详解http协议

HTTP协议是Hyper Text Transfer Protocol(超文本传输协议)的缩写,是用于从服务器传输超文本到本地浏览器的传送协议。HTTP 是基于 TCP/IP 协议通信协议来传递数据(HTML 文件、图片文件、查询结果等)。它不涉及数据包(packet)传输,主要规定了客户端和服务器之间的通信格式,默认使用80端口


http.png

一、Http的特点

  • 简单快速:客户端只需传输请求方法(get、post等)和路径 ,通信速度很快
  • 灵活:http允许传输任意类型的数据
  • 无连接:即限制每次连接只处理一个请求,客户端在收到服务器的连接应答后,即断开连接
  • 无状态:http协议不会对请求和响应之间的通信状态进行保存,这一次的请求和下一次的请求没有依赖的关系,是相互独立的。协议本身不保存之前的请求或者报文 。这样http才能快速 简洁

二、Http报文

Http报文包括请求报文和响应报文
请求报文由请求行(request line)、请求头(header)、空行和请求体四个部分组成。
响应报文由状态行、响应头部、空行和响应体四个部分组成。

请求报文和响应报文都是由开始行(对于请求报文,开始行就是请求行,对于响应报文,开始行就是状态行),消息报头(可选),空行(只有CRLF的行),消息正文(可选)组成。

HTTP消息报头包括普通报头、请求报头、响应报头、实体报头

  • 消息报头-普通报头 : 在普通报头中,有少数报头域用于所有的请求和响应消息,但并不用于被传输的实体,只用于传输的消息。

Cache-Control 用于指定缓存指令,缓存指令是单向的(响应中出现的缓存指令在请求中未必会出现),且是独立的(一个消息的缓存指令不会影响另一个消息处理的缓存机制),HTTP1.0使用的类似的报头域为Pragma。
请求时的缓存指令包括:no-cache(用于指示请求或响应消息不能缓存)、no-store、max-age、max-stale、min-fresh、only-if-cached;
响应时的缓存指令包括:public、private、no-cache、no-store、no-transform、must-revalidate、proxy-revalidate、max-age、s-maxage.
eg:为了指示IE浏览器(客户端)不要缓存页面,服务器端的JSP程序可以编写如下:response.sehHeader("Cache-Control","no-cache");
//response.setHeader("Pragma","no-cache");作用相当于上述代码,通常两者//合用
这句代码将在发送的响应消息中设置普通报头域:Cache-Control:no-cache

  • 消息报文-实体报头 : 请求和响应消息都可以传送一个实体。一个实体由实体报头域和实体正文组成,但并不是说实体报头域和实体正文要在一起发送,可以只发送实体报头域。实体报头定义了关于实体正文(eg:有无实体正文)和请求所标识的资源的元信息。

常用的实体报头
Cache—Control:指定缓存指令,分为请求或响应时的缓存指令,缓存指令是单向的,C例如JSP代码:response.setHeader(“Cache—Control”,”no—cache”);
Date:消息产生的日期和时间,客户端只有在发送消息中包含了消息正文的时候,才发送Date报头域,服务器端响应总是包含Date报头域。
Connection:允许发送者指定连接的选项,服务器响应后的状态
Pragmatic:用于包含特定实现(implementation—specific)的指令,Pragma:no—cache与HTTP1.1版的Cache—Control:no—cache作用相同

请求报文

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  • 请求报文-开始行-请求行:包括请求方法、请求资源路径、http协议版本
  • 请求报文-消息报头-请求头:由关键字/值对组成 请求头部通知服务器有关于客户端请求的信息
    ​ 它包含许多有关的客户端环境和请求正文的有用信息。其中比如:

Connection,HTTP/1.1增加的,使用keepalive,即持久连接,一个连接可以发多个请求;
Accept: 浏览器可接受的MIME类型。
Accept-Charset:浏览器可接受的字符集。
Accept-Encoding:浏览器能够进行解码的数据编码方式,比如gzip。Servlet能够向支持gzip的浏览器返回经gzip编码的HTML页面。许多情形下这可以减少5到10倍的下载时间。
Accept-Language:浏览器所希望的语言种类,当服务器能够提供一种以上的语言版本时要用到。
Authorization:授权信息,通常出现在对服务器发送的WWW-Authenticate头的应答中。
Content-Length:表示请求消息正文的长度。
Host: 客户机通过这个头告诉服务器,想访问的主机名。Host头域指定请求资源的Intenet主机和端口号,必须表示请求url的原始服务器或网关的位置。HTTP/1.1请求必须包含主机头域,否则系统会以400状态码返回。
If-Modified-Since:客户机通过这个头告诉服务器,资源的缓存时间。只有当所请求的内容在指定的时间后又经过修改才返回它,否则返回304“Not Modified”应答。
Referer:客户机通过这个头告诉服务器,它是从哪个资源来访问服务器的(防盗链)。包含一个URL,用户从该URL代表的页面出发访问当前请求的页面。
User-Agent:User-Agent头域的内容包含发出请求的用户信息。浏览器类型,如果Servlet返回的内容与浏览器类型有关则该值非常有用。
Cookie:客户机通过这个头可以向服务器带数据,这是最重要的请求头信息之一。
Pragma:指定“no-cache”值表示服务器必须返回一个刷新后的文档,即使它是代理服务器而且已经有了页面的本地拷贝。
From:请求发送者的email地址,由一些特殊的Web客户程序使用,浏览器不会用到它。
Connection:处理完这次请求后是否断开连接还是继续保持连接。如果Servlet看到这里的值为“Keep- Alive”,或者看到请求使用的是HTTP 1.1(HTTP 1.1默认进行持久连接),它就可以利用持久连接的优点,当页面包含多个元素时(例如Applet,图片),显著地减少下载所需要的时间。要实现这一点,Servlet需要在应答中发送一个Content-Length头,最简单的实现方法是:先把内容写入 ByteArrayOutputStream,然后在正式写出内容之前计算它的大小。
Range:Range头域可以请求实体的一个或者多个子范围。例如,
表示头500个字节:bytes=0-499
表示第二个500字节:bytes=500-999
表示最后500个字节:bytes=-500
表示500字节以后的范围:bytes=500-
第一个和最后一个字节:bytes=0-0,-1
同时指定几个范围:bytes=500-600,601-999
但是服务器可以忽略此请求头,如果无条件GET包含Range请求头,响应会以状态码206(PartialContent)返回而不是以200 (OK)。UA-Pixels,UA-Color,UA-OS,UA-CPU:由某些版本的IE浏览器所发送的非标准的请求头,表示屏幕大小、颜色深度、操作系统和CPU类型

  • 空行:最后一个请求头之后是一个空行,这个行非常重要,它表示请求头已经结束,接下来的是请求正文
  • 请求体:若方法字段是GET,则此项为空,没有数据
    ​ 若方法字段是POST,则通常来说此处放置的就是要提交的数据
    ​ 比如要使用POST方法提交一个表单,其中有user字段中数据为“admin”, password字段为123456,那么这里的请求数据就是 user=admin&password=123456,使用&来连接各个字段。

响应报文

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  • 响应报文-开始行-响应行:响应行一般由协议版本、状态码及其描述组成 比如 HTTP/1.1 200 OK
    其中协议版本HTTP/1.1或者HTTP/1.0,200就是它的状态码,OK则为它的描述。

  • 响应报文-消息报头-响应头:响应头用于描述服务器的基本信息,以及数据的描述,服务器通过这些数据的描述信息,可以通知客户端如何处理等一会儿它回送的数据。
    设置HTTP响应头往往和状态码结合起来。例如,有好几个表示“文档位置已经改变”的状态代码都伴随着一个Location头,而401(Unauthorized)状态代码则必须伴随一个WWW-Authenticate头。然而,即使在没有设置特殊含义的状态代码时,指定应答头也是很有用的。应答头可以用来完成:设置Cookie,指定修改日期,指示浏览器按照指定的间隔刷新页面,声明文档的长度以便利用持久HTTP连接等其他任务。

Allow:服务器支持哪些请求方法(如GET、POST等)。
Content-Encoding:文档的编码(Encode)方法。只有在解码之后才可以得到Content-Type头指定的内容类型。利用gzip压缩文档能够显著地减少HTML文档的下载时间。Java的GZIPOutputStream可以很方便地进行gzip压缩,但只有Unix上的Netscape和Windows上的IE4、IE5才支持它。因此,Servlet应该通过查看Accept-Encoding头(即request.getHeader(“Accept- Encoding”))检查浏览器是否支持gzip,为支持gzip的浏览器返回经gzip压缩的HTML页面,为其他浏览器返回普通页面。
Content-Length:表示内容长度。只有当浏览器使用持久HTTP连接时才需要这个数据。如果你想要利用持久连接的优势,可以把输出文档写入 ByteArrayOutputStram,完成后查看其大小,然后把该值放入Content-Length头,最后通过byteArrayStream.writeTo(response.getOutputStream()发送内容。
Content- Type:表示后面的文档属于什么MIME类型。Servlet默认为text/plain,但通常需要显式地指定为text/html。由于经常要设置 Content-Type,因此HttpServletResponse提供了一个专用的方法setContentType。
Date:当前的GMT时间,例如,Date:Mon,31Dec200104:25:57GMT。Date描述的时间表示世界标准时,换算成本地时间,需要知道用户所在的时区。你可以用setDateHeader来设置这个头以避免转换时间格式的麻烦。
Expires:告诉浏览器把回送的资源缓存多长时间,-1或0则是不缓存。
Last-Modified:文档的最后改动时间。客户可以通过If-Modified-Since请求头提供一个日期,该请求将被视为一个条件GET,只有改动时间迟于指定时间的文档才会返回,否则返回一个304(Not Modified)状态。Last-Modified也可用setDateHeader方法来设置。
Location:这个头配合302状态码使用,用于重定向接收者到一个新URI地址。表示客户应当到哪里去提取文档。Location通常不是直接设置的,而是通过HttpServletResponse的sendRedirect方法,该方法同时设置状态代码为302。
Refresh:告诉浏览器隔多久刷新一次,以秒计。
Server:服务器通过这个头告诉浏览器服务器的类型。Server响应头包含处理请求的原始服务器的软件信息。此域能包含多个产品标识和注释,产品标识一般按照重要性排序。Servlet一般不设置这个值,而是由Web服务器自己设置。
Set-Cookie:设置和页面关联的Cookie。Servlet不应使用response.setHeader(“Set-Cookie”, …),而是应使用HttpServletResponse提供的专用方法addCookie。
Transfer-Encoding:告诉浏览器数据的传送格式。
WWW-Authenticate:客户应该在Authorization头中提供什么类型的授权信息?在包含401(Unauthorized)状态行的应答中这个头是必需的。例如,response.setHeader(“WWW-Authenticate”, “BASIC realm=\”executives\”“)。注意Servlet一般不进行这方面的处理,而是让Web服务器的专门机制来控制受密码保护页面的访问。
注:设置应答头最常用的方法是HttpServletResponse的setHeader,该方法有两个参数,分别表示应答头的名字和值。和设置状态代码相似,设置应答头应该在发送任何文档内容之前进行。
setDateHeader方法和setIntHeadr方法专门用来设置包含日期和整数值的应答头,前者避免了把Java时间转换为GMT时间字符串的麻烦,后者则避免了把整数转换为字符串的麻烦。
HttpServletResponse还提供了许多设置
setContentType:设置Content-Type头。大多数Servlet都要用到这个方法。
setContentLength:设置Content-Length头。对于支持持久HTTP连接的浏览器来说,这个函数是很有用的。
addCookie:设置一个Cookie(Servlet API中没有setCookie方法,因为应答往往包含多个Set-Cookie头)。

  • 响应体:响应体就是响应的消息体,如果是纯数据就是返回纯数据,如果请求的是HTML页面,那么返回的就是HTML代码,如果是JS就是JS代码,如此之类。

三、HTTP请求方法

  • GET 请求指定的页面信息,并返回实体主体。
  • HEAD 类似于get请求,只不过返回的响应中没有具体的内容,用于获取报头
  • POST 向指定资源提交数据进行处理请求(例如提交表单或者上传文件)。数据被包含在请求体中。
  • PUT 从客户端向服务器传送的数据取代指定的文档的内容。
  • DELETE 请求服务器删除指定的页面。

四、GET与POST区别

  • 参数位置不同:get参数在请求url中,post在请求体中
  • 大小不同 get在url中的参数是有长度限制的,post没有限制
  • get请求只能进行url编码,而post支持多种编码方式
  • get请求会浏览器主动cache,而post支持多种编码方式。
  • get请求参数会被完整保留在浏览历史记录里,而post中的参数不会被保留。
  • get产生一个TCP数据包;post产生两个TCP数据包。

五、Http状态码

1xx:指示信息--表示请求已接收,继续处理
2xx:成功--表示请求已被成功接收、理解、接受
3xx:重定向--要完成请求必须进行更进一步的操作
4xx:客户端错误--请求有语法错误或请求无法实现
5xx:服务器端错误--服务器未能实现合法的请求

常见的状态码:

200:成功——比如GET请求,请求的资源会作为响应实体返回 , 而HEAD请求,信息只存在于响应报文首部header,因为它不会返回报文实体,只返回报文首部 、 而对于POST,浏览器先发送header,服务器响应100 continue,浏览器再发送data,服务器响应200 ok(返回数据)。
204:No Content 请求已成功处理,但是没有内容返回,返回的响应报文中没有报文实体
307和304(我不给你这个资源,自己拿缓存)
206:Partial Content 表示服务器已经完成了部分GET请求(客户端进行了范围请求) 响应报文中包含Content-Range指定范围的实体内容
301: Moved Permanently 永久重定向,表示请求的资源已经永久的搬到了其他位置 就是说资源已经被分配了新的URI
302 :Found 临时重定向。表示请求的资源临时搬到了其他位置,请求的资源暂时被配到到了新的URI 新的临时URI应该提示在响应报文的Location首部字段
303:See Other 请求资源存在另一个URI,应使用GET定向获取请求资源 (用get重新获取)
304:Not Modified 表示客户端发送附带条件的请求(GET方法请求报文中的IF…)时,条件不满足
返回304时,不包含任何响应主体
400:Bad Request 表示请求报文存在语法错误或参数错误,服务器不理解 服务器不应该重复提交这个请求 ,需要修改请求内容后再次发送
401:Unauthorized 发送的请求需要有HTTP认证信息或者是认证失败了 返回401的响应必须包含一个适用于被请求资源的WWW-Authenticate首部以质询用户信息
403:Forbidden 表示对请求资源的访问被服务器拒绝,服务器可以对此作出解释,也可以不解释 比如说你可能没有访问权限
404: Not Found 服务器找不到你请求的资源
500 : Internal Server Error 表示服务器执行请求的时候出错了 可能是Web应用有bug或临时故障
502: Bad Gateway 对用户访问请求的响应超时造成的 Web 服务器用作网关或代理服务器时收到了无效响应 即连接超时 我们向服务器发送请求 由于服务器当前链接太多,导致服务器方面无法给于正常的响应,产生此类报错
503: Service Unavailable 表示服务器超负载或正停机维护,无法处理请求。

六、持久连接

  1. 为什么需要持久连接
    HTTP协议的初始版本中,每进行一次HTTP通信就要断开一次TCP连接。以当年的通信情况来说,因为都是些容量很小的文本传输,所以即使这样也没有多大问题。可随着 HTTP 的 普及,文档中包含大量图片的情况多了起来。比如,使用浏览器浏览一个包含多张图片的 HTML 页面时,在发送请求访问 HTML 页面资源的同时,也会请 求该 HTML 页面里包含的其他资源。因此,每次的请求都会造成无谓的 TCP 连接建立和断开,增加通信量的 开销。
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  2. 持久连接的特点
    为解决上述 TCP 连接的问题,HTTP/1.1 和一部分的 HTTP/1.0 想出了持久连接(HTTP Persistent Connections,也称为 HTTP keep-alive 或 HTTP connection reuse)的方法。持久连接的特点是,只要任意一端没有明确提出断开连接,则保持TCP连接状态。
    持久连接的好处在于减少了 TCP 连接的重复建立和断开所造成的额外开销,减轻了服务器端的负载。另外, 减少开销的那部分时间,使 HTTP 请求和响应能够更早地结束,这样 Web 页面的显示速度也就相应提高了。
    在 HTTP/1.1 中,所有的连接默认都是持久连接,但在 HTTP/1.0 内并未标准化。虽然有一部分服务器通过非 标准的手段实现了持久连接,但服务器端不一定能够支持持久连接。毫无疑问,除了服务器端,客户端也需 要支持持久连接。
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七、一次完整的HTTP请求所经历的7个步骤

HTTP通信机制是在一次完整的HTTP通信过程中,Web浏览器与Web服务器之间将完成下列7个步骤:

  1. 建立TCP连接
    在HTTP工作开始之前,Web浏览器首先要通过网络与Web服务器建立连接,该连接是通过TCP来完成的,该协议与IP协议共同构建 Internet,即著名的TCP/IP协议族,因此Internet又被称作是TCP/IP网络。HTTP是比TCP更高层次的应用层协议,根据规则, 只有低层协议建立之后才能,才能进行更层协议的连接,因此,首先要建立TCP连接,一般TCP连接的端口号是80。

  2. Web浏览器向Web服务器发送请求命令
    一旦建立了TCP连接,Web浏览器就会向Web服务器发送请求命令。例如:GET/sample/hello.jsp HTTP/1.1。

  3. Web浏览器发送请求头信息
    浏览器发送其请求命令之后,还要以头信息的形式向Web服务器发送一些别的信息,之后浏览器发送了一空白行来通知服务器,它已经结束了该头信息的发送。

  4. Web服务器应答
    客户机向服务器发出请求后,服务器会客户机回送应答, HTTP/1.1 200 OK ,应答的第一部分是协议的版本号和应答状态码。

  5. Web服务器发送应答头信息
    正如客户端会随同请求发送关于自身的信息一样,服务器也会随同应答向用户发送关于它自己的数据及被请求的文档。

  6. Web服务器向浏览器发送数据
    Web服务器向浏览器发送头信息后,它会发送一个空白行来表示头信息的发送到此为结束,接着,它就以Content-Type应答头信息所描述的格式(json等)发送用户所请求的实际数据。

  7. Web服务器关闭TCP连接
    一般情况下,一旦Web服务器向浏览器发送了请求数据,它就要关闭TCP连接,然后如果浏览器或者服务器在其头信息加入了这行代码:
    Connection:keep-alive (保持连接)
    TCP连接在发送后将仍然保持打开状态,于是,浏览器可以继续通过相同的连接发送请求。保持连接节省了为每个请求建立新连接所需的时间,还节约了网络带宽。

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