一文讀懂 HTTP/2 特性

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。

那 HTTP/2 到底有哪些具體變化呢？

二進制分幀

先來理解幾個概念：

幀：HTTP/2 數據通信的最小單位消息：指 HTTP/2 中邏輯上的 HTTP 消息。例如請求和響應等，消息由一個或多個幀組成。

流：存在于連接中的一個虛擬通道。流可以承載雙向消息，每個流都有一個唯一的整數ID。

HTTP/2 采用二進制格式傳輸數據，而非 HTTP 1.x 的文本格式，二進制協議解析起來更高效。 HTTP / 1 的請求和響應報文，都是由起始行，首部和實體正文（可選）組成，各部分之間以文本換行符分隔。HTTP/2 將請求和響應數據分割為更小的幀，并且它們采用二進制編碼。

HTTP/2 中，同域名下所有通信都在單個連接上完成，該連接可以承載任意數量的雙向數據流。每個數據流都以消息的形式發送，而消息又由一個或多個幀組成。多個幀之間可以亂序發送，根據幀首部的流標識可以重新組裝。

多路復用

多路復用，代替原來的序列和阻塞機制。所有就是請求的都是通過一個 TCP連接并發完成。 HTTP 1.x 中，如果想并發多個請求，必須使用多個 TCP 鏈接，且瀏覽器為了控制資源，還會對單個域名有 6-8個的TCP鏈接請求限制，如下圖，紅色圈出來的請求就因域名鏈接數已超過限制，而被掛起等待了一段時間：

在 HTTP/2 中，有了二進制分幀之后，HTTP /2 不再依賴 TCP 鏈接去實現多流并行了，在 HTTP/2中：

• 同域名下所有通信都在單個連接上完成。

• 單個連接可以承載任意數量的雙向數據流。

• 數據流以消息的形式發送，而消息又由一個或多個幀組成，多個幀之間可以亂序發送，因為根據幀首部的流標識可以重新組裝。

這一特性，使性能有了極大提升：

• 同個域名只需要占用一個 TCP 連接，消除了因多個 TCP 連接而帶來的延時和內存消耗。

• 單個連接上可以并行交錯的請求和響應，之間互不干擾。

• 在HTTP/2中，每個請求都可以帶一個31bit的優先值，0表示最高優先級， 數值越大優先級越低。有了這個優先值，客戶端和服務器就可以在處理不同的流時采取不同的策略，以最優的方式發送流、消息和幀。

服務器推送

服務端可以在發送頁面HTML時主動推送其它資源，而不用等到瀏覽器解析到相應位置，發起請求再響應。例如服務端可以主動把JS和CSS文件推送給客戶端，而不需要客戶端解析HTML時再發送這些請求。

服務端可以主動推送，客戶端也有權利選擇是否接收。如果服務端推送的資源已經被瀏覽器緩存過，瀏覽器可以通過發送RST_STREAM幀來拒收。主動推送也遵守同源策略，服務器不會隨便推送第三方資源給客戶端。

頭部壓縮

HTTP 1.1請求的大小變得越來越大，有時甚至會大于TCP窗口的初始大小，因為它們需要等待帶著ACK的響應回來以后才能繼續被發送。HTTP/2對消息頭采用HPACK（專為http/2頭部設計的壓縮格式）進行壓縮傳輸，能夠節省消息頭占用的網絡的流量。而HTTP/1.x每次請求，都會攜帶大量冗余頭信息，浪費了很多帶寬資源。

HTTP每一次通信都會攜帶一組頭部，用于描述這次通信的的資源、瀏覽器屬性、cookie等，例如

為了減少這塊的資源消耗并提升性能， HTTP/2對這些首部采取了壓縮策略：

• HTTP/2在客戶端和服務器端使用“首部表”來跟蹤和存儲之前發送的鍵－值對，對于相同的數據，不再通過每次請求和響應發送；

• 首部表在HTTP/2的連接存續期內始終存在，由客戶端和服務器共同漸進地更新;

• 每個新的首部鍵－值對要么被追加到當前表的末尾，要么替換表中之前的值。

例如：下圖中的兩個請求， 請求一發送了所有的頭部字段，第二個請求則只需要發送差異數據，這樣可以減少冗余數據，降低開銷。

我們來看一個實際的例子，下面是用WireShark抓取的訪問google首頁的包： 

上圖是是訪問 https://www.google.com/ 抓到的第一個請求的頭部，可以看到頭部的內容，總共占用了437 bytes，我們選中頭部的cookie，可以看到cookie總共占用了118 bytes。接下來我們看看第二個請求的頭部：

從上圖可以看到，得益于頭部壓縮，第二個請求中cookie只占用了1個字節，我們來看看變化了的Accept字段：