个TCP报文里面，压缩也没什么卵用。而且大部分响应报文的body一般比header大很多，这时候好像压缩头部也是多此一举。

三、服务端推送Server Push

这个功能通常被称作“缓存推送”。主要的思想是：当一个客户端请求资源X，而服务器知道它很可能也需要资源Z的情况下，服务器可以在客户端发送请求前，主动将资源Z推送给客户端。

这个功能帮助客户端将Z放进缓存以备将来之需。服务器推送需要客户端显式的允许服务器提供该功能。但即使如此，客户端依然能自主选择是否需要中断该推送的流。如果不需要的话，客户端可以通过发送一个RST_STREAM帧来中止。

以上就是HTTP最主要的几个新特性啦（当然还有很多新特性，这里不详谈啦）。最后安利一下HTTP2 + SSL吧，貌似目前浏览器只有在服务器支持http2并且使用了SSL的时候才会使用http2协议。总结一下为什么HTTP2能去掉SSL在HTTP1.x上的开销？

1.单一的长连接，减少了SSL握手的开销

2.头部被压缩，减少了数据传输量

3.多路复用能大幅提高传输效率，不用等待上一个请求的响应

4.不用像http1.x那样把多个文件或者资源弄成一个文件或者资源（http1.x常见的优化手段），这时候，缓存就能更容易命中啊（http1.x里面你揉成一团的东西怎么命中缓存？）

哇。。写文章真的累。但是有时间我还会再写个nginx如何部署http2，以及做些实验测试http2的性能。